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唐山大地震近断层地震效应的研究优选word资料

四川建筑科学研究

SichuanBuildingScience第37卷第1期2021年2月

收稿日期:

2021-03-06

作者简介:

杨珺珺（1969-,女,四川成都人,高级工程师,研究方向为建筑工程与抗震减灾。

E-mai:

lhblgxy999@163.com

唐山大地震近断层地震效应的研究

杨珺珺1

孙世诚2

么立敏

3

（1.河北理工大学建工学院,河北省地震工程研究中心,河北唐山063000;2.唐山建设集团有限责任公司,河北唐山063000;3.丰南建设局,河北唐山063009

摘要:

近断层地震动产生近断层地震效应,形成以断层地表破裂面为中心的断层带,断层带中心部位灾害最重,建筑倒塌率、人员死亡率高。

唐山灾区和唐山市区有多条地震断层,1976年唐山大地震的地震震源位于唐山市路南区的唐山断层附近,极震区主要集中在唐山市区,路南区的近断层效应尤为明显。

震后,唐山市恢复重建采取了预防和避让近断层效应的抗震减灾对策提高抗震设防标准,选用抗震性能好的建筑结构,住宅、大型和重要建筑避让地震近断层等。

关键词:

唐山大地震;近断层地震效应;震害分布;建筑物;抗震减灾对策

中图分类号:

P315.9文献标识码:

A文章编号:

1008-1933（202101-146-04

ResearchonnearfaultearthquakeeffectofTangshanearthquake

YANGJunjun1

SUNShicheng2

YAOLimin

3

（1.EarthquakeEngineeringResearchCenterofHebeiProvince,ConstructionEngineeringCollegeofHebeiPolytechnicUniversity,

Tangshan063000,China;

2.TangshanConstructionCorp.Ltd,Tangshan063000,China;

3.BuildingandConstructionAuthorityofFengnan,Tangshan063009,China

Abstract:

Thenear-faultearthquakemotioncausesthenear-faulttheseismiceffects,takingshapethecentralzoneoffaultingaroundthesurfacetraces,thedisasterofthecentralzoneoffaultingisthemostserious,suchashighconstructioncollapse-ratioandhighdeathratio.TherearemanyearthquakefaultagesinTangshancityandTangshanarea.TheearthquakefocusislocatedatthevicinityofthefaultageoftheLunandistrictofTangshancity.ThemeizoseismalareaislocatedatTangshancity,especiallytheLunandistrictnear-faultageeffectisobvious.ManymeasuresofTangshanafter-disasterreconstructionareadoptedtorescueandpreventthenear-faulteffectssuchasimprovetheseismicfortificationcriterion,selectingthegoodantiseismicconstructure,andtheimportantandlargepublicarchitectureorresidenceavoidthenear-faultofearthquake.

Keywords:

Tangshanearthquake;earthquakeeffectofnearfault;distributionofearthquake;buildings;earthquake-resistinganddisaster-reducingmeasures

0前言

近断层地震动是近些年才经常使用的地震学和地震工程学术语。

一般把距离断层破裂面小于20

km的区域视为近断层[1,2]

。

近断层地震动产生明显的近断层地震效应,加剧地震近断层的震害程度,扩大、延伸重灾区地域。

因为近断层地域存在两种破坏机制:

其一是场地的错动,当地震断层穿透地层露出地表面时,能造成场地沿断层面两侧发生数十厘米到数米的错动,如果建筑的基础正好跨越断层或邻近断层,场地有可能

发生扭曲或断裂,致使建筑严重破坏或倒塌;其二是

产生异常激烈的地震动,近断层不仅水平振动量大,竖向振动也不容忽视,对建筑结构构成较大的威胁。

因此,近断层地震动是影响地震灾害场的重要因素,形成以断层地表破裂面为中心的断层带。

地震灾害场的灾害呈规律性变化,断层带中心部位最重,逐步向断层两侧衰减,直至近断层地震效应消失。

由于断层错动产生的能量很大,建筑极难抗御,因此,进行地震断层勘察,把握地震断层的数量、具体分布路向、规模以及其他特征,采取相应的抗震减灾对策,有极为重要的价值。

本文依据唐山大地震唐山灾区7770个自然村震害的调查结果,探讨唐山大地震的震害分布及其与近断层的关联性,以及震后重建采取的抗震减灾对策。

146

1唐山市的地震断层

唐山大地震灾区的地震断层如图1所示

[3]

