震灾防御技术

2024 年 2 期目次

专题简介

张效亮, 吴健

基于普查数据的地震灾害隐患评估及其影响因素分析

吕伟超, 杨永强, 戴君武

地震灾害隐患评估是第一次全国自然灾害综合风险普查涵盖的工作，随着地震灾害隐患评估工作的推进，多省市承灾体地震灾害隐患评估工作相继完成，为利用普查结果辅助有关部门有针对性地做出决策，需分析承灾体隐患评估的影响因素。基于第一次全国自然灾害综合风险普查项目建筑调查数据，首先统计分析某省级行政区内不同烈度区域及峰值加速度调整区内5类承灾体数量、抗震设防水平、变形损伤现状、建造年代等情况；其次采用隐患等级技术评定规范计算承灾体单体隐患指数，并给出不同类别区域地震灾害隐患等级；最后结合烈度调升及峰值加速度调整情况对隐患评定结果影响因素进行对比分析。研究结果表明，烈度和设防峰值加速度提升均会使承灾单体及区域隐患等级整体提高；农村建筑区域地震灾害隐患等级总体较高，其中农村非住宅为地震灾害重点隐患的主要承灾体；重点隐患单体中变形损伤的影响随抗震设防烈度的升高而降低，一般隐患等级单体中变形损伤及建造年代的影响随抗震设防烈度的升高而降低。

深圳市地震灾害风险评估与讨论

帅向华, 温可民, 梁超, 邓洁仪, 李涵梦

以第一次全国自然灾害综合风险普查的总体要求为框架，结合深圳市特点，以深圳市（深汕特别合作区除外）单体调查房屋为评估数据基础，选择适合深圳市房屋特点的地震易损性矩阵，在开展单体房屋震害评估的基础上，进行人员死亡和经济损失评估。深圳市地震灾害风险评估考虑4个超越概率水平，即50年63%（常遇地震）、50年10%（设防地震）、50年2%（罕遇地震）、100年1%（极罕遇地震）的地震作用影响。文中讨论了100年1%（极罕遇地震）地震作用下深圳市建筑物破坏所导致的人员死亡风险和建筑物直接经济损失风险，并给出风险治理的参考建议。

全国房屋设施抗震设防信息化管理平台设计与实现

施唯, 王东明

为满足地震易发区房屋设施抗震设防信息采集和管理的常态化业务需求，构建以县为基础，国家、省、市、县4级贯通、协调联动的信息采集和动态更新机制，设计并研发了可通过手机端和电脑端访问的全国房屋设施抗震设防信息采集和管理平台。该平台已服务全国范围内15万用户开展常态化加固工程和新建工程的信息采集与管理，完成百万条数据汇交，展现了较好的适用性。本文围绕信息采集、管理和服务介绍了平台的功能需求、整体架构、功能模块与业务流程，并在功能实现与应用的基础上进行了区域抗震能力变化分析，结合人工智能发展现状对平台智能化建设提出了未来构想。该平台可为摸清地震灾害风险底数、开展房屋设施信息采集和管理工作提供技术支撑。

地震统计区地震活动性参数b值和ν₄计算分析−以华北地区为例

沈得秀, 王庆民, 许洪泰, 葛孚刚, 蒋其峰

本文通过收集最新现代地震资料，采用历史地震与现代地震联合求取地震活动性参数的方法，按不同地震统计时段和震级段，基于Matlab程序中给定函数计算并拟合了华北平原地震统计区、郯庐地震统计区、长江下游-南黄海地震统计区、汾渭地震统计区的b值和ν₄，并将结果与五代图推荐的b值和ν₄进行地震危险性分析对比，进而分析最新现代地震资料对b值和ν₄的影响。研究结果对地震统计区确定b值和ν₄有一定参考意义，对地震区划、工程场地地震安全性评价、省级地震危险性区划编制工作具有实际意义。

