日本九州熊本“416” 7.3级地震破坏力分析 (1): 反应谱分析及城市区域震害模拟

首先感谢党纪博士、崔瑶博士、林旭川博士等提供的地震动数据

选取距离震中2km，GA达到1157gal 的KMMH161604160125系列地震动，其时程如图1所示。

图1 KMMH161604160125系列地震动时程记录

首先进行反应谱分析（完成人：程庆乐同学），结果如图2所示。

图2 KMMH161604160125地震动反应谱

该地震动反应谱与中国抗规最强的9度罕遇反应谱相比，在0.5～1.5s段超出甚多。对低层和多层建筑破坏作用应该很强。但是由于这条地震动是近场地震动，所以2s后的反应谱值并不很高。

曾翔同学等将该地震动输入某小区（THU Campus），根据Xiong et al. (2016a, 2016b) 建议的震害模拟方法，得到建筑的震损情况如图3所示。

图3 某小区在KMMH161604160125地震动作用下震损情况

可能发生倒塌破坏的建筑分布如图4所示，可见除了少数高层建筑外，大部分多层建筑都已经倒塌破坏，总倒塌率大约为68%。结合图3和图4可见，即便是没有倒塌的高层建筑，其底部等楼层也已经达到了中度到严重破坏水平。

图4 某小区在KMMH161604160125地震动作用下震损情况

图5 某小区在KMMH161604160125地震动作用下的时程响应（这是一个震害模拟的GIF动画，希望播放顺利）

熊琛同学等再将该地震动输入某高层建筑区（图6）

图6 某高层建筑区照片

采用Xiong et al. (2016a)的方法预测地震破坏，同时采用Xiong et al. (2015)的方法生成3D地震灾害场景，如图7所示。可见多层建筑大量倒塌，而高层建筑大多为中度到严重破坏。

(a) 视角1

(b) 视角2

图7 某高层建筑小区在KMMH161604160125地震动作用下的破坏情况

参考文献

Xiong C, Lu XZ, Hori M, Guan H, Xu Z, (2015) Building seismic response and visualization using 3D urban polygonal modeling. Automation in Construction, 55: 25-34.

Xiong C, Lu XZ, Guan H, Xu Z, (2016a) A nonlinear computational model for regional seismic simulation of tall buildings, Bulletin of Earthquake Engineering, 2016a, 14(4): 1047-1069.

Xiong C, Lu XZ, Lin XC, Xu Z, Ye LP, (2016b) Parameter determination and damage assessment for THA-based regional seismic damage prediction of multi-story buildings, Journal of Earthquake Engineering,  DOI: 10.1080/13632469.2016.1160009.

Zeng X, Lu XZ, Yang T, Xu Z, (2016) Application of the FEMA-P58 methodology for regional earthquake loss prediction, Natural Hazards, DOI: 10.1007/s11069-016-2307-z.