首页/文章/ 详情

唐山、宜宾都是10km深的5.1级地震,破坏程度怎么差别这么大?

1年前浏览1566

很多朋友昨天都关注到这个新闻:

“据中国地震台网正式测定,4月6日7时50分在四川宜宾市兴文县发生5.1级地震,震源深度10千米,震中位于北纬28.22度,东经105.03度。”

我们的RED-ACT(Real-time Earthquake Damage Assessment using City-scale Time-history analysis)系统也马上给出了这次地震的地震破坏力、加速度感受及滑坡次生灾害分析结果(详见:RED-ACT | 4月6日宜宾兴文5.1级地震破坏力分析)。


根据新华社消息,“截至6日17点30分,兴文县5.1级地震共造成房屋受损645户719间,已紧急转移247户1045人,兴底路(省道S444)中断2处,村道受损5处。”[1]


由昨天的宜宾兴文地震我就想到了2020年唐山古冶的5.1级地震。
“据中国地震台网正式测定,7月12日6时38分在河北唐山市古冶区发生5.1级地震,震源深度10千米,震中位于北纬39.78度,东经118.44度。”
可以看到,对比宜宾和唐山两次地震,除了地震的时间地点外,测定的震级和震源深度都一模一样。但是唐山的震损怎么样呢?
“唐山古冶5.1级地震,经实地调查,截止2020年7月13日15时,震中及周边地区300平方公里范围内无人员伤亡,个别老旧房屋有轻微裂缝[2]


同样是5.1级地震,同样是10km震源深度,为什么一个震害明显大得多,另一个震害明显小得多呢?
当然,每一个熟悉地震工程的专家都知道,这是因为地震是很复杂的,同样震级、同样深度的地震,受到不同发震机制、传播路径、场地条件的影响,引起的破坏可能有巨大差异。比如图1所示为兴文5.1级地震和唐山5.1级地震记录到的最强地震动对比,可见差异非常巨大,进而引起的破坏肯定也差异非常显著。

图1 兴文5.1级地震和唐山5.1级地震记录到的最强地震动对比


但是这个解答肯定不能让广大群众满意。这个世界上的事情都是很复杂的,搞研究的意义,就是设法找到复杂问题的解决办法,对于地震震害评估这个复杂问题也是类似的要求。

那能不能找到一个简单的解决办法呢?


举个大家生活中的例子:气温是由太阳、地球和大气运动共同决定的,是一个很复杂的问题。但是从来没有人会因为搞不清楚太阳、地球和大气运动这个复杂问题而不知道早上出门该穿多少衣服。大家是怎么做的呢?首先看一下温度表,知道今天大概的气温,对穿衣多少有了一个初步的估计。并且穿多少衣服除了气温以外,还要受到当天的风力、湿度以及个人的抗寒能力等具体因素的影响。这个时候大家再在窗口看一眼,参考一下街上不同行人的穿衣情况,特别是自己的同性别同龄人的穿衣情况,这时候就可以放心出门了。


所以这个生活决策过程的典型特点是:

(1) 对于复杂的影响因素(太阳、地球和大气运动),大家只是作为一个参考;

(2) 最终决策,更依赖于局部针对性的观测数据(温度计);

(3) 考虑到个体承受能力的差异,还要参考一下相近个体的情况(看看窗外不同行人的穿衣情况)。


因此,对于地震震害评估问题,也可以参考类似的思路。确实,从震级到震损之间的关系实在是太复杂了,短期内未必能取得大的突破。那我们完全可以换个思路,通过密布的地震台站测得当地的地面运动强度,就像温度计那样,给出当地局部的针对性观测数据。然后,再像参考不同行人的穿衣情况那样,选定一些代表性的建筑和城区,看看当地记录的地震动会对代表性的建筑和城区产生多大的破坏。


上述过程就是RED-ACT(Real-time Earthquake Damage Assessment using City-scale Time-history analysis)系统的工作原理。我们首先选择台站实测的地震动作为震害评估的依据,不必去研究这个地震动到底是6.0级地震引起的还是7.0级地震引起的。就像我们知道今天气温是30度,我们不用管这个30度是太阳黑子爆炸引起的还是地球厄尔尼诺现象引起的。然后我们把这个地震动输入到典型的建筑、桥梁和城区里面,看看这些典型对象的破坏情况,进而估算出当地可能的震害情况。从而绕开了震害评估中最复杂的问题,有效提升了评估的可靠性。图2和图3分别是RED-ACT给出的唐山古冶5.1级地震和宜宾兴文5.1级地震的震害评估图,震损程度差别看得很清楚,充分体现出RED-ACT方法的优点。

图2 唐山古冶5.1级地震的震害评估图

详见:RED-ACT: 7月12日唐山5.1级地震破坏力分析

图3 宜宾兴文5.1级地震的震害评估图


当然,RED-ACT这套方法实现的前提是密集的地震台网和高效的传输网络。而这不正是中国当前最擅长的事情么?

