灾害警示|花莲地震中不可忽视的凶手:近断层地震动脉冲

2022年11月03日16:34:16 热门 1898

地震概况

北京时间2018年02月06日23时50分,台湾花莲县附近海域发生6.5级地震,震源深度11千米。地震造成花莲统帅大饭店、云门翠堤大楼、国盛六街2号民宅、国盛六街41号民宅和七星潭大桥等建筑结构倒塌,其中云门翠堤大楼二层民宿旅馆的伤亡最为严重。据分析此次地震烈度达到台湾地震烈度最高值7度(相当于中国大陆地震烈度的8-9度)。

据媒体9日晚最新报道,花莲强地震目前遇难人数上升至17人,其中包括9名大陆游客,另有278人受伤。

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灾害分析一

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有专家指出,花莲4栋倒塌大楼共同点:都是软脚建筑。软脚建筑也称为底部薄弱层建筑。这类建筑的”共同点是为满足建筑特殊功能需要或使用方便,底部一层到两层设计为较大的空间,柱子挑高而少填充墙,如底层作为大厅、停车场、商店等等,上部楼层采用较多的填充墙作为分隔,作为住宅等。另外,像台湾这种多雨地区的楼房底层多建骑楼骑楼较其他楼层少了一面墙,再加上一楼多多为商店而柱子挑高,形成头重脚轻、上刚下柔的软脚现象。如果软脚的方向恰与地震波的方向相同,加上一些结构设计和施工中的偶然因素,就容易发生底层垮塌的不幸事件。

灾害分析二

本次地震动倒塌建筑和引发此次地震的断层的位置,从下图中可以看到,倒塌结构都分布在断层附近。另据资料,全台湾共有33条活动断层,其中又依照活跃度分为两类,有20条是最活跃的第一类活动断层,其中就包含米仑断层等。

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NARlabs报告中倒塌建筑的分布

深度分析

花莲测站的地震记录看起来和我们常见的地震波有点不太一样。以汶川地震波为例,从图中可以看出由于汶川地震震级大,断层发生了两次破裂,强地震波持续时间接近2分钟。

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而花莲测站记录到的强地震波持续时间要短的多,只有大约10秒左右。但是在25秒到30秒之间,有两个“显眼”的大波动。这种大波被称为“脉冲”。

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如果把加速度换成速度和位移的话,“大波”会更明显,其中东西向速度脉冲的峰值为118.1cm/s,位移脉冲的峰值为71.0cm,南北向地震动的速度脉冲为80.4cm/s,位移脉冲峰值为71.5cm。

已有研究都表明,这种“大波”可能会对建筑物造成更复杂的影响,甚至明显加重建筑物的破坏。

花莲测站地震记录与8度设防地震输入的对比

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分析发现在中小周期段(0-0.4s),二者差别不大,而在中长周期段(0.4-6s),花莲地震的平均值明显高于设计值。抗震设计规范规定的设计曲线是统计平均值,如果结构所在场地的位置特殊,距离断层很近,地震强度会大大超过平均值,往往会引起严重的地震灾害。

灾害警示

地震给人类造成巨大灾难,也给我们留下极其深刻的教训和启示。破坏性地震发生后,位于活断层及其附近的建筑均遭到毁灭性的破坏,人们以血泪为代价,真正体会到活断层恐怖威力,活断层被认为是埋在城市、乡村地下“不定时的炸弹”。灾害调查警示我们,凡重视抗震设防,且达到抗震设防要求的建筑,或未遭破坏,或破坏明显偏轻。

注:部分图片来源于网络

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