泸县6.0级地震城市建筑群震害模拟与震害机理分析

结合建筑群震害调查与精细化数值仿真等手段,对城市建筑群的震害机理进行研究。首先,建立了泸县6.0级地震中泸县县城的建筑群震害仿真模型,并采用现场震害调查数据,从典型小区、城市整体两个层面,对模型的有效性进行验证。基于震害仿真模型,选取4条具有不同持时和频谱特性的地震动,比较不同地震动对泸县建筑群的破坏力特征,研究不同地震动破坏力随时间和峰值加速度(PGA)的演化特征。研究结果表明:地震动的频谱特性对不同层数、不同类型建筑具有选择性破坏作用,进而影响城市建筑群损伤程度与分布;不同地震动在不同时刻破坏力差异很大,进而导致建筑群损伤发展速度差异明显,前期破坏力较低的地震动仍可能对在后期对建筑群产生严重破坏;对地震动的PGA进行归一化,当PGA较小时,不同地震动造成的建筑群损伤程度接近,随着PGA的放大,不同地震动作用下建筑群损伤差异不断增大,其损伤指数差异可达数倍。

甘肃积石山 M_(s)6.2级地震的震害特征与启示

2023年12月18日,甘肃省临夏回族自治州积石山保安族东乡族撒拉族自治县(35.70°N,102.79°E)发生了6.2级地震,震中烈度为VIII度。地震发生后,通过实地烈度评估与科学考察,对震区VI~VIII度区不同建(构)筑物与生命线工程的震害特点进行了统计分析;从抗震设计与施工管理、场地放大效应与地震次生灾害对建筑结构抗震性能的影响等角度,提出了此次地震的震害启示。结果表明:1)严重破坏和毁坏的建筑结构主要集中在老旧的土木结构、砖木结构和无设防或设防不规范的砖混结构。2)造成建筑结构破坏的主要原因是少量自建房抗震设计和施工的不规范、场地放大效应和地震次生灾害。3)优化和改良生土砌筑材料,改进纵横墙间的拉结措施,强化结构整体性是提高土木结构抗震的有效方法;普及“上下圈梁与构造柱”等基本抗震设防措施,规范水泥砂浆强度,提升农村工匠的施工水平,可有效提高砌体结构的整体性,避免房屋出现整体性垮塌;室内洗手间的墙体应该与房顶、纵横墙间建立有效联接,提高结构的抗震性能。4)孤突斜坡、河流高阶地与岸边为抗震不利地带。当建造用地极为匮乏,不得不选址在这些场地之上时,应该综合考虑场地的地形地貌特征、岩土体物理力学特性、水文地质条件、抗震设防目标、建筑结构类型等影响因素,做好地震灾害风险评估,根据评估结果进行科学设防。灾后重建过程中,应由政府统一规划选址、统一设计,规范施工。

考虑台地效应的泸定6.8级地震某框架结构震害调查与分析

2022年9月5日四川省泸定县发生6.8级地震,在磨西台地上某框架结构的震害调查中,发现其东区和西区的框架结构出现不同程度的震害,且差异明显。其中,东、西区框架的首层柱上端均发生了“强梁弱柱”型破坏,西区框架中等及以上破坏等级的比例达到81%,而东区框架仅为13%,呈现出与台地边缘的强关联性。为分析东、西区框架结构震害差异的原因,采用FK-SEM方法分析了磨西台地的地震放大效应。计算结果表明,距离台地边缘越近,地震放大系数越大。其中,水平和竖向的地震放大系数在西区建筑场地分别为2.30和2.25,而在东区建筑场地则分别为2.01和1.99。在此基础上,采用磨西台站的地震动记录,对东、西区框架结构进行了震害模拟,分析了其破坏原因。研究结果表明:磨西台地边缘的地震影响系数的实际放大系数超过了《抗规》规定,存在不利地段影响和近场地震效应叠加的情况,仅按《抗规》不利地段进行考虑,多层框架结构难以实现“大震不倒”的设防目标;竖向地震作用是框架柱下端破坏的直接原因,主要破坏形态为偏拉、偏压破坏,水平地震作用导致其二次破坏;“仿雀替”构造对结构整体变形能力不利,是框架结构“强梁弱柱”型破坏的主要原因。根据震害调查和分析结果,建议在9度近断层设防地区,靠近台地边缘的多层框架结构,设计前宜对建筑场地进行分析,并考虑竖向地震的影响;在有民族特色的建筑设计中,应将“仿雀替”等装饰物与框架脱离,设计为非结构构件,以减少其对框架结构抗震性能的不利影响。