自然灾害综合风险普查数据成果质量控制研究与实践−以地震灾害为例

刘蓓蓓, 赵飞, 吴新燕, 王曦, 闫雪, 孙鑫喆

国务院于2020年5月启动第一次全国自然灾害综合风险普查工作，地震灾害风险普查是自然灾害综合风险普查的重要组成内容。地震灾害风险普查由地震部门组织实施，数据成果采用双重审核机制，制作的调查和评估与区划数据经过地震部门审核通过后，汇交到国务院普查办，国务院普查办在地震部门数据质量控制的基础上，对汇交数据开展综合性审核，保证数据入库前“最后一道关口”的质量。基于国务院普查办面向地震灾害风险普查数据成果质量综合性审核需求，设计审核业务流程框架，采用软件自动检查和人工抽样复核相结合的审核技术方法，建立可读性、完整性、规范性、合理性、一致性5大审核规则体系，涵盖数据清单、属性指标、空间特征审核维度，提高了数据审核的时效性和准确性，形成可置入软件系统且可动态更新维护的审核规则库。本文系统梳理归纳本次灾害风险普查工作中地震行业汇交数据综合性审核发现的7类常见问题，并给出了可操作的解决办法，确保地震行业汇交数据的合理性和可用性，建立的综合性审核体系在地震灾害风险普查数据综合性审核中得到了较好的应用和检验，为后期审核规则的常态化更新奠定了基础，也为普查成果在风险空间管控、抗灾设防能力与应急能力提升、基层能力建设等方面的应用提供了数据保障。

邯东断裂浅部特征及第四纪活动性分析

南燕云, 李亦纲, 刘亢, 裴跟弟, 宋键

邯东断裂为太行山山前断裂以东的一条隐伏断裂，是华北平原坳陷区内邯郸凹陷的东界断裂，位于邯郸东部新区规划建设范围内。研究其空间分布特征和活动性对于地震危险性评价及城区重大工程项目选址具有重要意义。本文采用浅层地震勘探、钻孔联合剖面探测和年代学测试方法，对邯东断裂的展布特征及第四纪活动性进行系统研究，共布设跨断裂浅层地震勘探测线6条、钻孔联合地质剖面3条。综合分析表明，邯东断裂为一条近NNE-SSE走向的高角度正断层，倾向W，视倾角约50°~75°。断裂上断点埋深南浅北深，最新活动时代为中更新世晚期。中更新世早期，南段与北段相比较为活跃。

东昆仑断裂带东段微震检测与构造分析

马胜男, 李红谊, 黄雅芬, 马玉虎, 马建新

本文整理了一套包括微震检测、地震去噪、震相拾取和地震定位的构建高精度地震目录数据的处理流程。收集了青海省内东昆仑断裂带东段20个数字地震台站记录的2009—2018年的连续地震数据，并应用该流程进行微震检测、去噪和定位。首先，从台网中心提供的3198个地震事件目录中筛选出1200个信噪比高且震相较为明显的地震事件作为模板事件，利用基于图像处理器加速的模板匹配定位方法（GPU-M&L）进行遗漏地震的检测与识别，然后利用基于神经网络的地震波形去噪方法进行去噪处理，再结合基于深度学习的震相拾取技术和双差定位方法对去噪后的地震事件进行震相拾取和定位。使用GPU-M&L共检测出13318个地震事件，约为台网地震目录事件数量的4.2倍；去噪后得到7514个地震事件，约为台网地震目录事件数量的2.3倍，完备震级从台网目录的M_L 1.5降低至M_L 0.9。定位后共获得7247个地震事件，精定位结果显示，东昆仑断裂带东段的地震以中小震为主，在空间上呈窄条带状或簇状分布，震源深度的优势分布深度为0～15 km；在101°E附近地震的空间展布发生变化，主要沿阿万仓断裂带向东南展布；在玛沁-玛曲段可能存在地震空区。本研究的微震结果为研究东昆仑断裂带东段地震活动性、发震断层的深部构造等提供了重要的数据基础。

2022年云南红河县M_S5.0地震震害特征

刘绍昌, 代博洋, 杨健强, 王杰

2022年11月19日云南省红河县（23.37°N, 102.26°E）发生M_S5.0地震，打破了红河哈尼族彝族自治州21世纪以来未发生5级以上地震的记录。本文结合地震现场灾害损失调查和灾情资料收集整理，详细阐述了灾区的建筑物震害、生命线工程震害、地震地质灾害特征及原因分析，并与云南相近震级历史地震震害特征进行对比，结果表明，本次地震灾区受灾规模小，余震少，灾害损失相对较轻。

