[论文解读] Kahramanmaras-Gaziantep, Turkiye Mw 7.8 Earthquake on February 6, 2023: Preliminary Report on Strong Ground Motion and Building Response Estimations

George Papazafeiropoulos, Vagelis Plevris|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2023

Structural Health Monitoring Techniques被引用 4

一句话总结

本研究利用 OpenSeismoMatlab 处理的地震记录，分析了2023年Mw 7.8卡赫拉曼马拉什-加济安泰普地震的强地面运动与建筑响应。研究发现，由于高反应谱加速度和显著的竖向地面运动，结构承受的地震作用远超设计水平，导致需要修订土耳其地震规范，以在活动地震区采用更高的设计反应谱值。

ABSTRACT

The effects on structures of the earthquake with magnitude 7.8 on the Richter scale (moment magnitude scale) which took place in Pazarcik, Kahramanmaras, Turkiye at 04:17 a.m. local time (01:17 UTC) on February 6, 2023, are investigated by processing suitable seismic records using the open-source software OpenSeismoMatlab. The earthquake had a maximum Mercalli intensity of XI (Extreme) and it was followed by a Mw 7.5 earthquake nine hours later, centered 95 km to the north-northeast from the first. Peak and cumulative seismic measures as well as elastic response spectra, constant ductility (or isoductile) response spectra, and incremental dynamic analysis curves were calculated for two representative earthquake records of the main event. Furthermore, the acceleration response spectra of a large set of records were compared to the acceleration design spectrum of the Turkish seismic code. Based on the study, it is concluded that the structures were overloaded far beyond their normal design levels. This, in combination with considerable vertical seismic components, was a contributing factor towards the collapse of many buildings in the region. Modifications of the Turkish seismic code are required so that higher spectral acceleration values can be prescribed, especially in earthquake-prone regions.

研究动机与目标

• 利用强地面运动记录评估Mw 7.8卡赫拉曼马拉什-加济安泰普地震对建筑性能的影响。
• 评估土耳其地震规范中实际地震需求与设计反应谱规定之间的差异。
• 量化峰值与累积地震参数，包括反应谱和增量动力分析。
• 研究竖向地面运动分量在结构倒塌中的作用。
• 针对高风险地区提出改进地震韧性规范修订建议。

提出的方法

• 使用开源软件OpenSeismoMatlab处理主震的强地面运动记录。
• 针对两条代表性记录计算弹性反应谱和恒定延性（等延性）反应谱。
• 开展增量动力分析（IDA），评估不同地震强度下结构的承载能力。
• 将大量记录的加速度反应谱与土耳其地震规范设计谱进行对比。
• 分析多个周期下的峰值地面加速度（PGA）、峰值地面速度（PGV）及谱加速度（Sa）。
• 评估竖向地震分量对结构需求和倒塌风险的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 实际地震需求在多大程度上超过了土耳其地震规范中规定的设计谱？
• RQ2 竖向地面运动分量在多大程度上影响了结构响应和倒塌风险？
• RQ3 主震期间观测到的谱加速度值与规范规定的值相比如何？
• RQ4 记录运动的反应谱与土耳其规范中的弹性设计谱相比有何差异？
• RQ5 增量动力分析在多大程度上表明结构过载已超出设计承载能力？

主要发现

• 地震产生的谱加速度显著超过土耳其地震规范规定的数值，尤其在典型建筑响应周期范围内。
• 结构承受的地震需求远超其设计预期水平，表明存在严重过载。
• 强烈的竖向地面运动分量对观测到的建筑倒塌有显著贡献。
• 记录运动的加速度反应谱在多个周期内持续超过土耳其规范设计谱。
• 本研究结果支持更新土耳其地震规范，以在高地震活动区采用更高的谱加速度值。
• 主震及其Mw 7.5余震产生的地面运动使许多钢筋混凝土建筑的承载能力被完全超越，导致广泛破坏。