。

唐

山断层北东向穿过唐山市、丰南县、滦县和丰润县。

滦县乐亭断层北西向分布于滦县和乐亭县。

天津市宁河县有与滦县乐亭断层基本平行的蓟运河断

层。

图1唐山地震灾区地震断层与余震分布

Fig.1Distributionmapofseismictomographand

aftershocksinTangshanearthquakedisasterarea

唐山市中心区（路南区和路北区除唐山断层

之外,还有与之平行的陡河断层,而且在路南区唐山断层的北西向分布着5条较小的地震断层,在震中

附近,沿唐山断层和相邻的两条较小的断层有唐山

大地震地裂缝带[4]

。

唐山大地震的震中位于唐山

市路南区唐山断层的南侧,地震引发各断层产生明显的近断层地震效应。

唐山大地震造成24万多人震亡,17万多人重伤,唐山地震灾区半数建筑倒塌与7.8级强震产生的各断层,特别是唐山断层的近断层地震效应密切相关。

依据近断层的定义,分析唐山断层和陡河断层在唐山市区的分布,唐山市中心区基本都在近断层内。

因此,唐山大地震后,唐山市恢复重建必须考虑近断层地震效应。

2唐山大地震震害分布研究

2.1基础数据统计

1989年~1992年,唐山市有关部门,对唐山大地震地震烈度~区内的2市（唐山市、秦皇岛

市、14个县、472个乡镇、7770个自然村,调查了1976年唐山大地震实际震害状况。

以自然村为单位,调查的内容包括震前人口、地震震亡人数与重伤人数;震前的房屋建筑、地震中倒塌的房屋建筑、严重破坏的房屋建筑的间数等。

依据调查结果,建立了唐山大地震震害数据库。

唐山大地震灾区各市县和天津市宁河县的调查结果（地震时秦皇岛市及其所属各县隶属唐山地区,见表1。

表1唐山大地震灾区各市县的地震震害调查结果统计

Table1StatisticaltableofsurveyresultsofseismicdamageinTangshancitiesandcountiesearthquakedisasterarea

市县名称村数震前人口震亡人数人口震亡率

/%重伤人数重伤率/%震前房屋间数倒塌间数倒塌率/%唐山市

7770

6804222

230915

3.39

168247

2.47

5699116

2850050

50.0

在调查地域内,震前共有6804222人,震亡

230915人,占总人口的339%;重伤168247人,占总人口的247%。

震前共有房屋建筑5699116间（楼房每14m2

折合1间,地震中倒塌2850050间,倒塌率为500%。

从这些统计数据可以看出,唐山2.2唐山大地震震害分布与近断层地震效应

依据表1数据绘制的唐山大地震灾区部分市县的建筑倒塌率,如图2所示。

唐山大地震有明显的近断层地震效应。

比较图1和图2不难发现,建筑倒塌率80%的地域（唐山1472021No1杨珺珺,等:

唐山大地震近断层地震效应的研究

图2唐山大地震灾区建筑物倒塌率的分布

Fig.2DistributionmapoftherateofbuildingscollapseinTangshanearthquakedisasterarea

因此,以地震近断层为核心的地震断层附近灾情最严重。

建筑倒塌率向四周逐步衰减为40%,10%,小于10%,在图2的北端部分地域没有建筑倒塌。

建筑倒塌率80%地域的东部面积比较大,是因为地震当天在该地域的商家林发生了71级余震,使部分已经遭受主震破坏的建筑倒塌。

而没有发现地震断层或者说距离地震断层比较远的遵化县、迁安县北部震害,则相当轻。

就是远离地震断层的秦皇岛市人口震亡率和建筑物倒塌率也很低。

从图1,2可知,地震断层不仅孕育、发生地震,也是影响建筑倒塌率和人员死亡率的重要因素。

唐山大地震灾区的地震断层数量多,唐山大地震时,地震断层活动也相当充分。

以地震近断层为核心的地震断层附近,是唐山大地震灾害场中灾情最严重的地域。

从表1可以看出,唐山大地震人口震亡率高的唐山市（1394%、丰南县（859%、宁河县（527%、滦县（199%、丰润县（182%都有地震断层通过,其中唐山断层的影响最明显。

