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RED-ACT | 4月3日台湾7.3级地震分析报告v2.0

程庆乐等 陆新征课题组
2024年04月05日 08:50

Real-time Earthquake Damage Assessment using City-scale Time history analysis (RED-ACT)

中国地震台网正式测定4月3日在台湾花莲县海域发生7.3级地震，震源深度12公里。地震后，我们迅速对本次地震的典型地震记录——EHP台站记录——的破坏力进行了分析。详见：

RED-ACT | 4月3日台湾花莲7.3级地震破坏力分析

随着近日更多数据被发布（数据来源https://doi.org/10.7914/SN/T5），我们也可以对本次地震进行更加深入的分析和讨论。

一、典型强震记录分析结果

选取本次地震记录到的4个典型地震记录（包括台方认为本次地震震度最大的EHP和HWA两个记录），其反应谱及对典型工程的破坏力分析如图1-5所示。

图1 F019(HWA)台站反应谱

图2 F048台站反应谱

图3 F068台站反应谱

图4 F076(EHP)台站反应谱

图5 不同台站记录对典型建筑破坏力对比

如果将以上分析中破坏力最强的F068台站记录的反应谱，和近年来几次引起重大灾害的地震反应谱对比，其结果如图6所示。

图6 典型地震记录反应谱对比

显然，由于本次地震震中在海里，因此在地面上记录到的地震记录距离震中已有一定的距离，故其反应谱形状和其他地震记录有显著差异。有两个点值得关注：
(1) 本次地震动的中长周期（T>1.5s）的反应谱显著强于以往地震动，因此其对多高层建筑破坏力显然要更强一些。
(2)虽然本次地震记录的地震动距离震中已有一定距离，但是其反应谱在T>0.6s频段，仍然显著高于中国抗震设防的最高标准（9度罕遇）。
另外，台方也给出了本次地震中，实际地震记录和当地设计反应谱的对比，如图7所示。对比图6和图7，可见当地的MCE反应谱比中国建筑抗震9度罕遇的还要高一些。

图7 F019(HWA)台站记录反应谱和当地设计反应谱对比（注MCE，Maximal considered earthquake; DBE Design base earthquake）
图片来源：https://go.ncree.org/eq240403/

二、大陆沿海居民震感分析

本次地震发生后，大陆沿海众多居民反映地震晃动感受强烈。城市抗震弹塑性分析的一个很有意思的优势就是可以给出更加多样化的震害结果，包括地震下人群感受分析结果，此前我们对多次地震进行了加速度感受分析，例如：


本次地震我们也分析了大陆沿海居民的地震加速度感受情况（图8），这里要特别感谢中国地震台网中心为我们提供的地震记录资料。

图8 大陆沿海居民的地震加速度感受

从图8不难看出，本次地震福建沿海地区，基本上都可以出现“不适”以上的加速度感受，如果身处高层建筑内，感受还会更加强烈一些，甚至可能达到“非常不适”或者“难以忍受”的水平。
三、台湾本岛地震破坏力分析

由于我们对台湾本岛的数据掌握的非常有限，所以我们采用RED-ACT程序对当地的建筑破坏情况，以及滑坡灾害进行了非常粗略的分析，其精准性肯定有很多不足之处，仅供大家参考。

图9为根据本次地震震中附近范围内台站记录分析得到的建筑震害分布示意图。图10为根据本次地震震中附近范围内台站记录分析得到的人员加速度感受分布示意图。


图9 不同台站地震记录破坏力分布图


图10 不同台站地震记录人员加速度感受分布图


根据当地地形数据、岩性数据和实测地面运动记录，可以计算得到不同滑坡体饱和比例下的滑坡分布，如图11所示。其中，底图为当地坡度分布图，每个圆圈代表每个台站的计算结果，圆圈中的数字代表发生滑坡的临界坡度，台站附近坡度大于该数值的地方滑坡发生概率高。

(a)滑坡体饱和比例为 0%

(b)滑坡体饱和比例为50%

(c)滑坡体饱和比例为 90%

图11 不同台站附近地震滑坡分布


根据以上分析，本次地震估计会在台湾岛内引起广泛的破坏，从南到北都可能出现建筑达到中度破坏的情况。花莲附近震害程度最重，其临近山区会有较大的滑坡风险。我们将继续关注本次地震的后续情况。

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