云南通海8月13日、14日两次5.0级地震主余震破坏力分析
云南通海8月13日、14日两次5.0级地震主余震破坏力分析
清华大学土木工程系陆新征课题组
致谢和声明
感谢中国地震台网中心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
2018年8月13日01时44分在云南通海发生5.0级地震，震中位于北纬24.19度，东经102.71度，震源深度7千米。2018年8月14日03时50分，云南通海再次发生5.0级地震，震中位于北纬24.19度，东经102.71度，震源深度6千米。由于很多工程设施在8月13日第一次地震中已经受到了一定的损伤，8月14日再次遭遇地震作用，损伤一般会有所增加。科学评价主余震灾害造成的破坏对抗震减灾工作具有重要价值，而现阶段对城市区域主余震震害尚无有效分析手段。而清华大学研发的城市抗震弹塑性方法，在复杂地震作用（比如主余震分析）时有着独特的优势。因此，本研究着重讨论了通海地震两次地震作用对结构和城市地震损伤的影响。
二、强震记录及分析
2.1 53TGD台站记录
台站位置为北纬24.200度，东经102.714度，记录到地震动峰值加速度如表1所示。主余震序列和主震余震PGA最大的NS方向反应谱对比如图1所示。
(a) EW
(b) NS
(c) UD
(d) NS方向主震余震反应谱
图1 53TGD台站主余震地面运动记录序列和主震余震反应谱
2.2 53TLS台站记录
台站位置为北纬24.190度，东经102.710度，记录到地震动峰值加速度如表1所示。主余震序列和主震余震PGA最大的EW方向反应谱对比如图2所示。
(a) EW
(b) NS
(c) UD
(d) EW方向主震余震反应谱
图2 53TLS台站主余震地面运动记录序列和主震余震反应谱
表1 53TGD和53TLS台站主余震地震动记录峰值加速度(cm/s2)
三、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1：六层框架结构
将53TGD台站记录和53TLS台站记录的主震、余震和主余震序列分别输入立面布置如图3所示的6度、7度和8度设防的典型六层钢筋混凝土框架结构，得到其层间位移角包络如图4和图5所示。由于结构损伤很小，所以主余震累积损伤影响不明显。
图3 六层RC框架结构立面布置示意图（单位:mm）
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图4 53TGD台站记录六层RC框架结构层间位移角包络图
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图5 53TLS台站记录六层RC框架结构层间位移角包络图
模型2：三层框架结构（感谢中国建筑设计研究院王奇教授级高工提供模型）
将53TGD台站记录和53TLS台站记录的主震、余震和主余震序列分别输入立面布置如图6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7和图8所示。由于结构损伤很小，所以主余震累积损伤影响不明显。
图6 三层RC框架结构立面布置示意图（单位:mm）
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图7 53TGD台站记录三层RC框架结构层间位移角包络图
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图8 53TLS台站记录三层RC框架结构层间位移角包络图
(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9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，将53TGD台站记录和53TLS台站记录的主震、余震和主余震序列分别输入，得到该结构破坏状态如表2所示。（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9 单层三开间农村住宅砖木结构振动台试验
表2 单层未设防砌体结构破坏状态
模型2：五层简易砌体结构
选取图10所示朱伯龙等开展的五层简易砌体结构足尺试验模型，将53TGD台站记录和53TLS台站记录的主震、余震和主余震序列分别输入，得到该结构破坏状态如表3所示。（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10 五层简易砌体结构布置
表3 五层简易砌体结构破坏状态
(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11所示某80年代公路桥梁模型，将53TGD台站记录和53TLS台站记录的主震、余震和主余震序列分别输入，得到该桥梁破坏状态如表4所示。
图11 某80年代公路桥梁模型
表4 某80年代公路桥梁破坏状态
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12所示某特大桥引桥模型，将53TGD台站记录和53TLS台站记录的主震、余震和主余震序列分别输入，得到该桥梁破坏状态如表5所示。
图12 某特大桥引桥模型
表5 某特大桥引桥破坏状态
四、地震动对典型城市区域破坏能力分析
根据本课题组之前数据积累，将53TGD台站记录和53TLS台站记录的主震、余震和主余震序列分别输入云南通海地区典型城市、乡镇和典型农村，得到考虑建筑承载力参数不确定性后的破坏状态如图13-图18所示。图中每类结构有三列，分别为结构抗力取中位值和加减一倍标准差的预测结果。（说明：由于每个结构的实际抗震能力都是有一定不确定性的，所以我们在新版的程序当中加入了对结构抗力不确定性的考虑）。考虑主余震效应后，损伤情况和比例有少量变化。
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图13 53TGD台站地震动记录对云南通海地区典型城市的破坏力
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图14 53TGD台站地震动记录对云南通海地区典型乡镇的破坏力
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图15 53TGD台站地震动记录对云南通海地区典型农村的破坏力
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图16 53TLS台站地震动记录对云南通海地区典型城市的破坏力
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图17 53TLS台站地震动记录对云南通海地区典型乡镇的破坏力
(a) 主震
(b) 余震
(c) 主余震序列
图18 53TLS台站地震动记录对云南通海地区典型农村的破坏力