积石山6.2级地震供水系统震害调查与分析

2023年12月18日甘肃省积石山县发生6.2级地震,造成当地各类工程结构发生不同程度的破坏,导致了重大人员伤亡。基于调查资料,总结了供水系统中的建(构)筑物、设施设备和供水管网的震害特征。研究表明:经过正规抗震设计和施工的建筑物震害较轻,表明我国抗震设计规范发挥了积极作用;低烈度区水厂设施设备因地震破坏而停运,个别设备漏油污染了水质,进而导致了供水能力下降;位于高烈度区的供水管网在老旧钢质管道连接处发生多处破坏,出现了水量不足、水压降低的情况,给居民生活造成了不利影响。最后,从采取设备减隔震技术、管道和设备接口采用柔性连接、选择供水管道材质、全面开展管网漏损排查等四个方面提出了恢复重建的建议。

2023年甘肃积石山Ms6.2级地震震害异常的启示

2023年12月18日,甘肃省临夏回族自治州积石山县发生Ms6.2(Mw5.9)级地震,震源深度10 km。此次地震造成大量的人员伤亡、房屋倒塌和地质灾害。为了对该次地震的震害有初步认识,基于已有文献资料、高精度遥感数据和野外调查数据,本文尝试对该次地震的灾害特征展开分析。结果表明:该次地震为逆冲型事件,发震断裂为拉脊山北缘断裂东段;震源浅叠加松散覆盖层产生了明显的地震波放大效应,使得极震区的地面运动峰值加速度(PGA)异常高,强震动使得房屋大量倒塌;而位于断裂上盘的积石山崩塌及滑坡地质灾害相对不发育,仅在黄土覆盖的官亭盆地产生了数百处小型滑坡和中川乡一处较大规模的地震液化滑坡泥流。

马尔康6.0级震群地震藏族民居震害调查与分析

为掌握马尔康6.0级震群地震中藏族民居的震害情况,对地震灾区进行广泛的调查,总结藏族民居的建筑特点与结构特点,分析石木结构、木结构和生土结构的主要震害特征和破坏原因,并对不同结构类型的建筑震害数量和地质灾害隐患点数量进行统计和分析。研究结果表明:此次地震中,石木结构震害较严重,主要破坏特征为整体倒塌、局部倒塌、墙体破坏、梁柱破坏和屋盖破坏。木结构震害较轻,主要破坏特征为围护墙倒塌、开裂以及屋面溜瓦。由于距离震中较远,生土结构的震害最轻,主要破坏特征为墙体开裂。石木结构和木结构倒塌破坏占比分别为0.9%和0.0%,严重损坏占比分别为19.0%和17.2%。木结构多为非结构构件损坏,抗震能力强于石木结构。同时,地震诱发山体落石、山体滑坡,导致建筑被掩埋、道路中断、水利和通讯设施受损,地质灾害隐患点数量为663处。针对不同藏族民居的震害特征和破坏统计,建议在保留藏族民居建筑特色的前提下,发展受力机理清晰的结构体系,加强藏族民居的抗震措施,并重视该地区的震群型地震效应。根据次生灾害的破坏情况和统计,建议灾后重建中,藏族民居应合理选址,加强地质灾害的监测和预警,并完善防治次生灾害设施。

泸定地震中典型隔震建筑震害分析

为落实国务院744号令关于在“两区八类建筑”中推广使用隔震技术的要求,推动隔震技术的健康发展,对位于泸定地震震中的两栋隔震建筑的震害情况进行了调查。分析了某教学行政楼中隔震层的阻尼器及连接件、支墩震害原因,介绍了某宿舍楼的隔震支座震损情况,对两栋建筑隔离缝等构造处理的不合理导致震损的不足之处进行了全面、系统总结。提出了隔震建筑设计应全专业协调,避免过多设置隔离缝将建筑分割过于零碎;与阻尼器连接支墩需进行剪扭验算;穿越隔震层的设备管道的柔性连接应设置U形段预留变形长度,宽度较大的隔离缝应注意防掉落及通行需求的设计及构造等改进意见。并对隔震结构的施工,产品的检验、验收及建设单位责任提出了相关要求。

甘肃积石山M_(S)6.2地震高烈度区震害特征及机理分析

2023年12月18日甘肃积石山县发生M_(S)6.2地震,地震导致震中附近受灾严重,尤其以典型民居震害最为普遍和严重,对于研究典型民居震害机理具有警示意义。为研究典型民居的震害机理,通过震后第一时间的震害现场调查,获得典型民居破坏的第一手资料。针对破坏最为普遍的砖木房屋和砖混房屋作出宏观震害分析,并建立三维有限元数值模型,分析地震作用下两类房屋应力、应变的响应特性,揭示典型民居的地震破坏机理,并给出抗震建议。结果显示,地震作用下砖木房屋和砖混房屋主要以墙体破坏为主,在门窗部位及结构连接处均存在应力集中或应变增大现象,是造成民居震害的重要原因,加强对应力集中部位的抗震措施是减轻灾害的重要途径。研究结果对农村新建房和地震灾后重建具有指导意义。

