自1994年北嶺地震后，美國加州已經有25年沒有經歷過大地震的考驗了。所以這次Ridgecrest 7.1級地震是一個非常重要的案例，這兩天我們課題組也一直在密切跟蹤分析本次地震的情況。先把一些初步結果向大家匯報一下：

1. 災情簡報及分析

這次加州地震震級達到了7.1級，震源深度只有17km。且震中距離2萬多人口的Ridgecrest市只有十幾公里（圖1）。從常識來說，這次地震導致嚴重后果的可能性是很高的。

圖1 震中位置和Ridgecrest市

（圖片來源谷歌地圖）

所以昨天中午收到加州發生7.1級地震的消息時，我的心情是緊張且焦慮的。于是，我們一邊立刻啟動RED-ACT評估系統開始分析災情，一邊密切關注美方的最新消息。

然而，一天多過去了，根據美方報道，到目前為止，尚未有人員在此次地震中遇難，建筑破壞的案例也很少（圖2）。

(a) 煙囪破壞（圖片來源CBS）

(b) 一些臨時結構破壞（圖片來源https://twitter.com/EytanWallace/status/1147586418249629697）

圖2 7月5日Ridgecrest 7.1級地震造成的一些工程破壞

考慮到2018年11月30日阿拉斯加7.0級地震（震中距離阿拉斯加最大城市安克雷奇也只有十幾公里）也是零死亡。也就是說，美國近期已經成功實現了兩次7級以上地震零死亡，我們應該客觀承認美國地震工程界取得的重要成就。

當然，我們一直在強調：地震的震級和地震引起的地面運動強度之間是存在巨大不確定性的，簡單從震級來分析工程破壞風險并不夠完善。近期美國兩次7級以上地震人員零死亡，確實很了不起。但是這里面既有美國搞好工程抗震，避免了建筑物倒塌的必然因素，也有一些偶然因素，即雖然這兩次地震的震級都很大，震源深度也不是很深，但是引起的地面運動強度并沒有那么厲害。圖3所示是將兩次美國地震記錄到的震中附近最強地面運動，與2013蘆山7.0級地震和2014魯甸6.5級地震記錄到的最強地面運動的對比。

圖3 四次地震最強地面運動反應譜對比

從圖3對比可以清晰看出，這兩次美國地震引起的地面運動反應譜實際上并不是非常強烈，比魯甸地震還差不少。所以，簡單從震級來判斷地面運動強度進而預估災情，是存在巨大的不確定性的。

那讀者可能會問，這幾個7級左右地震看著都差不多大，那會不會魯甸地震是個特例呢？再給大家一個例子，圖4給出了2016年日本熊本7.3級地震記錄到的最強反應譜。從圖中不難看出，美國建筑這兩年算是通過了“中級”難度的考驗，還沒有達到魯甸這種“高級”難度，更距離熊本這樣的“地獄”難度差得遠。

圖4 魯甸、阿拉斯加、Ridgecrest與熊本地震對比

進一步，我們考察一下美國當地建筑抗震設防水平。圖5所示為美國當地2500年超越概率的罕遇地震（Maximum Considered Earthquake，MCE）對應的反應譜（對應的PGA為0.582g）。

圖5 當地設計MCE反應譜與實測地面運動對比（C類場地）

從圖5不難看出，本次地震引起的地面運動并未超過當地設防罕遇地震水平，在0.5s以下的短周期段（也是當地單層住宅的主要周期段），比罕遇地震反應譜還差不少。所以，對本次美國7.1級地震的分析，基本上可以給出以下的結論：

(1) 地面運動強度未出現嚴重異常

(2) 抗震設防標準合理

(3) 建筑質量達到抗震標準要求

當然，除了第一條是老天爺照顧以外，其他兩條反映出美國地震科研和工程界確實做得很不錯。當然，由于Ridgecrest市是一個二戰后興起的新興城鎮，沒有什么歷史建筑，所以建筑抗震能力基本有所保證。美國人自己也說，如果這次地震發生在其他一些城市，那么結果可能就沒那么好了。

2 城市抗震彈塑性分析及RED-ACT的結果

我們基于城市抗震彈塑性分析研發的RED-ACT系統（Real-time Earthquake Damage Assessment using City-scale Time-history Analysis）的主要目的是為了滿足我國抗震救災的應急需求。考慮到我國人口密集區地震頻率相對較低，強震臺網建設也還需要進一步加強。為了有更多的機會去檢驗、改進RED-ACT系統，我們也將其用于其他國家的震害分析。不過由于力量有限，RED-ACT的美國版本還很簡陋。不過，即便是這樣一個簡陋的RED-ACT系統，依然得到了一些有意思的結論。

北京時間7月6日上午11點20分，地震一發生我們就開始準備用RED-ACT做分析。但是，美方雖然在當地有非常密集且運行良好的強震臺網，但強震動數據處理速度很慢。直到昨天晚上12點都沒有公布近場強震記錄數據。我們無奈之下只好去Caltech的網站上直接下載臺站的原始數據并進行分析（由于不了解臺站的具體信息，數據處理得比較粗糙）。終于在晚上10點30分給出了震中附近建筑破壞分析圖（圖6）。基本可以給出結論：地面運動引起的建筑破壞最多到中度破壞水平。應該沒什么大事。

圖6 RED-ACT在北京時間7月6日22:30給出的震中附近建筑破壞分析圖

（參閱：RED-ACT: 7月6日美國加州7.1級地震破壞力分析）

7月7日早上，美方終于正式公布了其近場臺站處理后的地面運動記錄。經過濾波、糾偏等處理后，地震動的破壞力又有所降低，RED-ACT分析得到的建筑破壞分析結果如圖7所示。實際上如果我們從一開始就不依賴美方處理強震記錄而是直接從臺站獲取數據，我們可以在地震后馬上給出類似的震害分布結果。

圖7 RED-ACT在北京時間7月7日7:00給出的震中附近建筑破壞分析圖

這里又有兩個有趣的現象：

1：如果根據PGA做分析，則本次地震震中附近記錄到的最大PGA為0.569g，非常接近罕遇地震MCE的0.582g。也就是說，這些建筑應該算是經歷了一次罕遇地震MCE的打擊，應該破壞得比較嚴重了。

2：如果根據反應譜做分析，圖5中實測地震的反應譜和罕遇地震MCE的反應譜也差不多，照理說建筑也應該遭到了比較大的破壞。

但是實際上由于當地建筑大部分為單層建筑，周期都比較短，恰好位于本次地震中設計地震作用和實際地震作用安全儲備最大的那個區間，所以RED-ACT評估建筑震害整體而言比較輕。這與美方目前報道的結果整體比較吻合。其關鍵原因是RED-ACT系統是基于實測地震記錄加抗震彈塑性時程分析的，可以充分考慮實際地震動及實際建筑抗震能力的多方面因素。

當然，現階段RED-ACT系統還只能分析地面運動加速度引起的建筑破壞，這次Ridgecrest地震還有很多地表變形開裂等震害，導致了一些建筑的破壞，這個就是RED-ACT系統現在還處理不了的了。

需要說明的是，基于實測地震動和城市抗震彈塑性分析評估震害還是一個新生事物。由于我們課題組力量有限，所以在目標區域建筑模型、地震動的獲取和處理等方面很多工作還非常簡陋，歡迎國內外同行共同合作，研究發展該項技術。

最后還想說一句，什么時候我們能做到7級地震不死人，雖千難萬難，亦無憾矣！