□ 陈 雯

（上接第5版）

什么是地震动反应谱？根据专业定义，是指在给定的地震加速度作用期间内，单质点体系的最大反应位移、速度反应和加速度反应随质点自振周期变化的曲线。可以通俗地理解为，每个建筑都有自己的振动频率，在一次确定的地震作用下，各个振动频率不同的建筑分别达到最大的变形情况。

设计反应谱则是根据大量实际地震记录分析得到的地震反应谱进行统计分析并结合震害经验综合判断给出的一条共用反应谱，用作计算在地震作用下结构的内力和变形。

通过对比可以看出，此次土耳其的三组地震动反应谱在0~4秒的周期内基本包络了设计反应谱，自振周期在0~4秒内的建筑最大反应位移、速度和加速度都高于正常设计值。

建筑未按规范设计

土耳其96%的国土位于地震带上，98%的人口生活在地震带上。1999年，土耳其西北部的伊兹米特市附近发生7.4级地震，造成超1.6万人死亡、25万人无家可归。这场悲剧发生后，土耳其政府出台了新的建筑法规和强制性地震保险制度。目前，该地区的抗震建筑规范要求，建筑应该能够承受强烈地震（地面加速度为正常重力的30%至40%，即0.3g至0.4g，高于中国设计标准）而不会发生完全破坏。本次地震可能引起20%到50%重力范围内的震动，大部分建筑物应不至于倒塌。而据土耳其总统埃尔多安称，土耳其此次遇难人数超过了该国1999年地震造成的死亡人数。

由此可见，土耳其抗震设防标准是高于中国规范的，但执行却大打折扣。虽然有消息表示，2月6日地震中受到影响的许多建筑物都是在2000年之前建造的，但一项由中东技术大学于2021年发布的研究显示，在加济安泰普的11万栋建筑中，只有11%的建筑完全符合建筑规范，多达38%的建筑不符合抗震建筑规范，许多5至8层的公寓楼通常在没有正式批准的情况下建造。

据悉，此次倒塌的建筑多为抗震能力差的无筋砖砌体结构。根据美国地质调查局的数据，土耳其南部居民生活在抗震能力较差的建筑物中，这些建筑物多采用无钢筋砖砌体结构和低层混凝土框架，因此在震动中十分脆弱，易坍塌。土耳其中东科技大学去年3月在《土壤动力学与地震工程》杂志上发表的研究中指出，土耳其南部最大城市加济安泰普中心地区的建筑物，在6.5级地震中就会受到中等至严重的破坏，这是因为大多数现有建筑物都采用低层砖砌体结构，彼此间距又非常近。

除了设计没有达到抗震标准，材料与施工质量也没有任何保障。在土耳其东部农村，因为成本低廉、可以就地取材，用土坯、石块等砌成的简单砖石结构建筑占据主流，在地震中不堪一击。在城市中，许多建筑物使用的混凝土质量事实上未达到政府规定的最低标准。

土耳其萨卡里亚应用科学大学相关论文指出，城市公共建筑普遍使用的抗震结构设计，在实际施工中存在混凝土强度差、钢筋无肋（带肋可以增加钢筋和水泥的结合能力）、细节不达标等问题，但至今未有显著改观。

国内规范设计建筑能经得起土耳其地震考验吗？

在此次地震中倒塌的建筑很多是砌体结构，对此，李易教授团队选取20世纪80年代上海某建成的5层砌体结构住宅结构进行有限元建模模拟分析。通过前期试验，该有限元模型可以较准确地模拟砌体结构地震动力响应。在该模型的基础上输入土耳其的三条地震动，分析结果：该结构在土耳其三条地震动作用下均发生了倒塌破坏。也就是说，中国上世纪规范设计的砌体房屋如果放在这次地震中也很可能倒塌。