2000—2021年甘肃省地震灾害人员伤亡特征

周中红, 陈文凯, 孙艳萍

本文收集整理了2000—2021年造成甘肃省内人员伤亡的地震灾害事件，以各次地震灾害损失评估报告及相关资料为基础，对甘肃省地震人员伤亡特征进行分类统计分析。结果表明，2000—2021年是甘肃省建国至2021年以来地震人员伤亡最为严重的时期。破坏性地震的区域性分布差异、人口分布差异等造成地震人员伤亡在空间上分布不均，甘肃省东南部地区明显重于西部地区。房屋倒塌是造成甘肃省地震人员死亡的首要原因，但在甘肃省东南部地区，须足够重视因地震引发山体滑坡及滚石等次生地质灾害导致的人员伤亡程度。60～79岁年龄段地震死亡人数占比较高，可能与人口老龄化加速、震区农村地区日益增加的空巢老人相关。6.0级以下地震导致人员死亡的程度轻微，但在甘肃省东南部一些经济条件薄弱、房屋建筑质量差、场地条件差的地区，5.0级以下的地震会造成个别人员受伤及死亡。

基于AHP的地震地质灾害危险性综合评价方法研究

王笃国, 刘志成, 高玮

基于层次分析法（AHP），对崩塌、滑坡、泥石流、地基土液化和软土震陷等主要地震地质灾害的影响因素进行归纳总结，构建了一套方便适用且参数易于获取的区域大尺度地震地质灾害危险性综合评价方法。首先，基于已有地震地质基础资料，确定了单因子地震地质灾害危险性分级；然后基于AHP，确定了各因子的贡献权重；最后借助ArcGIS的空间数据分析工具，对各因子地震地质灾害危险性分级进行叠加，得到地震地质灾害危险性综合评价分级。以四川省平武县为例，基于已有的地质资料和地理基础资料，利用本文方法给出了平武县地震地质灾害危险性综合评价分级图，可供区域规划和震后应急救援参考使用。

单桩式近海风机横向基频的微分变换法求解

张宗豪, 余云燕, 黄永健

精准求解海上风机（OWTs）系统基频是海上风机结构研究的关键性难点之一。基于Euler–Bernoulli梁和Timoshenko梁理论，考虑风机塔筒变截面特性，根据是否考虑桩-土相互作用，分别建立底部弹簧模型与底部固接模型，采用微分变换法计算风机变截面梁横向振动方程，利用MATLAB软件求解风机系统基频。通过与实测结果进行比对，验证本文方法的有效性和精确性，并分析计算项数、塔筒高度、锥度比、弹簧刚度对风机基频的影响。研究结果表明，当计算项数为10及以上时，利用微分变换法计算基频满足精度要求；风机基频对塔筒高度变化的敏感性强，当塔筒高度增加时，基频下降趋势显著；变截面梁锥度比降低使塔筒底部直径变大，进而导致风机基频有所提升；考虑弹簧地基系统的风机基频随任一弹簧刚度的增加而提升，其中耦合弹簧刚度对风机基频的影响程度最大。

残损古建筑木结构不对称榫卯节点抗震性能试验研究

董金爽, 高辰旭, 彭世震, 公衍茹

为研究残损古建筑木结构不对称榫卯节点的力学特性，共设计4个足尺古木结构榫卯节点，包括1个连接完好及3个存在不同松动程度的不对称榫卯节点，通过拟静力试验获得其弯矩-转角滞回曲线，对其滞回特性、骨架曲线、耗能能力及刚度退化规律等进行分析。结果表明，残损节点滞回曲线呈反“Z”形，捏缩效应显著；存在松动的不对称榫卯节点峰值弯矩及转动刚度均小于连接紧密的节点试件，而极限转角大于连接紧密的节点试件。随着节点松动程度的不断增大，各试件峰值弯矩、转动刚度峰值及滞回耗能逐渐降低。控制位移不变时，连接紧密完好节点的滞回耗能及刚度明显高于松动节点；各不对称榫卯节点正、负向刚度不等。同时，本研究获得了不同松动程度下节点的正、负向刚度理论公式，为工程加固修缮提供理论依据。

地震作用下时滞位移反馈对AMD振动控制效果的影响

孙艺瑕

在传统被动TMD的基础上引入时滞位移反馈控制，将TMD转变为AMD。在AMD系统中，将时滞和反馈增益系数作为可调的控制参数。首先，建立AMD作用下两自由度耦合振动系统力学模型和数学模型；然后，采用特征值分析法判断控制参数平面上系统的稳定性；最后，以位移响应峰值、加速度响应峰值、位移均方根和加速度均方根为评价指标，基于Simulink仿真，分析控制参数对El Centro波作用下AMD振动控制效果的影响。研究结果表明，当系统物理参数固定时，控制参数取值决定了系统振动稳定性；相较于TMD作用的情况，合理的控制参数取值，可使AMD达到更佳的振动控制效果，主结构和阻尼器地震响应均在不同程度上得到抑制；在控制参数取值不合理的情况下，AMD振动控制效果变差。