震害评估任务驱动的遥感信息服务链构建方法

地震是全球影响最大的自然灾害之一。利用遥感数据对灾区进行动态震害评估,有助于支持应急救援和恢复重建工作,并在一定程度上降低灾害损失。然而,随着Web服务和在线计算技术的快速发展,如何根据不同震害评估任务需求,选择合适的遥感数据和处理服务进行智能组合,构成遥感信息服务链,已成为亟待解决的难题。因此,本文提出了一种任务驱动的遥感信息服务链构建方法,通过分析震害评估任务与遥感服务的特点,基于本体构建统一描述语义的震害评估任务描述模型与遥感信息服务描述模型,研究逐级精化的服务多级语义匹配方法,并从服务类型、服务功能、服务质量三个方面进行服务匹配。结果表明,本方法可构建出12条可用服务链,用时均在70 min内,且最优归一化服务质量指标达到0.607。研究成果能够支持遥感信息服务链构建,可为震害服务管理提供技术支持。

甘肃积石山地震村镇典型建筑震害及成因分析

2023年12月18日甘肃省临夏回族自治州积石山发生6.2级地震,此次地震造成了大量的村镇建筑破坏和倒塌,并造成了多人伤亡,是典型的“小震大灾”。文中总结了积石山地震中震区村镇建筑典型震害特点和规律,并结合建筑的结构类型、建造年代和是否具有抗震构造措施进行了典型案例分析,总结此次地震震损较为严重的原因:部分自建房屋为砖柱和土坯墙,二者缺乏有效连接,自身抗震能力差,这点从同一院落具有圈梁构造柱的房屋基本完好而不具备抗震构造措施的房子破坏严重可以说明;部分房屋不同层存在开间变化导致竖向传力不连续;结构存在大量平面布置不规则的情况;结构局部不完整或存在薄弱部位;农村自建房屋,按照工匠习惯建设,未考虑地震作用下的受力要求,需要建立质量监管体制机制。

2023年2月6日土耳其双强震场地液化及其震害特征现场调查分析

震害考察是地震工程研究的支柱之一。2023年2月6日土耳其中南部发生了两次震级分别为Mw7.8,Mw7.5的罕见双强震,造成巨大的人员伤亡和财产损失。通过实地震害考察,对双强震触发的场地液化震害及其特征进行调查分析,分析结果显示:①本次地震液化具有现象显著、液化面积大、涉及范围广、液化灾害严重等特征;②场地液化震害形式多样,表现为喷砂、地面侧移、地基沉降以及地基丧失承载力等典型液化震害形式,且造成大量建筑物严重破坏;③在两个调查地区发现了液化引发的地面侧移,侧移量从几米至十几米,并直接导致建筑物严重破坏甚至毁坏;④在格尔巴舍(Golbasi)城区发现数十栋建筑物因地基液化丧失承载力而出现严重倾斜(不均匀沉降)、沉降,沉降量从几十厘米到1~2米、倾斜角度从几度到十几度不等,现场测量建筑最大倾斜角度达到20°。通过对土耳其地震场地液化的宏观现象调查分析,认识本次地震触发的液化特征及其震害启示,以期为中国地基液化减灾技术研究提供参考。

积石山6.2级地震桥梁典型震害特征

调查了306省道、310国道以及川亭公路上位于地震烈度8度和7度区的桥梁。GS.N0028台站记录到的大河家镇加速度峰值超过900 cm/s~2,远超当地罕遇地震设防标准,但从调查的结果看,本次地震中,8度区的桥梁震害主要以轻微破坏为主,包括挡块破坏、主梁侧移和支座滑移,除了川亭公路上发现一桥梁的桥墩出现剪切裂缝外,其他桥梁未发现主体结构发生破坏。7度区的桥梁基本完好,橡胶支座中橡胶有变形无法恢复以及主梁位移导致挡块间距发生变化,但都不影响功能。混凝土挡块作为主梁防侧移装置,震害虽然表明其有效性,但缺乏快速恢复的特性,同时设置缓冲橡胶垫的挡块仍然发生了较严重的破坏,因此,以后需要进一步加强挡块的缓冲装置和考虑可快速恢复性能的研究。

