2021年日本福岛县东部海域M_(W)7.1级地震建筑震害特征

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2024年6月2日发(作者：)

第

37

卷

，

第

2

期

世界地震工程

WORLD

EARTHQUAKE

ENGINEERIEG

VoU

32,

No.

5

Apr.

740)

240)

年

4

月

文章编号

：

102

-6099(2021)02

-0059

-08

2221

年日本福岛县

东

部海域

建筑震害特征

M

w

7.

1

级地震

柏文

，

戴君武

，

杨永强

(

中国地震局工程力学研究所

，

中国地震局地震工程与工程振动重点实验室

,

黑龙江哈尔滨

139080)

摘

要:北京时间

2

月

13

日

22

时

O.

分(当地时间

2

月

13

日

23

时

O.

分)在日本福岛县东部海域发

生了

M

w

7.

1

级地震

，震源深度

59

k

叫震中位于北纬

37.75

度

，东经

13.75

度

。此次地震发生在

2013

年东日本大地震约

1

周年之际,震中位置亦非常接近

。

根据搜集到的资料

，

部分房屋受损

，

发

生严重结构性破坏的结构相对较少

。

建筑内部的水管泄漏和柜体倾覆

，

建筑外部的装饰面板和玻璃

等非结构构件的破坏是此次地震的主要建筑震害特征

。

此外

，

此次地震没有人员死亡或失踪

,

仅造

成了约

10

人受伤

。非结构的破坏

，如柜子倾倒和玻璃破碎是造成人员受伤的重要原因

。

建筑抗震

设防标准高以及居民防灾意识强是此次地震震害轻和人员伤亡少的主要原因

。

与此同时,尽管在日

本抗震设计规范中已充分注意建筑非结构部件的抗震要求

，

但仍主要针对与人员生命安全

、

重大次

生灾害直接相关的建筑非结构部件进行抗震计算设计

，

对大量与财产安全及功能运行相关的部件仅

作一般构造性要求

，

在地震中仍难以避免因非结构部件破坏造成的人员伤亡和建筑功能中断

。

关键词

：

日本福岛县东部海域地震;建筑非结构部件;建筑震害

;

人员伤亡

中图分类号:

TU375

文献标识码:

A

Stractrrai

seismia

damage

characterishct

during

thr

2221 Fukushima

Prefectrra

offshora

M

w

7.

3

Earthquakr

BAE

Wen,

DAE

Junwu,

YANG

Yonaqiana

(

(nstitutc

of

Enciceerinc

Mechanics:

China

Earthquake

Administratior

;

Key

of

Earthquake

Enviceehnv

anC

Enciceerinc

VibraPor

of

China

Earthquake

AUministraPor

,

HarUin

159080

,

China)

Abstract

:

Ac

Mg.

1

eyrthuuaPe

stuch

offsPora

east

of

Tohobu,

Japac

or

23

:

02

(

UTC

+

9

)

Fyudra

1,

22215

AccorUina

to

the

US

Geologichi

Survy,

the

eartUquake

stuch

Uy

th

is

44.

9

km

anC

the

yiavter

locates

at

32.945°N,

141.949°E.

This

eartUquake

happevs

aluost

right

ten

years

lateu

afv

the

Uevvstatina

2211

Tohobu

eartUquake

5

The

evicovters

are

also

vera

close

,

which

is

akori

72

km

awas

from

each

other.

From

the

collected

informatior

,

few

builUinas

3

卩

53<35

serious

ar

even

medium

stmeturai

Udmdye.

Most

Uamayes

belora

to

the

cor-

structurai

comporevis,

like

the

overturn

of

the

cakinets

,

the

break

of

the

glass

chrmics

,

anC

the

crach

of

the

water

pipe

anC

the

Urop

of

tips.

The

feilures

of

the

constpcturai

components

aro

the

mdgf

reasor

impeUina

the

ecctior

recovero

of

the

builUinas

5

Furthemioro

,

them

havedeev

cv

Ueaths

ar

missina

anC

akori

19

peopie

were

The

failures

of

cor-stmcturai

comporenis

like

the

cakicetanC

glass

break

aro

the

mdgf

reasons

of

the

injuPes.

The

high

revuiremevis

far

seismic

Uesign

aro

the

main

reason

far

the

micar

Uamaye

anC

chspalpes.

