今天早上看新闻,一条消息引起了我的兴趣:
昨天凌晨(3月26日)在北京附近的廊坊市永清县发生4.2级地震,震源深度20km。虽然这次地震震级不大,深度也相对较深,但是影响范围却很大。中国地震台网速报在新浪微博上给出的微博用户实时反馈的震感热力图显示很大的一个区域都感受到了这次地震(图1)。
图1 新浪微博用户实时反馈的震感热力图
为了探求这次地震引起的感受区域广泛的原因,我们制作了两张图。
图2 根据地面运动峰值加速度分析得到的北京地区人员感受分布
图3 根据RED-ACT的城市抗震弹塑性分析得到的北京地区人员感受分布
图2是根据地面运动峰值加速度分析得到的北京地区人员感受分布,相当于发生地震时人正好站在地面的感受。图3是根据RED-ACT的城市抗震弹塑性分析得到的北京地区人员感受分布,这里还考虑了城市建筑对地震晃动的放大效应。
从图2和图3中可以清晰看出,对于长安街以北的地区,地面上的人员大部分对这次地震是无感的(即深绿色)。但是,当考虑了建筑对地震的放大效应后,人员感受显著增强,不舒适度基本提升了一级左右,甚至可以达到“不适”的水平(即黄色)。
图4 三层框架结构加速度响应
上述现象的原理可以参阅图4三层框架结构不同楼层加速度响应对比。在地面输入加速度峰值只有0.31m/s2时,三楼的楼面加速度峰值可以达到0.58m/s2,比地面运动加速度放大了将近一倍,且楼层越高,对地面运动的加速度放大效应也越明显。对于北京这样密集分布高层建筑的地区,住在高层建筑里面的住户感受强烈也是可以预料的。
这个现象也是我们团队近期研究一直非常关注的一个问题,就是随着大城市密集高层建筑的大量建设,带来了很多新型地震风险。如果这次地震的震级不是4.2级,而是稍大一点,比如5级以上,那么高层建筑里面的住户感受很可能达到“非常强烈”甚至“难以忍受”。如果地震发生后,即便建筑完好无损,但全市高层建筑里面的人都同时惊恐的向楼外奔跑,可能造成严重后果。我们目前对这类问题的研究积累尚不充分,这类新型地震风险是迫切需要关注的问题。
图5 如何能够避免这样的灾难情景发生?
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—End—
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