框架结构房屋表现如何呢？李易教授团队依据中国规范设计了45组代表性混凝土框架结构，共建立了675个典型混凝土框架结构分析模型，进行三组地震动作用下损伤情况模拟分析。这45个建筑主要有三类设计参数的不同：结构总层数分别取值2、4、6；结构跨度分别取值4.5、6、7.5、9、12米；抗震设防烈度分别取值6度（0.05g）、7度（0.1g）、8度（0.2g）。进一步考虑0%、5%、10%、15%与20%五种钢筋锈蚀率及1978年前、1978-1989年、1989年后三种建造年代。建筑平立面规则布置，横向四跨，纵向八跨，结构底层层高为4.5米，其他层层高为3.6米。建筑抗震设防类别为丙类，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组。分析结果显示，中长期地震动的破坏力远大于短期地震动，三种建造年代的框架结构在中长期地震动下全部发生倒塌，在短期地震动下没有全部倒塌，出现了中等破坏及严重破坏的情况；此外，年代越近的框架结构在短期地震动作用下发生倒塌破坏的比例越低，由此可以反映出，随着时间推移、结构设计的安全储备越高，结构发生倒塌破坏的可能性会降低。怎么理解中长期与短期的破坏结论？通俗地说，在一定范围内，自振周期越短、刚性越强、越“硬”的房子比自振周期越短、柔性越好、越“软”的房子受到的破坏要稍微小一些。

抗震能力更强的框剪结构房屋表现会好一点吗？李易教授团队设计了3个代表性框架剪力墙结构，建立有限元模型，对其进行地震响应分析。结构采用横向四跨，纵向八跨。结构底层层高为4.5米，其他层层高为3.6米。建筑抗震设防类别为丙类，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组。3个模型的抗震设防烈度均为8度，跨度选取6、9、12米，层数均为8层。团队将三个台站三个方向的地震动记录（共计9条地震动）分别输入到上述3个框剪结构中，共计27个算例。计算分析结果显示：3栋框剪架结构基本周期介于0.59~0.66秒，也是中长周期地震动的破坏力远大于短周期地震动。三栋建筑在中长周期地震动作用下均发生倒塌破坏，在短周期地震动作用下发生严重破坏或中等破坏。

通过对砌体、框架、框剪三种结构在土耳其地震动下的模拟分析，震损情况均较为严重，尤其是中长期地震动下结构大多发生了倒塌，对于强度最大的短周期地震动，结构也发生了从轻微到倒塌的不同程度的损伤。李易教授团队的模拟分析结果仍是保守的，是基于单次地震作用分析所得，土耳其地震是发生了多次强烈地震动，其结构的响应与单次地震动有较大的差别，且更为复杂。

减隔震建筑未来可期

令人想不到的是，目前世界上最大的单体隔震建筑也在土耳其，位于伊斯坦布尔的巴沙克谢希尔松樱都市医院。由于地震距离伊斯坦布尔很远，没有对拥有2682张病床的巴沙克谢希尔松樱都市医院造成什么影响。这栋全球最大隔震建筑的设防目标是“大震后立即使用”。能否真正实现这一目标，尚有待实际地震的检验。

而在土耳其东部、距离加济安泰普约250公里的隔震建筑马拉蒂亚医院则受到了地震的影响。地震预警软件厂商QuakeLogic日前在网络发布一段视频显示，隔震层上部结构像浮在软垫上一样前后左右上下晃动，虽然晃动的幅度不大，但毫无疑问的是，隔震层开始工作了。不过由于距震中较远，当地烈度最高为6.5度，并不高，但隔震层的正常启动起码说明它的隔震构造措施得当。

隔震技术被美国地震专家称为“40年来世界地震工程最重要的成果之一”，它利用隔震层将建筑物基础与地基上下隔断，使绝大多数的地震能量不能传递上来。减震技术是通过在建筑某些部位设置耗能装置来耗散或吸收地震能量，从而减小主体结构的地震反应。

自汶川大地震之后，我国对与房屋抗震安全性能愈加重视，减隔震技术也被更多地应用到建筑中来。目前建成总量超1万栋，位列世界第一，但在我国比例不高。解决建筑抗震问题的思路主流仍是传统的抗震技术。2021年5月我国颁布《建设工程抗震管理条例》后，减隔震技术备受关注。对重点设防类、特殊设防类等建筑，国家推广政策口径也由“鼓励”变“应当采用”，甚至有的地方要求“强制采用”，并鼓励利用减隔震技术开展抗震加固。