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基于震中附近数据的台湾花莲6.9级地震破坏力分析

转载:陆新征课题组  2022/9/26 22:59:00  624
内容简介:一、地震动解析此前我们给出了花莲6.9级地震引起的福建等地区的破坏力分析结果,本报告进一步给出震中附近的分析结果。基于《ReconnaissanceReportonSeismicDamageCausedbyGuanshanEarthquakeandChihshangEarthquake(thirdedition,v3.0)》(以下简称《简报》),选取最强的...

一、地震动解析

此前我们给出了花莲6.9级地震引起的福建等地区的破坏力分析结果,本报告进一步给出震中附近的分析结果。基于《Reconnaissance Report on Seismic Damage Caused by Guanshan Earthquake and Chihshang Earthquake (third edition, v3.0)》(以下简称《简报》),选取最强的两组地震动ECS和EYUL台站记录,如图1和图2所示。其中ECS台站中长周期分量较强,而EYUL台站短周期分量较强。


图1 典型台站地面运动记录(图片来源:当地气象局)

图2 典型台站记录反应谱(图片来源:Reconnaissance Report on Seismic Damage Caused by GuanshanEarthquake and ChihshangEarthquake (third edition, v3.0)) 基于图1中的波形和图2中的反应谱,采用程庆乐、田源博士开发的图形识别+地震动生成算法,解析得到地震动的波形和反应谱与《简报》中给出的图片对比如图3所示。在精确数据不可获取的情况下,解析得到的数据基本可以满足震害分析的需求。

(a)波形对比

(b) 反应谱对比(ECS台站)

(c)反应谱对比(EYUL台站)
图3根据《简报》图片解析得到地震动的波形和反应谱

二、地震动对典型单体结构破坏能力分析

(1) 对典型多层框架结构破坏作用

模型1:三层框架结构(感谢中国建筑设计研究院王奇教授级高工提供模型)

将ECS台站记录输入立面布置如图4(a)所示的6度、7度和8度设防的典型三层钢筋混凝土框架结构,得到其层间位移角包络如图4(b)所示。

(a)立面布置示意图(b)层间位移角
图4典型三层钢筋混凝土框架结构

(2) 对典型砌体结构破坏作用

模型1:单层未设防砌体结构

选取图5所示纪晓东等开展的单层未设防砌体结构振动台试验模型,输入ECS台站记录,分析结果表明该结构将处于毁坏状态。(纪晓东等,北京市既有农村住宅砖木结构加固前后振动台试验研究,建筑结构学报,2012,11,53-61.)


图5单层三开间农村住宅砖木结构振动台试验

模型2:五层简易砌体结构

选取图6所示朱伯龙等开展的五层简易砌体结构足尺试验模型,输入ECS台站记录,分析结果表明该结构将处于中度破坏状态。(朱伯龙等,上海五层砌块试验楼抗震能力分析,同济大学学报,1981,4,7-14.)

(a)平面图(b)剖面图
图6五层简易砌体结构布置

(3) 对典型桥梁破坏作用

模型1:某80年代公路桥梁(感谢福州大学谷音教授提供模型)

选取图7所示某80年代公路桥梁模型,输入ECS台站记录,分析结果表明该结构将处于毁坏状态。


图7某80年代公路桥梁模型

模型2:某特大桥引桥(感谢福州大学谷音教授提供模型)

选取图8所示某特大桥引桥模型,输入ECS台站记录,分析结果表明该结构将处于毁坏状态。


图8某特大桥引桥模型

综上可见,本次花莲地震的地震动除了对未设防建筑可能造成严重后果,对桥梁工程也能够造成严重破坏,这与本次花莲地震实际震害情况相符。

三、台站附近地震滑坡分析

由于缺乏当地建筑数据,所以我们不再进行区域建筑震害分析。

根据当地地形数据、岩性数据和实测地面运动记录,可以计算得到不同滑坡体饱和比例下的滑坡分布,如图9所示。其中,底图为当地坡度分布图,每个圆圈代表每个台站的计算结果,圆圈中的数字代表发生滑坡的临界坡度,台站附近坡度大于该数值的地方滑坡发生概率高。

分析结果认为在震中附近30-40度以上坡度地区就可能发生滑坡,而震中附近地形又很复杂,因此滑坡的风险很高。这与本次花莲地震实际震害情况相符。

(a)滑坡体饱和比例为 0%

(b)滑坡体饱和比例为50%

(c)滑坡体饱和比例为 90%
图9不同台站附近地震滑坡分布

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