橡胶减震支座应用于两层两跨地铁车站结构中最优刚度和最优位置研究

李洋, 杜贺港, 张梓鸿, 许成顺, 麻全周

本文以某两层两跨地铁车站结构为研究对象，采用地下结构Pushover分析方法分别对橡胶支座不同刚度和不同布设位置条件下地铁车站结构的地震破坏反应特点进行对比分析，进一步揭示了地铁车站结构布设橡胶隔震支座的最优刚度和最优布设位置。研究结果表明：（1）柱子一端布设橡胶支座后，对于柱子顶、底端剪力均有明显的减震效果，而对于弯矩仅在布设支座端表现出良好的减震效果；（2）对于地铁车站结构，柱子端部布设橡胶支座时其刚度比的优选范围为0.1左右；（3）仅在两层两跨车站结构某一层布设支座，当支座位于中板侧时，未布设支座层的中柱会出现损伤增大的现象；（4）在结构每层中柱均布设一个支座时，结构上柱顶部和下柱底部同时布设支座时柱子的损伤略低于其他位置工况；（5）两层两跨车站结构布设三个支座时，总体来讲此时所有中柱均取得良好的减震效果，尤其对于中柱顶、底端完全布设的柱子，其减震效果更为明显。

设置钢管灌浆阻尼器的RSC双层排架墩抗震性能分析

王严信, 孙治国, 李小军, 王东升

为实现双层桥梁排架墩地震损伤控制设计，提出上层排架采用摇摆-自复位（Rocking Self-Centering，RSC）体系、下层排架不摇摆的双层桥梁排架墩设计思路，并采用钢管灌浆阻尼器（Steel-tube Grout Damper，SGD）提升摇摆接缝处的耗能能力。基于OpenSees数值分析平台分别建立了SGD和外置SGD的RSC双层排架墩抗震数值分析模型，结合试验结果验证了SGD和RSC排架墩建模方法的准确性。选取7条近断层地震动记录，基于增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis，IDA）手段，研究外置SGD的RSC双层排架墩的地震反应。研究结果表明，当PGA为0.1 g时，SGD开始屈服耗能；当PGA为0.4 g时，SGD最大变形为名义极限变形的53.44%，无粘结预应力筋最大应力为名义屈服强度的59.60%；当PGA为0.8 g时，SGD接近拉断，预应力筋最大应力为名义屈服强度的84.78%；与耗能角钢相比，SGD变形及耗能能力更强，在强震作用下更不易发生拉断破坏。

地震动持时和不同持时指标对结构地震响应的影响

王志涛, 赵兴德, 郭小东, 王巨, 王子毅

选取70条具有不同持时的天然地震波，并采用5%～75%重要持时将谱匹配后的地震记录划分为长、短持时地震记录集，对10层RC框架结构进行IDA分析和弹塑性时程分析，研究地震动持时对结构地震响应的影响，进一步选取35条天然地震波，采用有效持续时间、5%～75%和5%～95%重要持时等不同强震持时指标分别截取相应的加速度时程段，构建不同的地震记录集，分析不同持时指标对RC框架结构峰值响应和滞回耗能的影响。研究结果表明：在相同的地震动强度下，长持时地震动会导致更大的结构层间变形和结构倒塌概率，且随着持时的增加，结构总滞回耗能大幅增加；在罕遇地震水准下，可选取有效持续时间和5%～95%重要持时指标用于结构层间变形和楼层峰值位移分析，而在极罕遇地震水准下，选用有效持续时间具有更高的可靠性；对于楼层峰值速度，不同地震集计算结果均值和变异系数未表现出明显差异；在相同地震动强度下，建议优先选用有效持续时间用于结构滞回耗能分析。