而没有地震断层或者说远离地震断层的秦皇岛市、迁西县、抚宁县、卢龙县、遵化县的人口震亡率都<1,显现出近断层地震效应对地震灾害程度的明显影响。

而且,唐山大地震人口震亡率和建筑倒塌率比较高的地域与唐山大地震余震震中的分布大体相同,说明它们之间存在密切的相关性。

近断层地震动往往发生在断层上或其附近,并

震,震源位于淡路岛野鸟断层附近,不仅使近震源的淡路岛发生严重震灾,而且向北东方向延伸到须磨断层、会下山诹访山断层、布引断层、芦屋断层,在这些断层的近断层发生严重震灾[5]。

1999年我国台湾省集集地震的震源在双冬断层和车笼埔断层附近,近断层地域震害相当严重[6-7]。

这表明,研究近断层建筑抗震减灾对策对各国或地区有普遍意义。

3抗震减灾对策

地震灾害风险分析如图3所示。

图中所示的预防、减轻、转移、自留和避让都是减少地震灾害风险的重要措施。

依据唐山大地震后当时地震灾害风险管理的现状,主要采取了预防与避让[8-10]。

图3地震灾害风险分析

Fig.3Analysischartofriskinearthquakedisasterarea

3.1预防

预防强调灾前控制,但也不可能阻止地震灾害发生,而是削弱地震灾害损失要素,强化建筑结构,提高建筑抗震强度以及改良场地等。

预防是提高建筑,特别是近断层建筑抗震性能最基本的对策,抗震减灾重在预防,灾前形成抗震减灾的预防能力,把地震灾害损失控制在最小。

唐山大地震震后唐山市重建时,采取了再次发生严重地震灾害的诸多预防对策。

主要包括:

从震前建筑没有抗震设防或部分建筑只有地震烈度6度设防普遍提高到8度设防,部分重要建筑9度设防。

重建期间的建筑实验了4种建筑结构,即内浇外挂、内浇外砌、砖混加构造柱和框架轻板。

结果表明,内浇外砌的整体性能好,抗震性能和保温性能高,造价比较便宜,被选为住宅建筑的主要结构形式。

大型建筑和重要建筑基本采用框架轻板结构,且住宅以5层条式楼为主。

这些预防对策,有效地提高了建筑抗震能力,重建后曾发生多次5级以上（最高56级地震,地震断层附近,特别是近断层的重建建筑

148四川建筑科学研究第37卷

建筑几乎全部倒塌或严重破坏,到重建基本结束的1986年,市区的所有建筑基本上都是按照抗震设防标准重建的。

近些年,国内外研究了一些地震近断层建筑抗震设计新方法,例如:

近断层基础隔震结构体系的优化设计、近断层地震动作用下基础隔震结构的一体化动力优化设计、基于能量的近断层地震建筑抗震设计、近断层建筑抗震设计和近断层隔震桥梁设计等[11-15]。

这些设计理念与方法,对于提高地震活断层和近断层建筑的抗震减灾能力有重要理论与实用价值。

完善城市结构,强化工程结构的抗震性能,提高生命线系统的抗震性、多重性、替代性、连接性或网络性以及断路局域化等性能,是城市建筑抗震减灾对策的重要着眼点。

3.2避让对策

根据风险管理原理,在可能发生严重地震的地震近断层,即地震灾害风险频度高、损失大的地域,不宜实施经济型的风险管理原则,宜采取避让对策。

也就是说,在这样的地震近断层,不规划建设有地震灾害重大风险的设施居民住宅区、大型建筑和重要建筑等。

唐山大地震后,在制定唐山市城市总体规划时,曾经提出两种方案:

一种是迁出唐山原址,易地重建。

如果在唐山原址上重建,地震废墟的清理与搬运要花费较长的时间和较多的人力、物力,易地重建有可能节省时间和经费,而且,可以避让路南区的唐山断层;另一种是立足原址,在地震废墟上重建。

因为唐山市是有着百年历史的国内外闻名的重要工业城市,震后重建,可以保持历史特色,促进新唐山的发展,就地重建可以节约征地和迁址的巨额投资,唐山市的地震断层主要集中在路南区,只要重建时避让地震断层,特别是近断层,即使再次发生严重地震灾害,也不致造成重大损失。

