2月6日土耳其兩次7.8級(jí)地震破壞力分析

一、地震情況簡(jiǎn)介

2月6日在土耳其東部連續(xù)發(fā)生多次重大地震災(zāi)害。

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定，北京時(shí)間2月6日9時(shí)17分（當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月6日4時(shí)17分）在土耳其發(fā)生7.8級(jí)地震，震源深度20千米，震中位于北緯37.15度，東經(jīng)36.95度。

9個(gè)多小時(shí)后，據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定，北京時(shí)間2月6日18時(shí)24分（當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月6日13時(shí)24分）在土耳其發(fā)生7.8級(jí)地震，震源深度20千米，震中位于北緯38.00度，東經(jīng)37.15度。

為了便于后面討論，我們稱(chēng)第一次7.8級(jí)地震為7.8A；第二次7.8級(jí)地震為7.8B。

二、強(qiáng)震記錄及分析

20230206土耳其地震獲得了大量的地震動(dòng)數(shù)據(jù)，特別是連續(xù)發(fā)生兩次7級(jí)以上地震為相關(guān)研究提供了非常寶貴的資料。典型地震記錄分析如下：

2.1 第一次地震（7.8A）

1：臺(tái)站4614位置北緯37.48513度，東經(jīng)37.29775度，記錄到水平向地震動(dòng)峰值加速度為1966cm/s/s，豎直向地震動(dòng)峰值加速度為1352cm/s/s。該地震動(dòng)及反應(yīng)譜如圖1、圖2所示。

(a) EW

(b) NS

(c) UD
圖1臺(tái)站4614地面運(yùn)動(dòng)記錄

圖2臺(tái)站4614記錄反應(yīng)譜

2：臺(tái)站3138位置北緯36.80262度，東經(jīng)36.51119度，記錄到水平向地震動(dòng)峰值加速度為892cm/s/s，豎直向地震動(dòng)峰值加速度為1228cm/s/s。該地震動(dòng)及反應(yīng)譜如圖3、圖4所示。

(a) EW

(b) NS

(c) UD
圖3臺(tái)站3138地面運(yùn)動(dòng)記錄

圖4臺(tái)站3138記錄反應(yīng)譜

如果將這兩個(gè)臺(tái)站的最強(qiáng)分量和2022年6.8級(jí)瀘定地震的典型強(qiáng)震記錄反應(yīng)譜進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。這次極震區(qū)附近土耳其的受災(zāi)情況估計(jì)會(huì)十分嚴(yán)重。

圖5 本次地震強(qiáng)震反應(yīng)譜和2022年6.8級(jí)瀘定地震的典型強(qiáng)震記錄反應(yīng)譜

2.1 第二次地震（7.8B）

1：臺(tái)站4612位置北緯38.02395度，東經(jīng)36.48187度，記錄到水平向地震動(dòng)峰值加速度為638cm/s/s，豎直向地震動(dòng)峰值加速度為373cm/s/s。該地震動(dòng)及反應(yīng)譜如圖6、圖7所示。

(a) EW

(b) NS

(c) UD
圖6臺(tái)站4612地面運(yùn)動(dòng)記錄

圖7臺(tái)站4612記錄反應(yīng)譜

2：臺(tái)站4406位置北緯38.34388度，東經(jīng)37.97378度，記錄到水平向地震動(dòng)峰值加速度為428cm/s/s，豎直向地震動(dòng)峰值加速度為286cm/s/s。該地震動(dòng)及反應(yīng)譜如圖8、圖9所示。

(a) EW

(b) NS

(c) UD
圖8臺(tái)站4406地面運(yùn)動(dòng)記錄

圖9臺(tái)站4406記錄反應(yīng)譜

三、地震動(dòng)對(duì)典型單體結(jié)構(gòu)破壞能力分析

(1) 對(duì)典型砌體結(jié)構(gòu)破壞作用

模型1：?jiǎn)螌游丛O(shè)防砌體結(jié)構(gòu)

選取圖10所示紀(jì)曉東等開(kāi)展的單層未設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，輸入典型臺(tái)站記錄（紀(jì)曉東等，北京市既有農(nóng)村住宅磚木結(jié)構(gòu)加固前后振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2012,11,53-61.）

圖10單層三開(kāi)間農(nóng)村住宅磚木結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)

模型2：五層簡(jiǎn)易砌體結(jié)構(gòu)

選取圖11所示朱伯龍等開(kāi)展的五層簡(jiǎn)易砌體結(jié)構(gòu)足尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，輸入典型臺(tái)站記錄（朱伯龍等，上海五層砌塊試驗(yàn)樓抗震能力分析，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1981,4,7-14.）

(a)平面圖(b)剖面圖
圖11 五層簡(jiǎn)易砌體結(jié)構(gòu)布置

(2) 對(duì)典型橋梁破壞作用

模型1：某80年代公路橋梁（感謝福州大學(xué)谷音教授提供模型）

選取圖12所示某80年代公路橋梁模型，輸入典型臺(tái)站記錄。

圖12 某80年代公路橋梁模型

模型2：某特大橋引橋（感謝福州大學(xué)谷音教授提供模型）

選取圖13所示某特大橋引橋模型，輸入典型臺(tái)站記錄。

圖13 某特大橋引橋模型

由于本次分析是動(dòng)力彈塑性分析，所以可以研究單獨(dú)主震輸入，單獨(dú)余震輸入，以及主余震連續(xù)輸入的差別，結(jié)果如表1所示?？梢?jiàn)兩次地震作用下，震損情況會(huì)變得更加的復(fù)雜。（注：土耳其方面測(cè)得7.8A的震級(jí)是7.7，7.8B的震級(jí)是7.6，所以暫時(shí)稱(chēng)這兩次地震為主震和余震，不妥之處還請(qǐng)地震學(xué)的專(zhuān)家批評(píng)指正。）

表1 典型單體結(jié)構(gòu)破壞分析結(jié)果

(3) 對(duì)典型多層框架結(jié)構(gòu)破壞作用

模型1：三層框架結(jié)構(gòu)（感謝中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院王奇教授級(jí)高工提供模型）

將典型臺(tái)站記錄輸入立面布置如圖14所示的6度、7度和8度設(shè)防的典型三層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，得到其層間位移角包絡(luò)如圖15所示。

圖14 三層框架結(jié)構(gòu)立面圖

(a)4614和3138臺(tái)站主震記錄

(b)4612臺(tái)站

(c) 4406臺(tái)站
圖15 三層框架層間位移角包絡(luò)

由以上分析可知，本次土耳其地震地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度很高，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果，特別是兩次強(qiáng)烈地震作用更會(huì)進(jìn)一步加大工程結(jié)構(gòu)的破壞程度。通過(guò)單體結(jié)構(gòu)分析已經(jīng)清晰顯示了多次地震作用下結(jié)構(gòu)破壞程度的發(fā)展。