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00
前言
中國地震學會標準《基于強震動記錄的地震破壞力評估T/SSC 1—2021》,由清華大學、中國地震局地球物理研究所、中國地震局工程力學研究所、中國地震臺網中心、中國地震災害防御中心、北京市地震局、四川省地震局、北京師范大學、深圳防災減災技術研究院、福建省地震局、北京科技大學、深圳大學、北京建筑大學等13家單位共同編制,經過立項與撰寫、內部討論與修改、公開征求意見與修改、專家會議評審與標準完善等階段,于2021年7月30日正式發布。
01編制目的
地震對區域建筑的破壞力是震后應急決策的重要依據,影響應急資源的調度和應急力量的部署。隨著我國地震臺網建設的穩步推進,當前密集的強震動臺站為基于強震動記錄的地震破壞力評估提供了實施基礎。
目前,我國既有相關標準或是面向城市規劃的地震風險評估(如《城市抗震防災規劃標準GB 50413-2007》和《城市綜合防災規劃標準GB/T 51327-2018》)、或是依賴現場實地調查(如《地震災情應急評估GB/T 30352—2013》等),尚沒有一部面向震后應急決策的、基于實測地震動數據的地震破壞力評估標準。
在國際上,相關的震害評估標準也同樣主要針對現場調查階段,而相關的地震應急評估平臺(如美國地質調查局USGS的ShakeMap、PAGER、日本的J-RISQ等)由于軟件權限和標準不兼容等一系列問題,并不能直接在我國應用。
因此,為滿足地震應急管理部門及時了解地震破壞力的迫切需求,充分利用現有強震動臺網的記錄數據,清華大學等13家單位共同編制了此標準。
02
標準用戶
該標準主要推薦各省市地震局、應急管理局等在震后應急評估中應用。另外,住建、民政等部門可應用本標準輔助評估災后建筑震害和損失,城市規劃、保險等機構可借助歷史地震動數據應用本標準評估區域建筑地震風險,也推薦科研院所采用本標準開展研究。
需要說明的是:
(1)該標準是在國內外100余次基于強震動記錄的地震破壞力評估的成功經驗上制定的,其中包含的理論與方法經過了實際震害的檢驗,特別是在我國2017年8月8日九寨溝7.0級地震、2019年6月17日長寧6.0級地震和2018年12月1日美國阿拉斯加7.2級地震中,均取得了良好的評估結果。
(2)該標準主要面向區域建筑開展地震破壞力的震后快速評估。在獲得強震動臺網地震動實測數據和區域建筑承災體屬性數據的條件下,可在震后2小時內給出地震對分析區域的建筑破壞力評估結果。
03
內容簡介
本標準給出了基于強震動記錄的地震破壞力評估的方法、程序與技術要求,規定了評估報告編寫的內容。標準共分為9章(如圖1所示),內容主要包括:地震破壞力的評估程序、強震動記錄數據收集、區域建筑屬性數據準備、區域建筑抗震彈塑性時程分析、地震破壞力和影響綜合評估、地震破壞力評估報告編寫及附錄。
圖1 標準目錄
本標準適用于破壞性地震發生后基于強震動記錄評估地震的破壞力,并建議了平立面布置規則的高層鋼筋混凝土框架剪力墻或鋼筋混凝土剪力墻結構、多層鋼筋混凝土框架或鋼框架結構、砌體結構與土木結構的計算模型和參數。對于其他結構類型,應進行專門研究。
讀者可通過本文首尾的下載鏈接,下載并查看標準具體內容。
04
特色
本標準具有如下特色:
(1)結合實測地震動時程數據
當前國內外缺乏基于實測地震動時程數據的評估標準,如美國ATC-20、FEMA 306和FEMA 351等評估標準都采用現場調查方式,不涉及地震動時程數據。本標準充分考慮地震動力特性,可以考慮當地地面運動特征,結果更加真實、合理。
(2)采用依托彈塑性時程分析方法
當前國內外缺乏依托彈塑性時程分析方法的區域震害評估標準。本標準可通過彈塑性時程分析給出建筑地震反應、破壞等級、人員加速度感受等精細結果,能更好地反映不同結構動力學特性和地震動的特征。
(3)推薦了全國性的區域建筑承災體數據庫
根據人口普查等數據,該標準推薦了分級區域各結構比例數據庫,涵蓋全國320個城、鎮、村級別區域,進而可在缺乏當地詳細數據的情況下,考慮當地建筑統計特征,給出更符合實際的評估結果。
綜合來看,本標準充分挖掘我國強震臺網的數據價值,依托彈塑性時程分析和當地建筑統計結果,給出更及時、更精細、更合理的區域建筑地震破壞力評估結果,為震后應急評估提供了重要的方法。
05
典型案例
以2020年5月18日云南昭通市巧家縣5.0級地震的破壞力評估為典型案例,對該標準的具體應用進行介紹。
1. 地震基本參數
據中國地震臺網正式測定,5月18日21時47分在云南昭通市巧家縣發生5.0級地震,震源深度8千米,震中位于北緯27.18度,東經103.16度。
2. 地震動記錄信息
根據該標準第5章的相關規定,獲取本次地震強震記錄。
2020年5月18日云南昭通市巧家縣5.0級地震共獲得83組地震動,地震動記錄信息如表1所示。典型地震記錄(PGA最大)分析如下:編號為1的記錄臺站位置為北緯27.23度,東經103.20度,記錄到水平向PGA為2.82 m/s2,豎直向PGA為3.16 m/s2。該地震動及反應譜如圖2所示。
表1 地震動記錄的基本信息


