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2月6日土耳其地震序列型地震破壞力分析

轉載：陸新征課題組　 2023/2/9 6:30:00　 834

內容簡介：本次土耳其地震為典型的序列型地震，遭受了兩次以上強烈地震的破壞作用，序列型地震作用下結構的響應更為復雜，它與單次地震作用有很大差別，也不等于兩次地震震害的簡單求和。本次地震為我們分析序列型地震對結構的破壞影響提供了寶貴的分析數據，為此我們開展了本次土耳其序列型地震破壞力分析的工作。01序列型地震動據中國地震臺網正式測定，北京時間2月6日9時17分（當地時間2月6日4時17分）在土耳其發生7.8級地......

本次土耳其地震為典型的序列型地震，遭受了兩次以上強烈地震的破壞作用，序列型地震作用下結構的響應更為復雜，它與單次地震作用有很大差別，也不等于兩次地震震害的簡單求和。本次地震為我們分析序列型地震對結構的破壞影響提供了寶貴的分析數據，為此我們開展了本次土耳其序列型地震破壞力分析的工作。

序列型地震動

據中國地震臺網正式測定，北京時間2月6日9時17分（當地時間2月6日4時17分）在土耳其發生7.8級地震，震源深度20千米，震中位于北緯37.15度，東經36.95度。隨后，在18時24分時發生7.8級地震，震源深度20千米，震中位于北緯38.00度，東經37.15度。為了便于后面討論，我們稱第一次7.8級地震為7.8A；第二次7.8級地震為7.8B。

為此我們根據兩次地震所獲取的強震動記錄選取了幾個典型臺站的序列型地震動，臺站信息如表1所示，典型臺站序列型地震動如圖1所示（刪去了兩次大地震記錄中間的值）。

圖13802臺站的序列型地震動

對單體建筑的影響

選取的分析結構為典型三層混凝土框架結構，如圖2所示。對M7.8A、M7.8B和序列型地震作用下的破壞力進行了分析，層間位移角如圖 3和圖4所示。其中，MS-AS表示序列型地震動（即M7.8A+M7.8B）輸入，MS代表M7.8A單獨輸入，AS表示M7.8B單獨輸入。

圖2 三層框架結構立面圖（感謝中國建筑設計研究院王奇教授級高工提供模型）

圖 3 6度設防框架層間位移角

圖 4 7度設防框架層間位移角

從圖3和圖4中可以看出，序列型地震作用下結構的地震響應更為復雜，例如，對于臺站3802而言，序列地震動作用下結構響應大于M7.8A和M7.8B分別作用下的響應，因為在一次7.8級地震的作用下，結構已經是受損狀態，再來一個7.8級地震，結構的損傷會進一步加大。這說明多次地震的作用會進一步增大結構的響應，需要在結構的分析中予以考慮，但是損傷增大的幅度很復雜，不是兩次損傷的簡單相加。需要通過科學的計算才能得到。這也進一步體現了采用時程分析的優勢，即可以考慮序列型地震的作用。

對區域建筑的影響

除了對單體結構的分析，城市抗震彈塑性分析方法還適用于區域建筑的序列型地震的作用分析。關于單體建筑的序列型地震震害研究已經開展了很多了。而對于城市防震減災非常關鍵的區域震害預測而言，序列型地震區域震害研究還很少。因為傳統的城市區域震害預測大多是基于統計數據的經驗預測方法。由于地震是偶發災害，收集足夠的主震震害數據就已經非常不容易了，考慮到序列型地震的眾多可能性組合，基于經驗的預測方法來完成城市區域的序列型地震震害預測就面臨更大的數據不足的困難。

而城市抗震彈塑性分析為克服上述問題提供了一個非常好的解決辦法。與傳統方法不同，城市抗震彈塑性分析方法，不是基于經驗的預測方法，而是基于物理模型(Physics-based)的方法。城市抗震彈塑性分析基于結構動力學基本原理，每一個震害預測結果，都是根據結構動力學響應真正“算”出來的。關于主余震作用下區域建筑震害預測方法的介紹詳見：新論文：主余震作用下區域建筑震害預測方法(Regional seismic-damage prediction of buildings under mainshock-aftershock sequence, Frontiers of Engineering Management, 2020)。

我們將序列地震動、以及M7.8A和M7.8B單次地震記錄分別輸入的區域建筑群模型中，由于缺少當地建筑屬性數據，選用的區域建筑數據為伊斯坦布爾的區域建筑數據，可以得到如圖 5所示的結果。

圖 5 區域建筑破壞情況

從圖中可以看出，序列型地震作用下區域建筑的震害情況更為復雜，對于某些臺站（如右上角的4412臺站），序列地震動作用下建筑破壞比例大于M7.8A和M7.8B兩次地震單獨作用下的破壞情況（表2），這說明序列型地震的發生會進一步增加建筑的破壞。但破壞程度同樣不是兩次地震的簡單相加，而城市抗震彈塑性分析方法是科學預測區域建筑在序列型地震作用下震害的有效方法。

圖6給出了區域建筑群中一典型RC框架結構在該臺站處序列型地震以及兩次7.8級地震單獨作用下的層間滯回結果，從圖6中可以清楚地看出序列地震動作用下結構的損傷累積。而城市抗震彈塑性分析方法則能很好地考慮序列型地震的影響，可以考慮建筑在多次地震作用下的累積損傷效應，可以為序列型地震下建筑震害評估提供參考。

圖 6 典型建筑層間滯回對比