Meanwhite

,

althoruh

the

seismic

revuiremevis

of

the

corstrdcturai

compocevis

havv

alrea6y

been

chrefuliy

cocsib-

收稿日期

：

2041

-06

-13

；

修订日期

：

2041

-06

-46

基金项目

：

黑龙江省自然科学基金

(

LH2019E094)

；

国家自然科学基金

(

5228382)

；中国地震局创新团队发展计划

作者简介:柏

文

(1999

-

)

，

男

，

博士

，

副研究员

，

主要从事结构抗震研究.

E-maU

：

781090853@

qq.

com

通讯作者:戴君武

(

1962

-

),

男

，

博士

，

研究员

，

主要从事结构工程和地震工程研究.

E-mait

：

juuwunai@

166.

com

第

2

期

柏文

，

等

/

221

年日本福岛县东部海域

M

w

7

.1

级地震建筑震害特征

51

xX

ic

the

desiga

code

,

moreseismichesiga

,

rather

thav

the

yenerai

coeceytioe

reyuirements

should

be

emphasized

ta

y/uce

the

damage

of

ao/structurgi

compoeents.

Key

words

:

FuUusPima

Prefecture

odshoro

earthquake

；

aoe-structurai

compoeents

；

seismic

damaye

；

coshVty

引言

北京时间

2

月

13

日

22

时

07

分(当地时间

2

月

13

日

23

时

07

分)

，

日本福岛县东部海域发生了

M

w

7.

1

级地震

震源深度

5/

Um

,

震中位于北纬

37.75

度

，

东经

11

.

75

度,震中位置距离

2211

年东日本大地震震中

,

75

Um

左右

。

地震

后的一小时内

了

余

震

，

其中震级最大的

为

M

w

5.3

级

。

本文搜集

了

地震的建筑震

，

总结了

地震的建筑震

。

首先给出了

记录到的地震动时程

；

最后总结了

地震的震害特

;

其次给

出了

建筑的震

害情况

，并

讨论了人员的伤亡

情况

及

论了其中

值

得我国建筑抗震

借鉴

的方面

。

1

地震动强度及烈度

1

为中国地震局工程力学研究所强震动

布的此次地震的

峰值

加速度分布图

，

其中记录到

峰

值加速度超过

440

Gai

的

、

1

个,最近的台站距震中约

72

Um

,

记录到的最大峰值

度出现在

为

东西方向

，

峰值

361.3

GV,

对应的速度峰值为

9.0

cm/s

。

记录到最大加速度峰值的台站距震中

54

Um,

东

度峰值

为

1

075.

6

Gai

、

1

425.

7

Gai

和

375.

3

Gai,

对应的速度峰值

71.3

如厶

、

/^

cmA

和

15.0

cm/s

。

从日本防灾科技研究所网站申请下载到相应的加速度记录

，

对应的加

速度时程及傅里叶和反应谱如图

2

-4

所示

。

137°E

138°E

139°E

140°E

141°E

142°E

143°E

40°N

盃&備

9

；

驾

24

聲

口七淞

卓礙連

63

1!

幣

」

脚®"

39°N

>47

38°N

☆

2

37°N

>

15

5

翊

36°N

1

49

：

13

S3

加速度峰值

(cm/s?)

<2.57

2.57

5.28

10.8

22.245.6

3.8

93.6

194401

830

81.4

1720

>1720

175

卜

175

速度峰值

(cm/s)

<0.177

0.177

0.381

0.819

1.76

8.17

17.6

37.8

仪器地震烈度

|

1

|

2

|

3

|

4

|

5

|

6

图

1

日本福岛县东部海域

M

w

7.1

级地震峰值加速度分布图

⑴

Fig.

1

PxV

acceleration

map

of

the

2221

Fuuushima

Prefecture

odshoro

M

W

7

.

1

earthquaVe

52

世界地震工程

第

37

卷

图

2

台站加速度记录

Fig.

2

Accelemtion

Uistories

recorUed

15

(Sa

量

(Sa

---

东西向

10

05

00

o

0

蛊

o

麵

赳

w

H

l

#

古

量

o

10

20

30

40

50

10

20

30

40

50

频率

/s

频率

/s

距震中最近台站加速度时程傅里叶谱

图

3

加速度记录傅里叶谱

Fig.