(a) EW

(b) NS

(c) UD

(d)絕對加速度反應譜及設計反應譜
圖2 1號臺站地面運動記錄和絕對加速度反應譜及設計反應譜
3. 匹配建筑承災體屬性數據集
根據該標準第6章,進行區域建筑屬性數據準備。
根據人口普查數據,云南昭通市巧家縣抗震性能好的建筑比例為10.8%,抗震性能較差的建筑比例為36.1%,由本標準6.2.1條,該區域分級編碼為T-Ⅳ-2,按照附錄A中的表A.2.23構造區域建筑數據集。對各類型的結構,根據 第7.2節的內容進行力學模型的建立與分析。
4. 第一批次報告(一報)
由于應急評估的時限要求,應首先給出部分重點區域的地震破壞力(參見標準4.2條),盡快進行第一批次報告。然后,再評估所收集到的全部地震動記錄,進行更加全面的第二批次報告。
由本標準4.2條,一報共包括7組地震動記錄PGA大于1 m/s2的強震動臺站。根據該標準第7.3節,開展彈塑性時程分析計算得到每棟建筑響應,并利用第8章開展地震破壞力和影響綜合評估。圖3和圖4分別為根據2020年5月18日云南昭通市巧家縣5.0級地震震中附近范圍內臺站記錄評估得到的建筑震害分布示意圖和人員加速度感受分布示意圖(一報)。

圖3 不同臺站地震記錄破壞力分布圖

圖4 不同臺站地震記錄人員加速度感受分布示意圖
5. 第二批次報告(二報)
第二批次報告選取全部83組臺站記錄。圖5和圖6分別為根據2020年5月18日云南昭通市巧家縣5.0級地震震中附近范圍內臺站記錄評估得到的建筑震害分布示意圖和人員加速度感受分布示意圖(二報)。

圖5 不同臺站地震記錄破壞力分布圖

圖6 不同臺站地震記錄人員加速度感受分布示意圖
最后 ,將上述具體結果匯總于表2。
表2地震破壞力評估結果統計表
6. 評估報告結論
本次評估結果表明大部分分析區域主要處于輕微破壞,震中附近以中度破壞和嚴重破壞為主。人員加速度感受主要以非常不適為主,因此,地震破壞力整體較大。在地震應急避險與抗震救災方面,可注意震中附近抗震能力較差建筑的排查與救援。
06
結語
根據本標準的程序和提供的附錄參數,以上評估可在獲取地震動數據后1小時內完成。該評估給出了詳細的建筑破壞狀態比例和加速度感受狀態,可以滿足震后應急評估的迫切需求。
該標準將于2021年12月1日正式實施,歡迎各位同仁下載閱讀。
如有相關疑問可聯系:清華大學陸新征教授,luxz@tsinghua.edu.cn。
標準下載地址:
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