如果遭遇与06-18大阪6.1级地震相当的余震，则大阪的损失会怎样？
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如果遭遇与06-18大阪6.1级地震相当的余震，则大阪的损失如下图所示。
说明：本图只供演示程序功能
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一、引言
06-18大阪地震已经过去3天了，但是大阪的民众却轻松不起来，因为日本气象厅发布通告，说未来一周可能还会有同等规模的余震。确实，几乎每次大地震后，接着还会有多次余震，有些余震的震级还相当大，例如汶川地震后，就发生过6级以上余震8次，最大的青川6.4级余震又造成8人死亡，927人受伤。
抗震就是建筑与地震之间的搏斗，就算建筑打败了地震，避免了倒塌，也难免会“头破血流”，留下损伤。这时再来一次余震，而建筑还没有及时“康复”（维修加固），那么可能就会在余震中不幸倒下。2016年，日本熊本就是先来了一次6.5级前震，接着又是一次7.3级主震，最后是一次6.0级余震。导致自1949年以来日本首次在数日内在同一区域多次测得震度7的强烈作用，不少建筑受不了这样的反复摇晃而严重破坏。因此，在主震后及时开展余震震害的预测是非常有价值的。
二、基于城市抗震弹塑性分析的城市区域余震震害预测
单体建筑主震-余震震害研究已经开展了很多了。而对于城市防震减灾非常关键的区域震害预测而言，主震-余震震害研究还很少。因为传统的城市区域震害预测大多是基于统计数据的经验预测方法。由于地震是偶发灾害，收集足够的主震震害数据就已经非常不容易了，考虑到主震-余震的众多可能性组合，基于经验的预测方法来完成城市区域的主震-余震震害预测就面临更大的数据不足的困难。
而城市抗震弹塑性分析为克服上述问题提供了一个非常好的解决办法。与传统方法不同，城市抗震弹塑性分析方法，不是基于经验的预测方法，而是基于物理模型(Physics-based)的方法。城市抗震弹塑性分析基于结构动力学基本原理，每一个震害预测结果，都是根据结构动力学响应真正“算”出来的。所以，只要能够构造出合适的余震输入，城市抗震弹塑性分析方法就可以算出来余震的震害预测结果。比如，如果未来灾区再次遭遇到和06-18大阪6.1级地震一样大的地震作用，我们就可以构造如图1所示的地震输入，将其输入到城市抗震弹塑性分析的各个建筑模型里面去，就可以得到考虑主震累积损伤后的主震-余震结构响应曲线（图2），进而可以据此进行余震震损预测。
图1 构造主震-余震输入工况
图2 得到典型建筑在主震-余震下的楼层位移时程曲线
三、大阪地区余震震损分析
于是基于上述基本思路，我们就可以开展大阪地区余震震损分析。当然，由于地震的复杂性，目前还很难给出余震发生的准确预测。不过我们可以假定不同的余震震级，给出不同震级余震发生后可能的后果评价，这对于抗震减灾也具有指导意义。
例如，图3、4分别是本次大阪地震后，再次发生6.0、5.5级余震可能造成的损失后果。图5是06-18大阪6.1级地震震损分布情况。具体主震-余震模型我们会在后续论文中详细介绍。
图3 大阪发生6.0级余震后震损情况
（注：因为缺少大阪建筑信息，建筑数据以北京城市建筑为例，不代表大阪实际情况）
图4 大阪发生5.5级余震后震损情况
（注：因为缺少大阪建筑信息，建筑数据以北京城市建筑为例，不代表大阪实际情况）
图5 06-18大阪6.1级地震震损情况（详见：从“点”到“面”，由0618大阪地震展望地震破坏力分析2.0系统）
（注：因为缺少大阪建筑信息，建筑数据以北京城市建筑为例，不代表大阪实际情况）
从图中可以看出，发生6.0级余震后，震害程度会有显著增加，特别是在06-18震中西侧沿海地区震害加重非常明显。而发生5.5级余震后，基本上在断层两侧10km范围以外，震害没有明显变化。
如果我们不考虑主震已经形成的累积损伤影响，直接输入构造的6.0、5.5级余震工况，得到的震损分析结果如图6、7所示。
图6 不考虑主震破坏大阪发生6.0级余震后震损情况
图7 不考虑主震破坏大阪发生5.5级余震后震损情况
很显然，图6、7和图3、4的结果有明显不同。也就是说，城市抗震弹塑性分析确实可以考虑建筑在多次地震作用下的累积损伤效应，可以为余震震害预测提供关键技术支撑。
四、小结
不同学科的研究，基本上都沿着从“基于经验的方法”到“基于物理模型(Physics-based)方法”这样一个逐步发展的过程。在学科研究的早期，由于对机理认识不足，基于大量实践经验的方法为解决实际工程需要提供了重要手段。就像李春虽然不懂得结构力学，照样可以建造出著名的“赵州桥”。但是，随着技术的进步，机理认识的加深，基于物理模型的方法会得到越发广泛的应用。比如现在大家要造桥，就肯定要拿结构力学分析一下了。对于区域震害预测也是一样，基于经验的方法，固然为区域震害预测做出了重大贡献，但是也存在着各种各样的局限性，难以充分满足多种多样的震害预测需求（例如本文讨论的主震-余震震害分析需求）。而基于物理模型的方法（如城市抗震弹塑性分析方法），在这些场合下就可以更好的发挥其价值。
当然，本文工作只是我们在城市抗震弹塑性分析技术上的一个新的尝试，肯定还有很多不足之处，恳请大家批评指正。
程庆乐
城市抗震弹塑性分析的应用实例
一、城市抗震弹塑性分析方法用于震害预测
二、城市抗震弹塑性分析方法用于应急评估
三、城市抗震弹塑性分析方法用于次生灾害及经济损失预测
如果大家对城市抗震弹塑性分析有点兴趣，想亲手操作一下，欢迎下载城市抗震弹塑性分析教学演示程序：清华校园建筑震害预测教学程序v2.0
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