3

Fonries

spectre

of

recorUen

acceleration

Uistories

1

1

1

U

GB50010-2010

;

II

类场地

、

第二组

-

；

阻尼比

=5%

GB50010-2010

II

类场地

、

第二组

一

8

度多遇地震

…

8

度设防地震

…

i

—

8

度罕遇地震

-----

福岛地震

（

东西

）

.

---

福岛地震

（

南北

）

-----

福岛地震

（

竖向

）

_

-----

8

度多通地震

…

…

8

度设防地震

-

—

-

8

度罕遇地震

-

-----

福岛地震

（

东西

）

---

福岛地震

（

南北

）

-----

福岛地震

（

竖向

）

-

0

0

■

冲

I

12

周期

/s

ibw

.

l

T

:

3

（b

）

最大加速度峰值台站加速度时程反应谱

图

4

日本福岛地震反应谱与中国设计反应谱的比较

Fig.

4

Comparisons

between

the

acceleration

response

spectm

of

selecten

pmgnd

motions

and

the

-68X006-

spectre

used

in

(20^

第

2

期

柏文

，

等

：

2021

年日本福岛县东部海域

M

w

2.1

级地震建筑震害特征

53

2

建筑震害

总体上看:此次地震的建筑震害较轻

，

日本国土交通省给出的数据显示，

截至

242）

年

2

月

1

日被判定

为危险的建筑物共计

35

栋

,

为需要注意的建筑物

33

栋;总

给出的数据

，

截至

242

）

年

2

月

1

日全部损坏的住宅为

22

栋

，

部分损坏的住宅为

33

栋

。

轻微损坏的住宅为

2

556

栋

。

日本

V+

；

宫城县的

布的烈度图如图

5

所示

，

宫城县

中部的

JMA

烈度为

VI-

o

为方便

物品跌落等

。

典型破

域,距离最

福岛县中

及

的

JMA

地震烈度为

，

表

"

给出了中日两国的烈度

表

I

4

。

目前收集到的建筑震害主要

幕墙破坏

、

室内柜架

地建筑的不利

结构震害为主

，

震害表现为吊顶破坏

、

管道泄漏

、

墙体装饰层脱落

、

玻璃

如图

9

所示

。

地震震中出现在陆地

结构

安

全的

线约

70

km

；

震源较深

，

约

59

k

叫这降低了此次地震对陆

。

地震动的卓越频率较高

（

周期较低

）

，

较大

。

但从

JMA

地震烈度

建筑的

频率高

,

低了

对

：

仍

当大的区域

的地震烈度较高

，

达到了

VI

+

和

V

-

,

对应我国的

8

度和

9

度区

,

度地区

的

地震的

的最主要

记录到的地震动时程的峰值

度超过了我国抗震

'

8

度时程的最大值⑷

。

抗震

标

，

建筑抗震

强是

地震建筑震害

地震中建筑的重要震

，

非结构构件种类繁

。

与

，

动

，

非结构构件的破坏是

及

功

地认

薄

较大

。

在

强度的地震动作用下

,

及

结构

破坏

，

并且

的

能够较快地恢复结构的使用功能

，

是

评估

种

受的结果

，

这也是经济性与安全性的平衡

。

如何更

结构构件的动

，

继续增强非结构构件的抗震

，

需要进

研究

。

图

5

JMA

烈度图⑸

Fig.

5

Seismic

intensity

issued

by

JMA

表"中日烈度对照表⑵

Takte

1

Comparisons

betaeev

tPe

Chinese

anU

Japanese

intensity

scales

度

中

国

日本

i

II

I

E

E

IT

E

V

IT

VE

VE

V

+

VE

IX

X

XE

XE

0

V-

VE-

VE+

VE

54

世界地震工程

第

37

卷

(a)

福岛县香织町某民宅木结构大门倒塌

图源

：

朝日新闻

(b)

福岛县国见町某民宅围墙倒塌

图源

：

朝日新闻

(c)

福岛县郡山市某结构外墙出现交叉斜裂缝

图源

：

日本时报

(d)

福岛县郡山市立图书馆外墙开裂、

瓷砖脱落

图源

：

福岛民友新闻

(e)

福岛县立普通初中墙体出现交叉斜裂缝

图源

：

日本时事通信社

(f)

福岛县郡山市某建筑物外墙破坏

图源

：

朝日新闻

(g)

福岛市某结构墙体装饰层脱落

图源

：

欧洲新闻图片社

(h)

福岛市中心玻璃破碎

图源

：

读卖新闻

(i)