甘肃积石山6.2级地震村镇建筑震害调查与分析

积石山地震对甘肃和青海部分地区房屋建筑造成了严重破坏。调查了地震烈度7度和8度地区的11个调查点的村镇建筑震害。震害调查表明:地震灾区主要为乡镇和农村地区,房屋结构类型主要为土木、砖木和未设防砖混结构;在烈度8度地区,土木结构房屋主要表现为严重破坏或倒塌破坏,砖木结构和未设防砖混结构房屋主要表现为中等破坏和严重破坏,设防砖混和钢筋混凝土框架结构房屋主要表现为轻微破坏和中等破坏;在烈度7度地区,土木结构房屋以中等破坏为主,砖木结构和未设防砖混结构房屋以轻微破坏和中等破坏为主,设防砖混和钢筋混凝土框架结构房屋以轻微破坏和基本完好为主。此次地震震害较同级别地震偏重,与震区复杂地形、地震动峰值放大效应、建筑砌筑质量差和结构受力不合理等因素相关。建议进一步开展复杂地形场地放大效应及频谱影响研究,重视建筑非结构构件抗震宣传与实用技术研发。

适用于区域建筑群实时震害模拟的LSTM-FC组合深度网络模型研究

建筑物破坏在地震灾害中往往会导致巨大损失,对城市建筑群进行灾前灾时的震害预测具有重要意义。传统BP(back propagation)网络和CNN(convolutional neural networks)网络等人工智能方法在进行震害预测时多集中于提取建筑物信息。然而,这些方法在处理地震波的时序数据方面有所不足,导致其在整合和分析对地震灾害预测至关重要的时序相关因素时效果有限。因此,本文提出一种耦合LSTM(long short-term memory)和FC(fully connected)神经网络的震害预测方法。LSTM网络擅长处理具有时间序列特性的地震波信息,能够捕捉和分析随时间变化的地震波动模式。同时,全连接网络可用于综合分析所有相关的震害因子。通过对云浮地区265栋典型钢混建筑进行指标量化并确定输入指标(震害影响因子)和输出指标(震害指数),利用LSTM-FC组合深度网络、CNN网络和BP网络模型对数据进行训练并优化。通过将LSTM-FC网络模型的预测结果与弹塑性时程分析比较,发现该模型在拟合效果和精度方面优于传统的BP和CNN模型。拟合效果提升了36.8%和10.6%,精度分别提升了77.6%和91.7%,表明LSTM-FC网络在地震损害预测上更为有效。同时,将该方法应用于广东省云浮市钢混结构群震害预测,构建的易损性矩阵与华南地区的易损性矩阵均值进行了对比,显示误差相对较小,说明该模型不仅理论上可行,在实际应用中也能表现出较高的准确性和有效性。

2023年积石山地震重要公共建筑吊顶震害调查分析

对2023年6.2级积石山地震中公共建筑内部吊顶开展了震害调查及分析,并以积石山县大河家镇大河家中学教学楼、中西医结合医院门诊楼以及中国邮政银行会议室3处典型震害为例,分析了在以往的公共建筑吊顶震害调查及研究中较少涉及的铝扣板吊顶、间接悬挂式吊顶的新震害现象及典型震害特征。研究表明:铝扣板边角锋利,卡入式连接对龙骨网格平整度要求较高,此类吊顶如若用于抗震要求较高或人员较为密集的建筑内,建议进行专门的抗震分析,以避免坠板伤人或妨碍人员逃生。此外,在吊顶地震损伤评估中,除坠板率外,还应考虑龙骨网格变形等因素。应加强吊顶中照明单元与主体结构连接的可靠性以避免其在地震中出现大量坠落。研究结果可为公共建筑吊顶抗震研究与工程应用提供参考。

泸定6.8级地震城镇居住建筑典型震害及启示

为分析泸定68级地震中城镇居住建筑的破坏情况,对位于震中磨西镇及周边城镇居住建筑的典型震害进行调查,总结了城镇居住建筑中框架结构及砌体结构的震害特征,详细介绍了一栋采用框架结构的高层住宅及一栋采用砌体结构的多层员工宿舍的破坏情况,并分析破坏原因。调查与分析结果表明:本次地震中,框架结构和砌体结构破坏普遍在底层更严重;框架结构震害总体较轻,未合理设计的楼梯及填充墙依然是框架结构中震害集中区;砌体结构墙体出现常见的各种斜向裂缝;除设计因素外,造成少量砌体结构倒塌可能原因是传统砌体结构抵抗竖向地震作用能力不足以及特殊场地地震放大效应。根据两种结构类型的建筑震害特征,对灾区重建及既有房屋改造提出了重点加强老旧建筑合规性排查、合理计算不利地段建筑的地震作用、适当引入合适的减隔震装置等针对性的设计建议,以提高城镇居住建筑的抗震能力,同时体现韧性城镇的设计理念。

