一、地震情況簡介

據中國地震臺網正式測定，7月12日6時38分在河北唐山市古冶區發生5.1級地震，震源深度10千米，震中位于北緯39.78度，東經118.44度。RED-ACT系統在當日7點50分完成了本次地震的破壞力分析，如圖1所示。

圖1地震后RED-ACT發布的破壞力分析報告

詳見：RED-ACT: 7月12日唐山5.1級地震破壞力分析

二、實際建筑震害情況

據唐山市應急管理局報告[1]，震中及周邊地區300平方公里范圍內無人員傷亡，個別老舊房屋有輕微裂縫，群眾生產生活秩序穩定。據津云新聞報道[2]，震中唐山市古冶區當地樓房基本無礙，部分平房出現了墻面開裂、院墻倒塌的情況，如圖2(a)所示。據中國地震臺網速報微博發布[3]，震中附近出現墻體開裂，墻磚脫落，物品掉落的現象，如圖2(b)和圖2(c)所示。

(a) 墻面開裂(b) 墻磚脫落(c) 物品掉落

圖2 災區震害情況

此外，據河北省地震局7月14日晚的正式報告[4]，根據實地調查，本次地震最高烈度為5度，總面積約為437平方千米，如圖3所示。地震烈度為5度具體指：門窗、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落，個別房屋墻體抹灰出現細微裂縫，懸掛物大幅度晃動，不穩定器物搖擺。

圖3 20200712唐山5.1級地震烈度分布圖

本次地震的震級5.1級雖然達到了經驗里“破壞性地震一般大于5級”的標準，但是實際上基本沒有造成建筑結構的破壞，只造成了輕微的非結構構件破壞和經濟損失。因此，通過震級大小來估計地震損失，其準確性有較大的不確定性。然而，地震剛剛發生時，由于情況不明還是引起了一定范圍的慌張，網絡上甚至出現了道路破壞嚴重的謠言[5]，亟需一些手段來進行快速準確的震害評估。實地調查的方式雖然準確，但是耗時較久，即使本次地震造成的破壞很小，實地調查也花費了兩天多的時間。下面介紹的兩種震損評估方法都能夠在震后較短時間（一兩個小時）內，給出可供參考的信息。

(1) 儀器烈度和PGA

強震觀測利用儀器來觀測地震時強地面運動記錄，能為震害的分析與評估提供定量的數據。由于地震記錄是一個隨著時間不斷變化結果，所以，目前大多采用地震記錄的峰值來表征一個地震的強弱。比如，現在地震記錄中最常用的峰值就是峰值加速度PGA或者峰值速度PGV。我國也給出了根據峰值數據確定儀器烈度的方法。

圖4為中國地震臺網中心在震后快速自動生成的儀器烈度圖。其中，最高儀器烈度為6.1度，其余臺站均低于6度。表1給出了4個典型臺站的儀器烈度和三向PGA，圖5給出了對應臺站的反應譜，臺站的大致位置標注于圖3中。典型臺站的儀器烈度均接近6度，說明本次地震會對這些臺站周圍的建筑造成一定破壞。對比圖3和圖4可以發現，5度區內的臺站儀器烈度基本上都在5.5度以上，說明儀器烈度能夠為震害評估提供合理參考。

圖4 儀器烈度圖

表1 儀器烈度與三向PGA

(a) HEB0063

(b) HEB0062

(c) HEB0091

(d) HEB0005

圖5 典型臺站反應譜

所以，通過震級大小來估計地震損失，其準確性有較大的不確定性。在具備了密集臺網監測條件的今天，其局限性已經越來越明顯。隨著傳感器價格的下降和通訊技術的提升，發展基于密集強震臺網的震害評估手段顯然是未來的發展趨勢。

(2) RED-ACT系統

實測的儀器烈度雖然比通過震級來估算地面運動強度進步了不少，但是它畢竟把一個復雜的地面運動過程簡化成了一個峰值。因此，在某些情況下峰值可能就不能很好的反映世界的真實情況。而彈塑性時程分析把完整的時程記錄輸入到對象結構中，可以更好的考慮地震動的時域、頻域各特性以及建筑的抗震能力。

利用密布強震臺網在震后獲取的實時地震動信息，再結合城市抗震彈塑性分析，就可以得到地震發生后不同地點的建筑破壞情況。本次地震RED-ACT給出的分析結果為：震中附近臺站的震損主要是“輕微破壞”或“完好”，只有一個臺站出現“中等破壞”，較遠處臺站主要是“完好”，如圖6所示。

圖6 RED-ACT破壞力分布圖

除了區域的破壞力分布之外，RED-ACT系統還能給出典型單體的破壞情況。將位于5度區的HEB0063臺站和HEB0062臺站的實測地震動輸入如圖7所示的單層未設防砌體結構中，得到的破壞狀態分別是“中度破壞”和“輕微破壞”，嚴重程度明顯不同。而兩個臺站的儀器烈度分別是6.1度和5.9度，相差很小。圖7這樣的單層未設防砌體結構是我國農村常見的結構類型，采用RED-ACT能夠比儀器烈度更好地區分震害的嚴重程度。

圖7 單層三開間農村住宅磚木結構振動臺試驗

三、實際加速度感受情況

根據河北省地震局微博發布的消息[6]，本次地震造成河北唐山市中心震感強烈，天津、河北承德各縣區震感明顯，北京，河北廊坊、滄州，內蒙古赤峰、錫林郭勒盟、烏蘭察布與河北臨近地區，遼寧葫蘆島等地有震感。根據以上信息繪制了圖8，圖中紅點為震中，紫點為有震感地區的大體位置。

圖8 有震感地區的大體位置示意圖

人民日報微博[7]下面的網友評論顯示，唐山、天津、北京、秦皇島等地均有震感，多人表示被震醒，如圖9所示。

圖9 微博網友描述的震感

對于加速度感受，RED-ACT同樣可以在較短時間內給出評估結果。RED-ACT對震中附近人員給出的加速度感受評估為“無法忍受”或“非常不適”，對較遠處給出的評估為“不適”，如圖10所示。該結果與網上反饋信息較為相符。

圖10 RED-ACT人員加速度感受分布圖