基于地震动参数的城市建筑震害情景构建

来源 :中国地震局兰州地震研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:naomi
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以地震烈度快速评估和建筑物震害模拟等为基础的地震灾害情景构建是破坏性地震发生后开展地震应急指挥决策,减少人员伤亡和经济损失的重要技术之一。目前,地震烈度快速评估结果与实际情况相差较大,震级越高、准确性越低,在地震台网稀疏的区域仍无法准确获得地震烈度;现有建筑物震害模拟结果在地震应急工作中的实用性不足,震害模拟可视化仍需借助第三方软件实现,效率低下;在地震应急阶段,亟需探索从触发地震到地震灾害情景构建一体化、自动化的应急工作流程。因此,研究地震烈度快速评估新方法以及基于不同烈度的建筑物震害模拟技术,对地震应急工作有效开展有重要的科学意义。为解决上述地震应急工作中的局限性,本研究将地震动衰减模型分别与地表破裂经验关系式和反投影震源反演方法相结合,在缺乏强地震动台站的区域快速、准确获取地震动参数及地震烈度。基于理论计算的地震动参数,模拟建筑物在不同地震动作用下的破坏情况。最终研发面向地震应急全流程的地震灾害情景构建软件,快速模拟地震后的灾害情景,实现软件自动启动、地震烈度评估和模拟建筑物震害结果等功能。本研究的基本内容与主要结论如下:(1)采用地表破裂经验方法与地震动参数衰减模型相结合、反投影震源反演方法与地震动衰减模型相结合和广泛应用的椭圆衰减模型三种方式对中国大陆近年四个典型震例进行地震烈度评估。通过对三种评估结果与实际调查烈度、强震动观测等实测数据进行对比分析,得到以下结论:椭圆衰减模型在中小地震以及发震构造相对简单的地震烈度评估中具有一定的准确性,基于地震动衰减模型的地震烈度评估方法更适用于大地震(M≥7.0)的地震烈度快速评估,经过场地校正的地震烈度结果可以提升区域地震烈度评估的结果精度,展现局部地区因场地不同而导致的烈度异常特征;地表破裂长度经验关系式与地震动衰减模型结合的方法适用于发震构造简单、双侧破裂的地震;反投影震源反演与地震动衰减模型结合的方法能够反映真实的地表破裂过程,地震烈度评估结果与实际烈度吻合度更高,对重灾区的判定更为准确,更适用于发震构造复杂、线源特征明显的地震。(2)基于兰州市高分2号影像、实地调查数据与全景地图等多种数据源,得到了兰州市城区包括建筑面积、层数、建筑结构等属性信息的高精度建筑物数据;通过设定模拟地震,模拟了兰州市城区建筑物在不同地震动作用下的破坏情况,并将震害结果进行三维展示。根据模拟结果,发现兰州市城区的建筑物基本可以满足8度设防的建筑要求,抗震性能较好的建筑结构为框架结构,抗震设防薄弱的建筑类型为3-6层的砖混结构以及分布于城中村内的未设防砖混结构。(3)基于前两项研究结果,设计并研发了组件式和WEB端地震情景模拟软件,实现了触发地震-地震烈度快速评估-建筑物震害情景构建的工作流程。通过该软件,可以实现地震烈度快速评估、建筑物破坏情况等地震应急信息的自动化产出,在震后30分钟内产出地震烈度评估结果和建筑物破坏清单,该软件提升了地震后建筑物震害情景构建工作效率。WEB端建筑物三维破坏结果的展示,解决了以往三维震害结果展示需要借助第三方平台的局限性,可以更加直观的展现建筑物在不同烈度区下的震后损伤结果,对地震灾害隐患排查及宣传地震科普知识具有重要的现实意义。
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