2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析

致謝和聲明

感謝中國地震臺網中心為本研究提供數據支持。本分析僅供科研使用,具體災情和災損分析應根據現場調查情況確定。

一、地震情況簡介

北京時間2018年8月13日01點44分,云南玉溪市通海縣發生5.0級地震,震中位于北緯24.19°,東經102.71°,震源深度7千米。

二、強震記錄及分析

本次地震獲得了多條地震動,典型震中附近地震記錄分析如下:

53TGD臺站位置為北緯24.002度,東經102.714度(圖1),記錄到水平向地震動峰值加速度為118.035cm/s2,豎直向地震動峰值加速度為34.892 cm/s2。該地震動與我國設計反應譜對比如圖2、圖3所示。

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖1

圖1 53TGD臺站位置

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖2

(a) EW

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖3

(b) NS

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖4

(c) UD

圖2 53TGD臺站地面運動記錄

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖5

圖3 53TGD臺站記錄反應譜

三、地震動對典型單體結構破壞能力分析

(1) 對典型多層框架結構破壞作用

模型1:六層框架結構

將53TGD臺站記錄輸入立面布置如圖4 (a)所示的6度、7度和8度設防的典型六層鋼筋混凝土框架結構,得到其層間位移角包絡如圖4 (b)所示。

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖6
2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖7

(a) 立面布置示意圖

(b) 層間位移角包絡圖

圖4 典型六層鋼筋混凝土框架結構

模型2:三層框架結構

將53TGD臺站記錄輸入立面布置如圖5 (a)所示的6度、7度和8度設防的典型三層鋼筋混凝土框架結構,得到其層間位移角包絡如圖5 (b)所示。

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖8
2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖9

(a) 立面布置示意圖

(b) 層間位移角包絡圖

圖5 典型三層鋼筋混凝土框架結構

(2) 對典型超高層結構破壞作用

模型1

將53TGD臺站記錄輸入圖6 (a)所示某典型超高層結構1,得到其層間位移角包絡如圖6 (b)所示。

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖10
2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖11

(a) 結構布置示意圖

(b) 層間位移角包絡圖

圖6 典型超高層結構1

模型2

將53TGD臺站記錄輸入圖7 (a)所示某典型超高層結構2,得到其層間位移角包絡如圖7 (b)所示。

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖12
2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖13

(a) 結構布置示意圖

(b) 層間位移角包絡圖

圖7 典型超高層結構2

(3) 對典型砌體結構破壞作用

模型1:單層未設防砌體結構

選取圖8所示紀曉東等開展的單層未設防砌體結構振動臺試驗模型,輸入53TGD臺站記錄,分析結果表明該結構將處于中等破壞狀態。(紀曉東等,北京市既有農村住宅磚木結構加固前后振動臺試驗研究,建筑結構學報,2012,11,53-61.)

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖14

圖8 單層三開間農村住宅磚木結構振動臺試驗

模型2:五層簡易砌體結構

選取圖9所示朱伯龍等開展的五層簡易砌體結構足尺試驗模型,輸入53TGD臺站記錄,分析結果表明該結構將處于輕微破壞狀態。(朱伯龍等,上海五層砌塊試驗樓抗震能力分析,同濟大學學報,1981,4,7-14.)

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖15
2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖16

(a) 平面圖

(b) 剖面圖

圖9 五層簡易砌體結構布置

模型3:四層設防砌體結構

選取圖10 (a)所示許滸等提出的四層設防砌體模型,輸入53TGD臺站記錄,得到其門洞墻和窗洞墻層間位移角包絡如圖10 (b)所示。(許滸等,砌體結構在地震下的非線性計算模型,四川建筑科學研究,2011(06): 170-175.)

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖17
2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖18

(a) 平面布置和模型示意圖

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖19

(b) 層間位移角包絡圖

圖10 典型多層砌體結構

(4) 對典型橋梁破壞作用

模型1:某80年代公路橋梁 (感謝福州大學谷音教授團隊提供模型資料 )

選取圖11所示某80年代公路橋梁模型,輸入53TGD臺站記錄,分析結果表明該橋梁將處于完好狀態

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖20

圖11 某80年代公路橋梁模型

模型2:某特大橋引橋 (感謝福州大學谷音教授團隊提供模型資料 )

選取圖12所示某特大橋引橋模型,輸入53TGD臺站記錄,分析結果表明該橋梁將處于完好狀態

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖21

圖12 某特大橋引橋模型

四、地震動對典型城市區域破壞能力分析

根據本課題組之前數據積累,將53TGD臺站的地面運動分別輸入玉溪地區典型城市、鄉鎮和典型農村,得到考慮建筑承載力參數不確定性后的破壞狀態如圖13-圖15所示。圖中每類結構有三列,分別為結構抗力取中位值和加減一倍標準差的預測結果。(說明:由于每個結構的實際抗震能力都是有一定不確定性的,所以我們在新版的程序當中加入了對結構抗力不確定性的考慮)。

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖22

圖13 53TGD臺站地震動記錄對通海地區典型城市的破壞力

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖23

圖14 53TGD臺站地震動記錄對通海地區典型鄉鎮的破壞力

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖24

圖15 53TGD臺站地震動記錄對通海地區典型農村的破壞力

為了比較不同地震動對區域的破壞力,這里將地震動輸入到清華校園619棟建筑中,其結構類型和建筑功能統計如圖16所示。計算得到考慮承載力參數不確定性后建筑的破壞狀態如圖17所示。

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖25
2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖26

(a) 結構類型比例

(b) 建筑功能比例

圖16 清華校園建筑

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖27

圖17 53TGD臺站地震動記錄對清華大學校園的破壞力

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,為抗震救災決策提供科學支撐。圖18為根據08-13通海地震震中附近范圍內臺站記錄分析得到的建筑震害分布示意圖。點擊“閱讀原文”可以查看網頁版地震力分布圖。

2018-08-13云南玉溪5.0級地震破壞力分析的圖28

圖18 08-13通海5.0級地震不同臺站地震記錄破壞力分布圖

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