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从617宜宾6.0级地震和618日本6.8级地震谈起

转载:陆新征课题组  2024/3/28 9:36:10  735
内容简介:最传统的地震应急评价工作是根据地震的震级和震源深度做出评价。617宜宾地震震级6级,震源深度16km。618日本新泻地震震级6.8级(后来调整到6.7级),震源深度10km。从这两个例子看,显然618日本新泻6.8级地震更厉害。所以,第一轮评估结果:日本灾情>中国灾情第一次反转我们此前说过,地震的震级和地震引起的地面运动之间的关系非常复杂。正巧这次宜宾地震和新泻地震发震地区都有非常密集的强震台...

最传统的地震应急评价工作是根据地震的震级和震源深度做出评价。617宜宾地震震级6级,震源深度16km。618日本新泻地震震级6.8级(后来调整到6.7级),震源深度10km。从这两个例子看,显然618日本新泻6.8级地震更厉害。所以,第一轮评估结果:

日本灾情 > 中国灾情

第一次反转

我们此前说过,地震的震级和地震引起的地面运动之间的关系非常复杂。正巧这次宜宾地震和新泻地震发震地区都有非常密集的强震台网,于是我们可以从强震台网获取的数据评价这次地震的地面运动强弱,我们此前文章介绍过,617宜宾6.0级地震记录到的最强地面运动峰值加速度(PGA)达到0.6g(图1),而618日本新泻6.8级地震记录到的最强地面运动峰值加速度(PGA)只有0.33g(图2)。


图1617宜宾6.0级地震记录到的最强峰值加速度


图2618新泻6.8级地震记录到的最强峰值加速度

因此,考虑到我国地震烈度以峰值加速度作为主要评价依据,从峰值加速度看,第二轮评估结果反转了:

中国灾情 > 日本灾情

第二次反转

除了地震的复杂性,结构自身的动力特性也有很大的复杂性。如果我们进一步考察617宜宾地震的反应谱和618新泻地震的反应谱,我们可以清晰看出,宜宾地震的反应谱主要集中在短周期段,0.7s以后中长周期段就很不给力了(图3)。而618新泻地震的反应谱在0.7s-1.5s周期段要显著高于617宜宾地震的反应谱值(图4)。所以,如果我们把这两个地震动输入同一组6层框架结构,我们可以显著看出,618新泻地震引起的结构响应要显著高于617宜宾地震的结果(是其2~3倍)(图5)。


图3617宜宾地震记录反应谱


图4618新泻地震记录反应谱


(a)宜宾地震


(b)新泻地震

图5典型6层混凝土框架层间位移角响应

也就是说,从典型结构响应分析上看,第三轮评估结果又反转了:

日本灾情 > 中国灾情

第三次反转

看到这里,我想各位吃瓜观众已经有点忍无可忍了,这个剧情,也太意外太刺激了吧。如果你是地震后主持救灾的决策人,看到这一遍又一遍的反转,实在是有点晕菜。别急,故事还没完呢。虽然从图5可以看出,对于同样的建筑,618新泻地震引起的结构响应可能会更大,但是别忘了,日本新泻和中国宜宾的建筑抗震能力可是有着很大的差异的啊!所以,617宜宾地震后,倒塌和严重损坏房屋20185间,一般损坏房屋75713间,因灾死亡13人,受伤220人(来源人民网, 6月20日)。而618新泻地震后,日本只有144栋建筑发生破坏。共计0人死亡,28人负伤(来源日本消防厅,6月20日)。对比中日震害结果差别,日本建筑强大的抗震能力起了决定性的作用。

因此,从最后实际灾情上看,第四轮评价结果又反转了:

中国灾情 > 日本灾情

从以上分析可以看出,震后给出一个科学合理的震损评价结果,受到地震震级、地面运动强度、地震动和建筑的振动特征、建筑的抗震能力等诸多特性影响,真的是好难好难啊!

有没有什么解决方法呢?在617宜宾地震和618新泻地震后,基于实测地震数据和城市抗震弹塑性分析方法,RED-ACT系统在第一时间都给出了震害的评估结果(图6):


(a)617宜宾6.0级地震

参阅:RED-ACT: 四川省宜宾市长宁县6.0级地震区域破坏力分析


(b)618新泻6.8级地震

参阅:RED-ACT: 6月18日,日本6.8级地震破坏力分析

图6RED-ACT系统给出的震损评价结果(建筑抗震能力取均值)

从图6可见,由于RED-ACT系统采取了真实完整的地震输入、符合当地建筑情况的建筑模型、以及可以完整模拟整个结构动力响应的城市抗震弹塑性分析方法,从而合理考虑了地震震级、地面运动强度、地震动和建筑的振动特征、建筑的抗震能力等诸多特性影响,能够第一时间就给出合理的评价结果。

当然,由于基于实测地震数据和城市抗震弹塑性分析方法的震后损失评价方法只是一个诞生了一、两年的新生事物,虽然我们觉得有很好的发展前景,但是现阶段还有很多的问题有待解决。比如,如果台网密度不足,可能就会漏掉一些重灾区。或者如果当地建筑模型不合理,那预测结果也会有较大的偏差。这些都是未来重要的努力方向。而不管是建立全国尺度的密集地震台网,还是建立全国或者全球的建筑数据模型,这都不是我们一个小课题组能够承担的工作。因此,我们欢迎国内外对这个课题有兴趣的专家和单位一起合作。比如这次618日本新泻地震,我们就采用了和埼玉大学党纪教授合作开发的日本建筑模型。并特别感谢日本埼玉大学党纪教授和日本东京大学苏迪教授为本文提供了大量宝贵资料。

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