最后再补充一张对比图。图4是RED-ACT系统评估的地震诱发滑坡风险图,认为对于这次地震,震中附近坡度大于44-49度的区域有地震诱发滑坡风险。图5是新闻报道的地震后滑坡照片。当然,地震诱发滑坡是一个很复杂的问题,国内外很多专家都做了非常好的工作,我们的研究也在探索过程中,其效果还需要反复论证。我们具体方法可以参阅:新论文:基于实测地震动的近实时地震滑坡预测方法(并附源程序)

图4 RED-ACT系统给出的分析结果(根据气象台资料,当地4月1日到5日均有降雨)

图5 新闻媒体报道的当地滑坡照片


参考文献:

1新华社,https://www.sohu.com/a/535823762_267106

2唐山市应急管理局,http://yjglj.tangshan.gov.cn/anjianju/ajjtongzhigonggao/20200714/942101.html


RED-ACT震害应急评估结果讨论

相关文章,在仿真秀官网搜索:

1. 日本7.3级地震RED-ACT评估结果与实际震害及日美评估结果对比

2. 7月12日唐山古冶5.1级地震RED-ACT分析结果与实际震害对比

3. 5月18日云南巧家5.0级地震RED-ACT分析结果与实际震害对比

4. 1月19日新疆伽师6.4级地震美国PAGER系统和清华RED-ACT系统评估结果对比

5. 美国加州7.1级地震破坏力分析小结:分析结果、与实际震害对比及思考

6. 0518松原地震RED-ACT评估结果与实际震害对比

7. 透过"热闹"看"门道" | 0516昭通4.7级地震分析与讨论

8. 5月2日美国波多黎各5.4级地震RED-ACT系统评估结果与实际震害情况对比


RED-ACT的科学原理

  1. 新标准发布 :基于强震动记录的地震破坏力评估

  2. 连续反转三次!我该怎么办?| 从617宜宾6.0级地震和618日本6.8级地震谈起

2. 为什么需要发展城市抗震弹塑性分析 | 从8.8九寨沟地震和8.21意大利地震谈起

---End---

相关研究

相关文章,在仿真秀官网搜索:

专著

  1. 英文版《工程地震灾变模拟:从高层建筑到城市区域(第2版)》出版

  2. 专著《城市抗震弹塑性分析》出版


人工智能与机器学习

  1. 报告视频:《结构生成式智能设计》

  2. AI想做结构设计?它得先学结构力学!| 新论文及发明专利:物理增强的剪力墙结构智能化设计方法

  3. AI+PKPM | 给个建筑户型图,结构设计全自动

  4. 糟糕!结构高度从50m改为100m了。AI:5秒完成新结构方案 | 发明专利:融合文本和图像数据的建筑结构AI设计方法

  5. 揭秘人工智能设计剪力墙结构的科学原理 | 新论文:基于生成对抗网络的剪力墙结构设计方法

  6. 用人工智能进行结构方案设计| 发明专利:基于对抗生成网络的剪力墙结构布置方法

  7. 5分钟!从设计结构方案到完成计算书 | 人工智能设计剪力墙结构案例演示

  8. 新发明专利:一种将规范文本自动转为可计算逻辑规则的方法及系统

  9. 新论文 | 倾斜摄影点云+深度学习=城市风环境自动化模拟

  10. 新论文 | 卷积神经网络 + 小波时频图:基于地震动时频域特征的震害评估新方法

  11. 他山之石可以攻玉 | 新论文:基于深度迁移学习的结构地震响应识别

  12. 新论文:为提升AI振动识别效果,小波、HHT、MFCC、CNN、LSTM我们都试一试

  13. 如何将地震破坏力评估加速1500倍?| 新论文:基于LSTM的地震破坏力实时评估

  14. 新论文:基于机器学习方法的多元地震动强度指标比选与实时震害预测

  15. 新论文:给振动信号拍个照,可以提升振动控制效果!

  16. 这栋楼是什么结构的,元芳,你怎么看?——大人,时代变了!|新论文:使用机器学习方法预测城市建筑结构类型

  17. 新论文:基于无人机与深度学习的建筑震害评估方法

  18. 新论文:无人机+机器学习+城市弹塑性分析=震后近实时损失预测


城市灾害模拟与韧性城市

  1. 新论文:城市尺度树木风灾破坏近实时评估:方法框架及清华园案例应用

  2. 新论文:基于实测地震动的近实时地震滑坡预测方法(并附源程序)

