一、地震動(dòng)對(duì)比
由于傳感和傳輸技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在在地震后都可以迅速獲取豐富的地面運(yùn)動(dòng)記錄。本次瀘定6.8級(jí)地震和花蓮6.9級(jí)地震雖然震級(jí)很接近，但是記錄到的地面運(yùn)動(dòng)卻差異顯著。圖1給出了瀘定6.8級(jí)地震和花蓮6.9級(jí)地震典型地面運(yùn)動(dòng)（最強(qiáng)記錄）的對(duì)比（瀘定地震動(dòng)數(shù)據(jù)來源于中國地震臺(tái)網(wǎng)中心，花蓮地震動(dòng)數(shù)據(jù)來源于《Reconnaissance Report on Seismic Damage Caused by Guanshan Earthquake and Chihshang Earthquake (v3.0)》報(bào)告中的圖形解析，詳見基于震中附近數(shù)據(jù)的臺(tái)灣花蓮6.9級(jí)地震破壞力分析），由于EYUL和ECS兩個(gè)臺(tái)站一個(gè)短周期段強(qiáng)度高，一個(gè)中長周期段強(qiáng)度高，所以都進(jìn)行對(duì)比分析。
(a) 瀘定T2271臺(tái)站與臺(tái)灣EYUL臺(tái)站地震記錄對(duì)比（EW分量）
(b) 瀘定T2271臺(tái)站與臺(tái)灣EYUL臺(tái)站反應(yīng)譜對(duì)比（EW分量）
(c) 瀘定T2271臺(tái)站與臺(tái)灣ECS臺(tái)站地震記錄對(duì)比（EW分量）
(d) 瀘定T2271臺(tái)站與臺(tái)灣ECS臺(tái)站反應(yīng)譜對(duì)比（EW分量）
圖1瀘定6.8級(jí)地震和花蓮6.9級(jí)地震典型地面運(yùn)動(dòng)的對(duì)比
每次地震發(fā)生后，我們研究各種各樣的震害總有一種霧里看花的感覺，好像是這樣，又好像有些問題沒有搞清楚。但是自從有了詳細(xì)的地面運(yùn)動(dòng)記錄后，很多問題就變得容易理解多了。從圖1中不難看出，雖然兩次地震的震級(jí)很相近，但是實(shí)際地震動(dòng)的波形和反應(yīng)譜形狀卻差別非常顯著。對(duì)比T2271臺(tái)站和EYUL臺(tái)站記錄可以看出，EYUL臺(tái)站作為本次花蓮6.9級(jí)地震記錄到的最大地面加速度記錄，其地面運(yùn)動(dòng)的峰值、持時(shí)，包括大部分周期段的反應(yīng)譜值，都顯著低于T2271臺(tái)站記錄。更值得研究的是對(duì)比T2271臺(tái)站和ECS臺(tái)站，雖然ECS臺(tái)站的地面峰值加速度不是很大，但是其1s左右周期段的反應(yīng)譜值非常高。因此，其對(duì)中長周期的結(jié)構(gòu)破壞力尤其突出。如果我們將ECS臺(tái)站地震動(dòng)的反應(yīng)譜和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011的8度反應(yīng)譜放在一起對(duì)比（圖2），就可以看到ECS臺(tái)站記錄在1s周期左右的反應(yīng)譜值顯著高于8度罕遇地震反應(yīng)譜（高了約2.5倍）。這種地震可能會(huì)給中等周期結(jié)構(gòu)（多層、小高層建筑，常規(guī)橋梁等）造成非常嚴(yán)重的破壞。
圖2ECS臺(tái)站地震動(dòng)的反應(yīng)譜
二、RED-ACT計(jì)算的典型建筑破壞情況對(duì)比
在RED-ACT系統(tǒng)中，我們選擇了5個(gè)典型工程作為地震破壞力的對(duì)比依據(jù)，分別是3層鋼筋混凝土框架、單層未設(shè)防砌體、五層簡易砌體、80年代公路橋梁和新建引橋模型。其計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖3-圖5所示。
圖3T2271臺(tái)站記錄下三層RC框架的層間位移角
圖4EYUL臺(tái)站記錄下三層RC框架的層間位移角
圖5ECS臺(tái)站記錄下三層RC框架的層間位移角
從圖3-圖5可以看出，T2271臺(tái)站記錄下，6度設(shè)防框架層間位移角已經(jīng)達(dá)到1/50，接近抗震規(guī)范的限值。而在EYUL臺(tái)站記錄下，框架層間位移角則都低于1/50。最有意思的是在ECS臺(tái)站記錄下，雖然其峰值加速度并不大，但是由于其1s左右反應(yīng)譜的高平臺(tái)，使得6度、7度、8度設(shè)防框架的層間位移角都顯著大于1/50，展現(xiàn)出這個(gè)地震記錄強(qiáng)大的破壞能力。隨著技術(shù)的發(fā)展，臺(tái)站越來越密，精度越來越高，因此多次地震后都曾采集到峰值加速度和短周期段反應(yīng)譜值都很高的地面運(yùn)動(dòng)（例如T2271臺(tái)站記錄）。但是，由于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性不同，這些地面運(yùn)動(dòng)實(shí)際破壞能力未必就一定大，比如ECS臺(tái)站記錄的峰值加速度和短周期反應(yīng)譜值都不及T2271，但是對(duì)這個(gè)三層框架結(jié)構(gòu)卻更加致命。這里需要補(bǔ)充說明一下，由于6、7、8度三個(gè)框架的自振周期等動(dòng)力特性不同，而實(shí)際地震動(dòng)的反應(yīng)譜也很復(fù)雜且和設(shè)計(jì)反應(yīng)譜差距很大，因此彈塑性分析得到的層間位移角不是簡單的6度>7度>8度。
進(jìn)一步對(duì)比三個(gè)地震動(dòng)記錄對(duì)其他典型工程的破壞，可以看出。由于單層未設(shè)防砌體抗震性能太差，三個(gè)地震動(dòng)記錄都會(huì)導(dǎo)致毀壞的結(jié)果。而對(duì)于五層簡易砌體，由于其周期較短，而花蓮地震ECS地震動(dòng)的短周期段不是很強(qiáng)，所以破壞程度相對(duì)其他兩個(gè)地震動(dòng)要輕一些。而由于花蓮地震ECS地震動(dòng)的中長周期段非常強(qiáng)，因此無論是新舊橋梁，都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重破壞。這也與這次臺(tái)灣花蓮地震后大量橋梁嚴(yán)重破壞的震害結(jié)論是一致的。
三、小結(jié)
通過密集的地震監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，配合建筑和城市的抗震彈塑性分析，我們可以更深入的了解地震的破壞力，理解不同震害背后的機(jī)理。從這次瀘定6.8級(jí)地震和花蓮6.9級(jí)地震的分析結(jié)果不難看出，雖然這兩次地震的震級(jí)相近，但是由于地震的復(fù)雜性，引起的地面運(yùn)動(dòng)差異顯著。而這個(gè)差異顯著的地面運(yùn)動(dòng)再遇上多種多樣的工程結(jié)構(gòu)，就會(huì)引起更加多樣化的震害結(jié)果。因此，我們認(rèn)為，突破“從震級(jí)評(píng)價(jià)震害”的傳統(tǒng)模式，進(jìn)一步基于實(shí)測地面運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性來理解和評(píng)估震害，是地震工程發(fā)展的一個(gè)重要方向。
