中國地震學會團體標準：T/SSC 1—2021《基于強震動記錄的地震破壞力評估》簡介＊

程慶樂 熊 琛 田 源 許 鎮 廖文杰 陸新征※

1) 清華大學土木工程系，土木工程安全與耐久教育部重點實驗室，北京 100084

2) 北京建筑大學土木與交通工程學院，北京 100044

3) 深圳大學土木與交通工程學院，廣東省濱海土木工程耐久性重點實驗室，廣東深圳 518060

4) 北京科技大學土木與資源工程學院，北京 100083

1 標準編制背景

地震破壞力為地震對建筑的破壞能力及對建筑內人員引起的不適反應，評估地震對區域建筑的破壞力是震后應急決策的重要依據，影響應急資源的調度和應急力量的部署。隨著我國強震臺網建設的穩步推進[1]，當前密集的強震動臺站為基于強震動記錄的地震破壞力評估提供了實施基礎。

目前，我國既有的相關標準或是面向城市規劃的地震風險評估，如《城市抗震防災規劃標準GB 5-0413-2007》[2]和《城市綜合防災規劃標準GB/T 51327-2018》[3]；或是依賴現場實地調查，如《地震災情應急評估GB/T 30352-2013》[4]等，尚沒有一部面向震后應急決策的、基于強震動數據的地震破壞力評估標準。在國際上，相關的震害評估標準也同樣主要針對現場調查階段，而相關的地震應急評估平臺，如美國地質調查局USGS 的PAGER[5]、日本的J-RISQ[6]等，由于軟件權限和標準不兼容等一系列問題，并不能直接在我國應用。

因此，為滿足地震應急管理部門及時了解地震破壞力的迫切需求，充分利用現有強震動臺網的強震數據，清華大學等13 家單位共同編制了此標準[7]。

2 標準的用戶

本標準主要推薦各省市地震局、應急管理局等在震后應急評估中應用。另外，住建、民政等部門可應用本標準輔助評估災后建筑震害和損失，城市規劃、保險等機構可借助歷史強震動數據應用本標準評估區域建筑地震風險，也推薦科研院所采用本標準開展相關研究。需要說明的是：①本標準是在國內外100 余次基于強震動記錄的地震破壞力評估的成功經驗上制定的[8-10]，其中包含的理論與方法經過了實際震害的檢驗[11-14]，特別是在我國2017 年8 月8日九寨溝7.0 級地震[14]、2019 年6 月17 日長寧6.0 級地震和2018 年12 月1 日美國阿拉斯加7.2 級地震中，均取得了良好的評估結果。②本標準主要面向區域建筑開展地震破壞力的震后快速評估。在獲得強震動臺網的強震動數據和區域建筑承災體屬性數據的條件下，可在震后2 小時內給出地震對分析區域的建筑破壞力評估結果。

3 標準的主要內容

本標準給出了基于強震動記錄的地震破壞力評估方法、程序與技術要求，規定了評估報告編寫的內容。標準共分為9 章，主要章節的內容包括：

（1）地震破壞力的評估程序。給出了基于強震動記錄的地震破壞力評估的基本流程。

（2）強震動記錄數據收集。給出了強震動臺站強震動記錄數據的要求。

（3）區域建筑屬性數據準備。主要用于確定臺站關聯區域的建筑屬性數據。

（4）區域建筑抗震彈塑性時程分析。給出了建立建筑計算模型和開展區域建筑抗震彈塑性時程分析的基本要求。

（5）地震破壞力和影響綜合評估。給出了確定建筑破壞狀態和人員加速度感受以及開展地震破壞力和影響綜合評估的相關要求。

（6）評估報告編寫。給出了編寫地震破壞力評估報告的要求。可通過文獻[7]查看標準具體內容。

本標準適用于破壞性地震發生后基于強震動記錄的地震破壞力評估工作，并建議了平立面布置規則的高層鋼筋混凝土框架剪力墻或鋼筋混凝土剪力墻結構、多層鋼筋混凝土框架或鋼框架結構、砌體結構與土木結構的計算模型和參數。對于其他結構類型，應進行專門研究。

4 標準的特色

本標準具有如下3 個特色。

4.1 結合實測強震動時程數據

當前國內外缺乏基于強震動時程數據的評估標準，如美國ATC-20[15]、FEMA 306[16]和FEMA 351[17]等評估標準都采用現場調查方式，不涉及地震動時程數據。本標準充分考慮地震動力特性，可以充分考慮當地地面運動特征，結果更加真實、合理。

4.2 采用彈塑性時程分析方法

當前國內外缺乏依托彈塑性時程分析方法的區域震害評估標準。本標準可通過城市抗震彈塑性時程分析方法[18-19]給出建筑地震反應、破壞等級、人員加速度感受等精細結果，能更好地反映不同結構動力學特性和地震動的特征。

4.3 推薦了全國性的區域建筑承災體數據庫

根據人口普查等數據，本標準推薦了分級區域各結構比例數據庫，涵蓋全國320 個城、鎮、村級別區域，進而可在缺乏當地詳細數據的情況下，考慮當地建筑統計特征，給出更符合實際的評估結果。