四川泸定M_(s)6.8地震房屋震害及人员死亡特征分析

在收集整理四川泸定M_(s)6.8地震现场调查资料的基础上,对比九寨沟M_(s)7.0地震,分析房屋震害特征和人员伤亡情况。结果表明,相较九寨沟地震,四川泸定M_(s)6.8地震灾区房屋震害更为严重,遇难人数更多,主要原因是房屋抗震能力不足、选址不合理以及地质灾害较为发育等。灾区房屋结构类型主要有钢混结构、砖混结构、穿斗木结构、石木结构、砖木结构、土木结构等6类。对房屋平均震害指数和易损性曲线的分析表明,未设防的砖混结构、简易结构房屋抗震能力弱,震害比其他结构房屋严重;而人员死亡主要由地震地质灾害造成,集中在高烈度区和地质灾害易发区,死亡人员以中老年为主,人员死亡率与地震烈度、人口密度有明显相关性。灾区房屋破坏及人员伤亡具有高山峡谷地区的震害特征。本文的研究结果可为进一步研究该类地区的地震灾害风险研究提供参考。

考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法

我国大量城镇位于沉积盆地,沉积盆地对地震动具有显著的幅值放大和持时增长效应,同时沉积盆地与建筑群间的动力相互作用将导致地震动空间重分布。针对此问题,本文提出了一种考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法:首先,以剪切层模型、弯剪耦合模型等简化力学模型模拟建筑结构,计算建筑群-沉积盆地动力相互作用,获得建筑群的基础顶面地震动;然后,基于精细化有限元模型分析典型单体建筑的地震易损性;最后,结合所求建筑群元模型模拟建筑结构时,上部建筑对基础顶面地震动的影响具有等?效?性,因此所建方法适用于考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估;建筑群-沉积盆地动力相互作用主要导致盆地内地表地震动峰值降低,但局部位置会在盆地效应基础上产生附加放大效应;建筑群-沉积盆地动力相互作用导致不同地表点地震动加速度反应谱峰值相差3倍,同时放大邻近建筑出现相同等级震害的概率差异,所分析算例中,在是否考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的情况下,邻近四栋相同框架结构发生中等损坏的概率范围分别为66%—92%和87%—93%,此结果与实际震害中建筑结构交替破坏的现象一致。

川南地区砖混结构房屋典型震害及地震易损性研究

以川南地区为研究区,并以在建造方式上具有明显当地地域特征的砖混结构房屋为研究对象,结合砖混结构房屋建造特点及川南历史地震(如长宁6.0级地震)震害调查结果等,分析砖混结构房屋典型震害特征,统计其在不同烈度下不同破坏等级的比例,采用经验分析法得到初步的易损性矩阵。在此基础上,针对因样本局限性造成的结构在高烈度下破坏比例不全,使实际易损性矩阵缺失的问题,通过插值法,推算高烈度下的破坏比例,补全经验易损性矩阵,拟合出易损性曲线,建立以震害统计为主、数值模拟为辅的砖混结构易损性分析模型;并基于平均震害指数对比分析,对易损性分析的可靠性进行检验。结果表明,构建的易损性矩阵能客观反映川南地区砖混结构房屋的抗震能力,对开展震害预测、灾害损失评估及震害风险评估等工作具有实际应用价值。

锚索抗滑桩加固边坡震害机理分析

锚索桩板墙具有优良的抗震效果,以往研究集中于边坡位移、锚索应力和抗滑桩的变形,很少从边坡内部监测地震波入手研究,难以在时频域内清楚地表征边坡内部的损伤特征。基于此,文章设计并完成几何相似比为1∶10的大型振动台试验,结合Hilbert-Huang Transform(HHT)方法,对锚索桩板墙加固边坡进行边坡损伤诊断和震害机理研究。结果表明:边坡破坏从滑面开始,随着地震峰值加速度的增大,坡面产生破坏的时间早于坡体内部,并逐步向低高程发展;锚索桩板墙可以充分发挥锚索对地震力的传递与抗滑桩对地震力的耗散作用,靠近锚索抗滑桩一侧坡体破坏滞后于远离抗滑桩一侧,且靠近锚索桩板墙一侧土体整体性明显更好;HHT方法边际谱特征频率和特征幅值可以清晰表征坡体损伤过程,基岩与坡体之间存在动力响应不连续带,即为设计滑面位置。这为进一步认识地震波在坡体内的传播机理,研究边坡的破坏过程提供理论依据。