建築結構丨玉溪通海5.0級地震破壞力分析,雲南省內多地震感強烈!

2021-01-16 網易

  
來源:陸新徵課題組。

  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,雲南玉溪市通海縣發生5.0級地震,震中位於北緯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。

  

  圖1 53TGD臺站位置

  

  (a) EW

  

  (b) NS

  

  (c) UD

  圖2 53TGD臺站地面運動記錄

  

  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。

  

  

  (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。

  

  

  (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。

  

  

  (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。

  

  

  (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於中等破壞狀態。(紀曉東等,北京市既有農村住宅磚木結構加固前後振動臺試驗研究,建築結構學報,2012,11,53-61.)

  

  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於輕微破壞狀態。(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.)

  

  

  (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,得到其門洞牆和窗洞牆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,四川建築科學研究,2011(06): 170-175.)

  

  

  (a) 平面布置和模型示意圖

  

  (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於完好狀態

  

  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於完好狀態

  

  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,得到考慮建築承載力參數不確定性後的破壞狀態如圖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:由於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)。

  

  圖13 53TGD臺站地震動記錄對通海地區典型城市的破壞力

  

  圖14 53TGD臺站地震動記錄對通海地區典型鄉鎮的破壞力

  

  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,這裡將地震動輸入到清華校園619棟建築中,其結構類型和建築功能統計如圖16所示。計算得到考慮承載力參數不確定性後建築的破壞狀態如圖17所示。

  

  

  (a) 結構類型比例

  (b) 建築功能比例

  圖16 清華校園建築

  

  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後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後不同地點的建築破壞情況,為抗震救災決策提供科學支撐。圖18為根據08-13通海地震震中附近範圍內臺站記錄分析得到的建築震害分布示意圖。點擊「閱讀原文」可以查看網頁版地震力分布圖。

  

  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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