最终,采用了后一种方案。

避让路南区的唐山断层主要是控制路南区的人口数量不超过6万,主要工矿企业迁出,建设砖混结构低层住宅（一般为3层,建筑按地震烈度8度设防,保留、建设多处公园绿地。

震后,在唐山市北部设新区,接收路南区搬迁的工矿企业,而且,在沿（渤海开发建设南堡工业区、海港工业区和曹妃甸工业区。

这些对策符合我国控制大城市,合理发展中等城市,积极发展小城市的方针和有利环境保护,有利发展生产,有利方便生活,有利抗震的城市规划原则,也使较多的工矿企业和居民远离地震断层,特别是近断层,实质上也起到避让的作用。

由于近断层地震效应,近断层是地震破坏最严重也是建筑抗震减灾最关键的地域。

研究近断层建筑抗震减灾对策,是城市建筑抗震减灾和综合防灾的迫切需要,对于减轻近断层地震效应造成的损失有重要意义。

一场严重的地震灾害,近断层的建筑倒塌和破坏严重,人员伤亡和经济损失较大,恢复重建时间也比较长。

如果能够针对近断层地震效应实施建筑抗震减灾对策,即使发生严重地震灾害,也能确保各类建筑小震不坏,中震可修,大震不倒,城市生命线系统无损、少损、不瘫痪,对于减少地震人员伤亡、经济损失,缩短震后城市恢复重建时间起极为重要的作用。

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鹿島出版社,2000.

149

2021No1杨珺珺,等:

唐山大地震近断层地震效应的研究

２期　王淑辉等：

辽宁遥测数字地震台同测定各种震级的对比研究　５　１３结论与讨论　通过对上述各种震级的对比分析，可以认为：

　（）把辽宁遥测数字地震台网各个遥测台测定的“移型震级　进行平均，所得到的　１位平均震级与地震目录给出的震级相比，两种震级差形成一个以０１为对称轴的正态分布，这．　震级差为０占２　｛．≤，Ｌ＋Ｏ１的地震占总数的７　；４一０１￣≤ＩＭ．７一０２△帆≤－０２的地　．≤Ｉ．－震占总数的９　，只有４的震级差为士０３６　．，投有震级差大于０３的地震。

．　（）同一遥测数字台用水平向记录测定的“度型震级”和“移型震级”２速位，即直接使　用原始速度记录测定震级和将速度记录进行递归滤波后再测定震级得到的结果相比，震级　差为０的占３　，震级差为～０１４≤＋Ｏ１的占总数７　，震级差为一０２△≤　ｌ．≤　．２．≤　－Ｉ．－２的占总数９　，１　的地震的震级差大于０２只有个别地震震级差较大。

００Ｏ．，　（）各遥测数字台测定的震级与平均震级相比，横山，大连，西丰，新民，锦州等台　３测定的结果偏差很小，而有些台则偏差较大。

当速报时为了速度快往往只测定部分台站的　震级时，一定要注意尽可能多测定一些台的数据，而且要选取震级偏差较小的台。

　（）各遥测数字台测定震级是否和平均震级相近，与所使用的地震计是宽带还是短周　４期无关。

　本文仅使用岫岩一城地震的资料对震级进行了初步讨论，今后还需做更深入的工作。

海　Ｔｈｅｏｐａａｔｖ　ｓｕｄｙｎ　ｍａ　ｃｍｒｉｅｔ　ｏｇｎｉｕｄｅｔ　ｍｅｓｒｍｅ　ｉ　Ｌｉｏｎｉ　ａｕｅｎｔｎａｎｇＴｅｅｅｅｅ　ｇｔｌＳｅｓｉ　ｅｗｏｒ　ｌｍｔｒｄＤｉｉａ　ｉｍｃＮｔｋＷａｇＳｈｈｕ　ｎ　　ｕｎｐｎ　ｎ　ｕｉａｄＬｉＧａｇｉｇ（ｅｓｌｇｃｌＢｕｅｕｏＳｉｍｏｏｉａ　ｒａ　ｆＬｉｏｉｇＰｒｖｎｅａｎｎ　ｏｉｃ，Ｓｅｙｎ　１０１ｃｉ。

　ｈｎａｇ１０３，ｈＨ）

地震监测设施距干扰源最小距离表

序

号

观测名称

干扰源种类

最小