干货：四川九寨沟7.0级地震及破坏力分析

一、地震情况简介

2017年8月8日21时19分，在四川阿坝州九寨沟县（北纬33.20度，东经103.82度）发生7.0级地震，震源深度20千米。

二、强震记录及分析

四川九寨沟7.0级地震强震动观测简讯：截至8月8日23时50分，共获取17组强震动观测记录，其中九寨百河强震台（51JZB）震中距最小（30.50公里，图1）。

图1 九寨百河强震台位置

九寨百河强震台位置为北纬33.2度，东经104.106度，东西、南北、垂直向加速度峰值分别为-129.5、-185.0、-124.7cm/s2（图2）。该地震动与当地设计反应谱，以及近年来我国主要强烈地震震中反应谱对比如图3、图4所示。可见该地震动强度比汶川、芦山、鲁甸地震的记录都要小很多。

图2九寨百河强震台地面运动记录

图3九寨百河强震台记录反应谱

图4 九寨百河强震台记录和我国近年来震中附近强震记录对比

三、地震动对典型单体结构破坏能力分析

(1) 对典型多层框架结构破坏作用

将九寨百河强震台站记录输入图5所示典型6层钢筋混凝土框架结构，得到其层间位移角包络如图6所示。8度框架结构基本无损伤，6度和7度框架最大层间位移角刚刚超过《抗规》规定的弹性层间位移角限值1/550。这是因为本台站记录主要是短周期分量，0.3s以上周期分量很小。

图5 框架结构算例平面布置示意图（单位:mm）

图6 6度区、7度区和8度区RC框架层间位移角包络图

(2) 对典型超高层结构破坏作用

将九寨百河强震台站记录输入图7(a)所示某7度区典型超高层结构1，得到其层间位移角包络如图7 (b)所示，结构基本无损伤，顶层最大绝对加速度为0.11g，非结构构件基本无破坏。

将九寨百河强震台站记录输入图8 (a)所示某8度区典型超高层结构2，得到其层间位移角包络如图8 (b)所示，结构基本无损伤，顶层最大绝对加速度为0.24g，极少数非结构构件（如楼顶的冷冻机）发生破坏。

(a) 某典型超高层结构1

(b) 典型超高层结构1层间位移角包络图

图7 7度区典型超高层结构1

(a) 某典型超高层结构2

(b) 典型超高层结构2层间位移角包络图

图8 8度区典型超高层结构2

四、地震动对典型城市区域破坏能力分析

根据本课题组之前数据积累，将九寨百河强震台站的地面运动分别输入阿坝地区典型乡镇和典型农村，得到建筑破损情况如表1-表2和图9、图10所示。乡镇的中等以上破坏率约70%，农村的中等以上破坏率约为98%。

图9 九寨百河强震台站地震动记录对阿坝地区典型乡镇的破坏力

图10 九寨百河强震台站地震动记录对阿坝地区典型农村的破坏力

五、小结

根据以上分析结果，可见本次四川九寨沟7.0级地震对非设防结构、低矮短周期结构破坏力较大，而对6层以上结构破坏能力较小。

致谢和声明：

感谢中国地震局“国家强震动台网中心”为本研究提供数据支持。本分析仅供科研使用，具体灾情和灾损分析应根据现场调查情况确定。

本分析由张磊、顾栋炼、程庆乐、田源、曾翔等研究生及中国地震局工力所林旭川博士等共同完成，其中张磊负责地震动处理和反应谱分析，顾栋炼负责单体建筑分析工作，程庆乐负责区域建筑分析工作。

扩展阅读---

地震，为什么房子会倒塌？

来源 | 走遍新西兰、陶城报、建研博士

建筑抗震设防

按照我国的《建筑抗震设计规范》，分为12个等级，建筑抗震设防是以地震"烈度"作为基本单位，相对应的建筑防震措施主要应用于6度至10度地区，一些重灾区的地震烈度需达到11度。

3度：少数人有感，仪器能记录到。

4-5度：睡觉的人会惊醒，吊灯摆动。

6度：器皿倾倒，房屋轻微损坏。

7-8度：房屋破坏，地面裂缝。

9-10度：桥梁、水坝损坏、房屋倒塌，地面破坏严重。

11-12度：毁灭性的破坏。

有些人说某建筑能抗几级地震，这个说法是不对的。应该说，某建筑物的设防烈度是多少度。也就是说，抗震设计时是根据所在地烈度等级来设计的，设防烈度越高，房子抗震等级也越高。

为什么房屋会倒塌？

道理很类似公交车刹车的惯性。

地震来的时候，房子的基础随着地面运动，而上半部分还保持静止，由于惯性就产生了惯性力作用在房子上。

地震的时候，山崩地裂，地动山摇，我们的房屋都建造在地球表面，受到了一个巨大的惯性力。

当然真正的地震很复杂，地震波传播方式有纵波、横波、面波，由于地球表层岩性的复杂性，传播过程中也会出现像激流中“漩涡”的复杂情况。

简单地说建筑物破坏有三种方式：上下颠簸、水平摇摆、左右扭转。

纵波使房屋上下颠簸，房屋来不及跟着运动，使第一层的柱子和墙突然增加很大的动力，然后叠加房屋上部的自身重量，若超过柱和墙的承载能力，它们就会垮掉。底层垮掉后，上面几层建筑的重量就像锤子砸下来一样，又使第二层压坏，发生连续倒塌， 这就是地震时房屋构件破坏的“多米若骨牌效应”。

其实，大多数房子是被水平摇坏的。面波使房屋水平摇摆，相当于对房屋沿水平方向加了一个巨大的千斤顶，施加了一个来回反复的作用力，若底部柱、墙的强度或变形能力不够，就会使整个房屋向同一方向歪斜或倾倒从而导致倒塌，在震后常常能看到这种现象。

第三种是扭转。有时候地震波本身就是打着“旋涡”过来的，也有时候是因为面波到达房屋两端的时差引起，从而引起房屋扭动，震区有的房子角部坍塌，都是属于这种情况。

一般情况房屋的倒塌是由上下颠、左右摇、扭转这三种方式共同引起的，在离震中较近的范围，往往三种方式交织作用，破坏力极大。

如何选择抗震房？

一般性建筑耐久年限为50到100年。但一些“危楼”因为规划短视、设计缺陷、偷工减料，平均寿命"50年罕见、30年普遍"。相比之下，英国建筑的平均寿命达到132年，法国的建筑寿命是102年，美国的建筑寿命是74年，就连地震多发国日本的建筑寿命都超过了60年。