4月4日美國加州安扎4.9級地震破壞力分析

致謝和聲明：

感謝美國CESMD為本研究提供數(shù)據(jù)支持。本分析僅供科研使用，具體災(zāi)情和災(zāi)損分析應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況確定。

一、地震情況簡介

據(jù)美國CESMD正式測定，4月4日9時53分（北京時間，UTC+8）在美國加州安扎發(fā)生4.9級地震，震源深度10.4千米，震中位于北緯33.49度，西經(jīng)116.51度。

二、強(qiáng)震記錄及分析

20200404美國加州安扎4.9級地震獲得了30組地震動，由于地震動沒有完全收集，可能還有更強(qiáng)的記錄。典型地震記錄分析如下：

NP5230記錄臺站位置北緯33.57度，西經(jīng)116.51度(圖1，其中紅色標(biāo)記為震中位置)，記錄到水平向地震動峰值加速度為604.9cm/s/s，豎直向地震動峰值加速度為204.4cm/s/s。該地震動及反應(yīng)譜如圖2、圖3所示。

圖1 NP5230臺站位置

(a) EW

(b) NS

(c) UD

圖2NP5230臺站地面運(yùn)動記錄

圖3 NP5230臺站典型記錄反應(yīng)譜

三、地震動對典型城市區(qū)域破壞能力分析

利用密布強(qiáng)震臺網(wǎng)在震后獲取的實(shí)時地震動信息，再結(jié)合城市抗震彈塑性分析，就可以得到地震發(fā)生后不同地點(diǎn)的建筑破壞情況，為抗震救災(zāi)決策提供科學(xué)支撐。圖4為根據(jù)20200404美國加州安扎4.9級地震震中附近范圍內(nèi)臺站記錄分析得到的建筑震害分布示意圖。圖5為根據(jù)20200404美國加州安扎4.9級地震震中附近范圍內(nèi)臺站記錄分析得到的人員加速度感受分布示意圖。

圖4 20200404美國加州安扎4.9級地震不同臺站地震記錄破壞力分布圖

（建筑抗震承載力取均值）

圖5 20200404美國加州安扎4.9級地震不同臺站地震記錄人員加速度感受分布圖

（建筑抗震承載力取均值）

四、地震動對典型單體結(jié)構(gòu)破壞能力分析

(1) 對典型多層框架結(jié)構(gòu)破壞作用

模型1：三層框架結(jié)構(gòu)（感謝中國建筑設(shè)計研究院王奇教授級高工提供模型）

將NP5230臺站記錄輸入立面布置如圖6 (a)所示的6度、7度和8度設(shè)防的典型三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，得到其層間位移角包絡(luò)如圖6 (b)所示。

(a)立面布置示意圖 (b)層間位移角

圖6典型三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)

(2) 對典型砌體結(jié)構(gòu)破壞作用

模型1：單層未設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)

選取圖7所示紀(jì)曉東等開展的單層未設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)振動臺試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，輸入NP5230臺站記錄，分析結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)將處于中度破壞狀態(tài)。（紀(jì)曉東等，北京市既有農(nóng)村住宅磚木結(jié)構(gòu)加固前后振動臺試驗(yàn)研究，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2012,11,53-61.）

圖7單層三開間農(nóng)村住宅磚木結(jié)構(gòu)振動臺試驗(yàn)

模型2：五層簡易砌體結(jié)構(gòu)

選取圖8所示朱伯龍等開展的五層簡易砌體結(jié)構(gòu)足尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ停斎隢P5230臺站記錄，分析結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)將處于完好狀態(tài)。（朱伯龍等，上海五層砌塊試驗(yàn)樓抗震能力分析，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報，1981,4,7-14.）

(a)平面圖 (b)剖面圖

圖8五層簡易砌體結(jié)構(gòu)布置

(3) 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(xué)谷音教授提供模型）

選取圖9所示某80年代公路橋梁模型，輸入NP5230臺站記錄，分析結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)將處于完好狀態(tài)。

圖9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(xué)谷音教授提供模型）

選取圖10所示某特大橋引橋模型，輸入NP5230臺站記錄，分析結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)將處于完好狀態(tài)。

圖10某特大橋引橋模型