基于可靠度与易损性的地震动输入修正方法

刘浪, 苗思雨, 夏永庆, 刘霍义, 闫薄全

在基于性能的地震工程理念与经典可靠度理论框架下，分析了地震易损性与结构可靠度的共同特性，阐释了将两者相结合的理论基础与概率方法；以一座三跨连续梁桥为例，基于OpenSees平台建立桥梁有限元模型，通过非线性动力时程分析对结构进行概率地震需求及易损性分析，基于易损性曲线考虑3种抗震目标对桥墩进行抗震设计，并对设计墩柱进行恒载与车辆活载作用下的可靠度分析；考虑不同地震重现期，根据泊松随机过程计算各类地震作用下的目标可靠度，基于概率方法对结构的初始可靠度进行修正，进一步结合地震易损性，确定不同抗震目标下的地震动水平，提出基于可靠度与易损性的地震动输入参数确定方法。结果表明，1000年、475年和50年地震重现期下，修正PGA均值分别为0.25 g、0.24 g和0.22 g，高于仅考虑易损性时的0.21 g。本方法将地震易损性与可靠度相结合，为结构不同层次的抗震设计提供了思路与方法。

基于深度神经网络的地表地震动幅值预测研究

苏闻浩, 刘启方

地震动预测模型是灾害分析和结构设计的重要组成部分，近年来神经网络技术愈发成熟地被应用在该预测模型的开发上，但多为使用地表以下30 m范围内土层等效剪切波速（V_S30）作为场地输入参数的单层全连接神经网络模型，忽略了完整土层厚度及剪切波速信息对地震动幅值的影响。本文采用卷积神经网络及全连接神经网络混合模型，选用日本KiK-net台网记录到的3174次地震共计39192条地震动记录，构建了一种基于深度神经网络框架的地表地震动幅值预测模型。该模型的输入参数为震级、震源深度、震中距、场地各土层厚度、剪切波速信息和井下地震动幅值，输出为相应的地表地震动幅值（PGA或PGV或PGD）。对模型进行训练并计算其各项评价指标予以评估，结果表明：(1)该混合神经网络模型的决定系数超过了0.85，模型残差服从正态分布，均值残差接近于0，模型表现出无偏的特性。(2)与现有经验公式相比，混合网络模型的PGA、PGV和PGD预测精度分别提升约26.9%、16.5%和11.6%。与使用V_S30作为场地参数的全连接神经网络模型相比,该框架下模型预测值与真实值的Person相关系数及各项评价指标均有所提升，模型残差的均值和标准差更小，PGA、PGV和PGD模型预测精度提升约6.3%、3.9%和3.4%，能更好地对地震动幅值进行预测。

2022年9月5日泸定M6.8地震预警分析

李同林, 江鹏, 李萍萍, 马康熙, 程思智, 许艳, 王竞, 侯泽宇, 曾维祖, 晋云霞, 吴朋, 苏金蓉

2022年9月5日，四川省泸定县发生M6.8地震。针对四川地震预警台网部署的EEW和JEEW地震预警处理软件产出的地震预警信息进行分析，从观测数据质量、预警参数测定、减灾效能等方面对地震预警处理过程进行系统性分析，检验预警软件处理结果的可靠性。结果表明，EEW和JEEW分别在震后 4.4、8.2 s产出了首报预警信息，震级偏差分别为−1.6、−0.8，震中位置偏差分别为11.2、0.8 km，随着时间的延长和触发台站的增多，预警处理结果最终与正式目录结果趋于一致；本次地震预警盲区半径为14.7 km，预警盲区以外，烈度Ⅵ度以上区域的预警时间为0～21 s，预警有效获益区内减灾效能显著。

云南场区宽频带地震监测台站勘选方法探讨−以文山和曲靖地区为例

毕树伟, 张光顺, 高洋, 台梓含, 黎朕灵, 邓存华, 李圣, 字承柱

地震监测台站勘选的合理性是决定地震观测数据质量、台站功能及稳定运行的重要因素。本文依据中国地震科学实验场建设工程项目云南场区宽频带地震监测意向台站的勘选要求，对云南文山、曲靖地区24个意向台站进行实地勘选，梳理总结了宽频带地震监测意向台站勘选的重要环节，可划分为室内资料收集、台址图勘、野外踏勘确定意向台址、场地协商及租地意向书签订、室内勘选资料整理5个阶段，其中台址图勘对野外踏勘确定意向台址起到了非常重要的作用，大大提高了意向台站勘选的工作效率。以CD151意向台站勘选为例，详细论述了5个阶段的工作方法；同时以4个意向台站噪声水平测试分析验证勘选方法的可行性，勘选的意向台站均符合Ⅰ级台基背景噪声水平，满足按照Ⅲ级地噪声台站勘选的观测环境技术要求，本研究对宽频带地震监测台站勘选工作具有一定参考价值和借鉴意义。