綜合來看，本標準充分挖掘了我國強震臺網的數據價值，依托彈塑性時程分析和當地建筑統計結果，給出更及時、更精細、更合理的區域建筑地震破壞力評估結果，為震后應急評估提供了重要的方法。

5 典型案例

以2020 年5 月18 日云南昭通市巧家縣5.0 級地震的破壞力評估為典型案例[10]，對本標準的具體應用進行介紹。

5.1 地震基本參數

據中國地震臺網正式測定，2020 年5 月18 日21 時47 分在云南昭通市巧家縣發生5.0 級地震，震源深度8 km，震中位于（27.18°N，103.16°E）。

5.2 地震動記錄信息

根據標準第5 章的相關規定，獲取本次地震強震記錄。

2020 年5 月18 日云南昭通市巧家縣5.0 級地震獲得了83 組地震動，地震動記錄信息如表1 所示。典型地震記錄分析如下：編號為1 的記錄臺站位置（27.23°N，103.20°E），記錄到水平向地震動峰值加速度（PGA）為2.82 m·s-2，豎直向PGA 為3.16 m·s-2。該地震動及反應譜如圖1 所示。

圖1 1 號臺站地面運動記錄和絕對加速度反應譜及設計反應譜Fig.1 Ground motion records，absolute acceleration response spectra，and design response spectra of station 1

表1 地震動記錄的基本信息Table 1 Basic information of ground motion records

5.3 匹配建筑承災體屬性數據集

根據標準第6 章，進行區域建筑屬性數據準備。

依據人口普查數據，云南昭通市巧家縣抗震性能好的建筑比例為10.8%，抗震性能較差的建筑比例為36.1%。參照標準6.2.1 條規則，該區域分級編碼為T-Ⅳ-2，匹配標準附錄A 中的表A.2.23 構造區域建筑數據集。對各類型的結構，根據第7.2 條進行力學模型的建立與分析。

5.4 臺站關聯區域地震破壞力評估-一報

由于應急評估的時限要求，應首先給出部分重點區域的地震破壞力（參見標準4.2 條），盡快進行第一批次報告。然后，再評估所收集到的全部地震動記錄，進行更加全面的第二批次報告。

由標準4.2 條，一報共包括7 組地震動記錄PGA＞1 m·s-2的強震動臺站。根據標準第7.3 條，開展彈塑性時程分析計算得到每棟建筑響應，并參照第8 章開展地震破壞力和影響綜合評估。各破壞狀態及加速度感受判定準則可參考標準附錄C 和表8.3.1。圖2 和圖3 分別為根據2020 年5 月18 日云南昭通市巧家縣5.0 級地震震中附近范圍內臺站記錄評估得到的建筑震害分布示意圖和人員加速度感受分布示意圖（一報），圖中藍色底圖為公里網格人口密度，餅圖為不同破壞狀態或人員加速度感受的比例。

圖2 不同臺站地震記錄破壞力分布圖Fig.2 Damage ratio distribution of the buildings near to different stations

圖3 不同臺站地震記錄人員加速度感受分布示意圖Fig.3 Human feeling distribution near to different stations

5.5 臺站關聯區域地震破壞力評估-二報

第二批次報告（二報）選取全部83 組臺站記錄。圖4 和圖5 分別為根據2020 年5 月18 日云南昭通市巧家縣5.0 級地震震中附近范圍內臺站記錄評估得到的建筑震害分布示意圖和人員加速度感受分布示意圖（二報）。

圖4 不同臺站地震記錄破壞力分布圖Fig.4 Damage ratio distribution of the buildings near to different stations

圖5 不同臺站地震記錄人員加速度感受分布示意圖Fig.5 Human feeling distribution near to different stations

最后，將上述具體結果匯總于表2。

表2 臺站關聯區域地震破壞力評估結果統計表Table 2 Seismic destructive power evaluation results of area related to strong motion stations

5.6 評估報告結論

本次評估結果表明，大部分臺站關聯區主要處于輕微破壞，震中附近以中度破壞和嚴重破壞為主。人員加速度感受主要以非常不適為主，因此，地震破壞力整體較大。在地震應急避險與抗震救災方面，可注意震中附近抗震能力較差建筑的排查與救援。

6 結語

本文重點對基于強震動記錄的地震破壞力評估標準的編制背景、標準用戶、標準主要內容、標準特色和典型案例進行了介紹。標準給出了基于強震動記錄的地震破壞力評估的方法、程序與技術要求，規定了評估報告編寫的內容。本標準能夠充分挖掘我國強震臺網的數據價值，依托彈塑性時程分析和當地建筑統計結果，能夠給出更及時、更精細、更合理的區域建筑地震破壞力評估結果，為震后應急評估提供了重要的方法。

致謝

感謝中國地震臺網中心為本標準提供數據支持。感謝技術審查專家對本標準的建設性意見。