  3. 新论文:基于实测地震记录的区域地震动场模拟方法

  4. 新论文:“场地-城市”效应对区域震害评估的定量影响分析

  5. 新论文:基于城市信息模型、并同时适用于城市建筑群和单体重要建筑的多灾害模拟框架

  6. 新论文:台风风灾对港口运营的经济影响:以中国港口为例

  7. 新论文:基于BIM与虚拟现实的建筑震后火灾救援场景模拟

  8. 新论文:社区地震安全韧性评估系统及社区应用示范

  9. 新论文:武汉火神山医院病房有害气体的高空排放设计和分析

  10. 新论文:主余震作用下区域建筑震害预测方法

  11. 新论文:城市抗震弹塑性分析的开源框架

  12. 新论文:考虑劳动力资源约束的城市尺度建筑抗震韧性模拟和震后维修规划

  13. 新论文:结合BIM和FEMA P-58的建筑地震损失预测方法

  14. 新论文:扔砖头、跳盒子,这也是做科学试验哦!| 地震次生坠物情境中的人员疏散模拟

  15. 综述:城市抗震弹塑性分析及其工程应用

  16. 新论文:适用于多LOD BIM的建筑地震损失评估

  17. 新论文:城市建筑群多LOD震害模拟及北京CBD算例

  18. 美国NSF SimCenter+清华城市弹塑性分析=旧金山184万建筑地震模拟

  19. 新论文:BIM+新一代性能化设计=喷淋系统破坏后的地震次生火灾模拟

  20. 新论文:村镇建筑群火灾蔓延模拟与案例

  21. 新论文:建设地震韧性城市所面临的挑战

  22. 新论文:烈焰焚城 | 地震次生火灾的精细化和高真实感模拟

  23. 新论文:城市韧性——基于“三度空间下系统的系统”的思考

  24. 新论文:城市抗震弹塑性分析中如何确定高层建筑的损伤程度?


高性能结构与防倒塌

  1. 新阻尼模型论文 | 频域分布任性变,开源程序免费领

  2. 新论文:中柱节点向上和向下冲剪破坏引起的板柱子结构连续倒塌研究

  3. 新论文:有限元携手物理引擎,倒塌模拟新思路

  4. 新论文:美国佛罗里达公寓大楼倒塌的初步分析和讨论

  5. 综述论文:建筑结构抗震“体系能力设计法”综述

  6. 新论文:不同钢筋构造对RC板柱节点冲剪破坏后性能的加强作用

  7. 新论文:地震-连续倒塌综合韧性防御超高层体系

  8. 新论文:基于数字孪生的强震下大跨斜拉桥倒塌易损性评估

  9. 新论文丨不同冲剪方向下板柱节点抗倒塌性能研究

  10. 新论文:大跨斜拉桥的非线性模型更新及倒塌预测

  11. 新论文:新一代地震-连续倒塌综合防御组合框架——综合韧性防御组合框架

  12. 新论文:中柱失效后混凝土板柱结构承载性能影响因素研究

  13. 新论文:不同冲剪方向下板柱节点抗倒塌性能研究

  14. 新论文:次边缘柱失效后钢筋混凝土平面框架连续倒塌承载力的试验分析和计算评估

  15. 新论文:基于集群计算的大跨斜拉桥精细有限元模型更新

  16. 新论文:钢筋混凝土板柱节点冲切及冲切破坏后行为的数值模拟

  17. 新论文:边柱以及边中柱失效后平板结构连续倒塌行为试验研究

  18. 新论文:抗震&防连续倒塌:一种新型构造措施

  19. 新论文:混凝土梁柱子结构连续倒塌动力效应的试验研究

  20. 层间位移角判别准则不适用于剪力墙,怎么办?|新论文:基于曲率的剪力墙损伤评估方法

  21. 新论文:地震-连续倒塌综合防御组合框架结构体系研究

  22. 新论文:改变框架-核心筒结构剪力调整策略对其抗震性能影响的研究

  23. 新论文:新型地震和连续倒塌综合防御韧性PC框架承载力计算方法

  24. 新论文:角柱失效后平板结构连续倒塌行为实验研究

  25. 新论文:受折纸启发的可更换承载-耗能双功能耗能器

  26. 新综述论文:21世纪建筑结构连续倒塌和鲁棒性的研究和实践

  27. 新论文:中柱失效后板柱结构连续倒塌传力机理研究

  28. 新论文:一根钢筋混凝土梁,承载力你能算对么?| 梁的压拱效应计算方法

  29. 新论文:这个混凝土框架能抗震,能防连续倒塌,还功能可恢复,您不进来看看么?

  30. 新论文:一个好汉三个帮|带端部阻尼器伸臂桁架的抗震性能试验研究

  31. 新论文:防屈曲支撑伸臂桁架?几个“狗骨头”可少不了!

  32. 新论文:考虑楼板影响的钢筋混凝土框架边柱连续倒塌试验

  33. 新论文:提高地震荷载分项系数,抗震安全性提高了多少?

  34. 新论文:采用减振子结构来控制超高层建筑的地震楼面加速度

  35. 新论文:500m级超高层建筑简化模型及其在结构体系对比中的应用

  36. 606m 超高层建筑OpenSees模型

来源:陆新征课题组
ACT振动非线性建筑BIM爆炸数字孪生控制试验人工智能气象无人机
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-03-18
最近编辑:1年前
地震那些事
博士 抗震防灾数值模拟仿真
获赞 44粉丝 56文章 558课程 0
点赞
收藏
未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