建筑结构｜12月21日美国发生6.1级地震，点击查看破坏力分析详解

致谢和声明：

      感谢CESMD为本研究提供数据支持。本分析仅供科研使用，具体灾情和灾损分析应根据现场调查情况确定。

一、地震情况简介

据中国地震台网正式测定，北京时间12月21日4时10分（当地时间12月20日12时10分，UTC-8）在美国加利福尼亚州沿岸近海发生6.1级地震，震源深度10千米，震中位于北纬40.35度，西经124.65度。

二、强震记录及分析

      20211221美国加利福尼亚州沿岸近海6.1级地震获得了3组地震动，由于地震动没有完全收集，可能还有更强的记录。典型地震记录分析如下：

 89462 典型 台 站位置北纬40.50度，西经124.10度，记录到水平向地震动峰值加速度为433.87cm/s/s，竖直向地震动峰值加速度为111.80cm/s/s。该地震动及反应谱如图1、图2所示。

(a) EW

(b) NS

(c) UD

图1 典型台站地面运动记录

图2  典型台站典型记录反应谱

三、地震动对典型城市区域破坏能力分析

参考 中国地震学会标准《基于强震动记录的地震破坏力评估T/SSC 1—2021》 （参阅 新标准发布 ：基于强震动记录的地震破坏力评估 ），利用密布强震台网在震后获取的实时地震动信息，再结合城市抗震弹塑性分析，就可以得到地震发生后不同地点的建筑破坏情况，为抗震救灾决策提供科学支撑。图3为根据本次地震震中附近范围内台站记录分析得到的建筑震害分布示意图。图4为根据本次地震震中附近范围内台站记录分析得到的人员加速度感受分布示意图。

图3 20211221美国加利福尼亚州沿岸近海6.1级地震不同台站地震记录破坏力分布图

（建筑抗震承载力取均值）

图4 20211221美国加利福尼亚州沿岸近海6.1级地震 不同台站地震记录人员加速度感受分布图

（建筑抗震承载力取均值）

四、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）

       将典型台站记录输入立面布置如图5(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5(b)所示。

(a)立面布置示意图           (b)层间位移角

图5 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6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，输入典型台站记录，分析结果表明该结构将处于 严重破坏 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6 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7所示朱伯龙等开展的五层简易砌体结构足尺试验模型，输入典型台站记录，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7 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8所示某80年代公路桥梁模型，输入典型台站记录，分析结果表明该结构将处于 中度破坏 状态。

图8 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9所示某特大桥引桥模型，输入典型台站记录，分析结果表明该结构将处于 完好 状态。

图9 某特大桥引桥模型

陈星雨