福岛县新地町某结构吊顶脱落

图源

：

emiko.m

图源

：

emiko

第

2

期

柏文

，等

：

2421

年日本福岛县东部海域

M

w

7.1

级地震建筑震害特征

55

(k)

福岛县郡山市某住宅柜子倾覆

图源

：

日本时报

(1)

福岛

JR

车站天花板渗水

图源

：

朝日新闻

(m)

仙台市居民家中储物架倾倒

图源

：

社交媒体

(n)

福岛市一家便利店货架倾覆

图源

：

社交媒体

(

。

)仙台共同新闻社室内资料大量滑落

图源

：

社交媒体

)

福岛县新地町某结构内部大量图书滑落

图源

：

日本新闻网

图

6

典型建筑震害

Fig-

2

Typicai

seismic

damages

of

sWucmml

and

uon-sWucmrai

componexts

3

人员伤亡

据日本总务省消防厅统计的数据

，

截至

2221

年

2

月

W

日

，

此次地震没有造成人员死亡或失踪

，

共有

W

人受重伤

,43

人受轻伤

。

据

NHK

新闻报道:在郡山市

，

一名

66

多岁的妇女跌倒在家里的楼梯上

，

身受重伤

，

脚底

；

在白川

市

，

一名

80

岁的妇女

斗橱砸伤

，

一名

59

岁的妇女

掉落

的灯泡击中

受伤;在矢吹町

，

一名

68

岁的妇女

下的佛教祭坛击中;在新知町

，

一名

67

岁的妇女

击中脸部受伤

。

在郡山市

，

至

少

28

人因为地震引起的

破

受伤;在石卷市

，

一名

82

多岁的男人跌倒在家里

,

血

；

在东松岛

市

，

一名

80

多岁的妇女从床上摔下来摔伤了肩膀;在山形县

，

一名

80

多岁的妇女在

脱

伤了脚踝

,

5/

世界地震工程

第

37

卷

受轻伤;樱川市

，

一名

99

多岁男子被从墙上掉下来的画框撞伤;龙崎市

，

一名

20

多岁的妇女也被跌落的物体

砸伤;木县,有两名分别在

37

多岁和

85

多岁的妇女摔倒并受了轻伤;千叶县

，

一名

85

多岁的妇女试图打开

家中房间的灯时,摔倒并受了伤

，

脚底骨折;埼玉县

，

有

2

人受伤

，

其中:一名

85

多岁的妇女从楼梯上摔下来

,

身受重伤,另一名

77

多岁的妇女从家里摔下楼梯

，

轻伤肩膀;群马县

，

一名

85

多岁的妇女床上摔下来

，

头部

受伤;神奈川县,有一名

54

岁妇女在家中摔倒

，

头撞到墙上

，

受轻伤

。

从

NHK

新闻给出的受伤案例详情中可以看出:伤者年龄多在

66

岁以上

。

非结构构件的破坏

，

如柜子倾

覆和玻璃破碎等是造成人员受伤的重要原因

。

地震现场视频表明:大部分常见的质量较大的浮放物

,

如柜子

、

花瓶

、

盆栽和电脑显示器等

，

都已经被固

定在与其相连的台面上

，

地震时没有发生滑移或者滑落等

，

这很大程度上降低了其对附近人员的潜在危险

。

此外

,

地震发生时,楼内的人员大多数都可以做到不慌乱逃离

,

镇定有序躲避

,

双手抱头和蹲在刚度较大支撑

物的下方或侧下方

，

伤者可以在震后较短时间内得到救治

、

受伤人员的数量和具体原因可以较快地得到统

计

，

这也显示了普通民众具有较强的震前防震减灾意识和震时避灾知识

,

社会政府等方面具有较为完善的震

后救灾体系

。

4

震害原因探讨和主要经验教训

(1

抗震设防标准

自

1271

年以后

，

日本的抗震设防设计采用两阶段设计法,其小震不坏弹性设计控制值

(0.2

g

)

相当于我

国的

5

度

(2.3

g)

对应的小震

(2.11

g)

弹性设计控制加速度峰值水准

，

其大震不倒设计控制值

(1.0

g

)

约相

当于我国的

9

度罕遇

(2.

20

g

)

水准

。

所以

，

在一般的

7

级左右的强震作用下

，

如

1995

年阪神地震

,2011

年的

东日本

9

级地震以及此次

7.1

级地震

,1981

年以后建造的建筑基本不会发生严重乃至倒塌情形

，

只是

1971

年以前建造的房屋建筑破坏较为突出

。

但是

，

在

195

年阪神淡路大地震以后

，

日本已经在全国范围内对

1981

年以前建造的房屋进行了全面地抗震加固改造

，

故日本近几次地震造成的建筑震害相对较轻

。

值得注意的是:尽管日本在抗震设计规范中都已充分注意建筑非结构部件的抗震要求

，

但重点是与人员

生命安全

、

重大次生灾害直接相关的重要建筑非结构部件进行抗震计算设计

，

对大量与财产安全及功能运行

相关的非结构部彳

，

更多的是一般构造性要求

，

在地震中非结构部彳的破坏连带人员伤亡及功能中断仍是不

的

。

(0)

建筑结构

(

人为因素)问题

此次地震未见房屋建筑倒塌并致人员伤亡案例报道

,

由此也验证了上述抗震设防标准较高的实际减灾

效果

,

但也正如上述分析所述原因

,

仍有大量建筑非结构部件及设施破坏致人员受伤事件发生

。

同时

，

大面

积的停电

、

室内非结构部件破坏和超市停业等财产损失明显

，

大量设施功能短时失效运行中断

，

成为此次地

震最突出的震害特征

。

5

结论与启示

此次地震震源距离陆地有一定距离

、

震源深度相对较深以及地震动卓越频谱对应的频率较高(周期较

低)

，

在 低了

地震

地建筑的破

。

同时

,

建筑抗震设防要求高和居民防灾意识强是此次地震震害轻和人员伤亡少的主要原因

。

我国实施

地震灾害风险普查及地震易发区房屋设施加固工程十分及时,可切实发挥减灾实效

。

建筑非结构部件抗震性能不足是导致人员伤亡及功能中断

、

财产损失的主要原因

。

我国的建筑非结构

部件抗震设计水平暂时还达不到日本的水平

，

对涉及人员生命安全及关键功能运行的非结构部件的抗震设

计重视程度还需加强

，

有关设计理论还需要进一步完善

，

尚达不到

“

抗震韧性

”

设计的水平,应着力加强解

决

。

参考文献

：

[1]

中国地震局工程力学研究所强震动观测组.地震应急/月

13

日日本福岛县东部海域地震动特征

[EB/OL].

https///ww.

Km.

veh

ce/

第

2

期

柏文

，等

/m

年日本福岛县东部海域

Mw7.

0

级地震建筑震害特征

57

detail,

htmi?

id

=2023.

Strong

motion

odseyahon

team

,

4nstituteofenviveerinvmechanics,

China

eaehquaUe

administration.

EarthquaUe

emerge/cy

:

yronud

motion

charac-

W/stics

cf

FuUushimg

Prefecture

Offshore

EarthquaPePappe/ed

on

Fe/eiay

13

[

EB/OL]

.

https

//www.

iem.

oeh

ce/

261:311.

htmi?

id

=

2023

(

in

Chinese)

[2]

孙柏涛

，

闫佳琦,李山有•宏观地震烈度发展与其用途的演变

[3]-

地震工程与工程振动

,4012,47(2)

：

l-8.

SUN

Baitac

,

YAN

Jiapi

,

L

i

Shan

yon.

The

developmey-

cf

macyseismic

intexs/p

and

the

evolution

cf

its

use

[J].

Earthquake

Engineering

and

Engivee/ng

DyyamKe

,2019

,39

(2)

:

1

-

8.

(in

Chinese)

[3]

[4]

GB

17742

—

2020,

中国地震烈度表

[S].

北京

：

中国标准出版社

4620.

GB

17742

—

2020,

The

Chinese

Seismic

Inte/sity

Scale[

S]

.

Beijing

:

SWndarUs

Press

cf

China,

4620.

(

in

Chinese)

GB

50011

—

2019,

建筑抗震设计规范

[S].

北京

：

中国建筑工业出版社

,4012.

GB

50011

一

2019,

Code

far

Seismic

Design

cf

Buildings

[

S]

.

Beijing:

China

Architecture

&

Building

Prxs,2019.

(in

Chinese)

[3

]

Japan

Meteoroloyicai

aye/cy,

Seismic

inte/sity[

EB./OL]

.

https

///ww.

jma.

yc.

jp/x/quanc/2/2621621314/06393

-

13237802.

html.

本文标签： 地震结构建筑福岛