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2016年8月24日意大利中部地震的Mw 6.0期间RC建筑物的地震反应：Amatrice案例研究
- Masi1bull;L. Chiauzzi1bull;G. Santarsiero1bull;V. Manfredi1bull;S. Biondi2bull;E. Spacone2bull;C. Del Gaudio3bull;P. Ricci3bull;G. Manfredi3bull;G. M. Verderame3
收到日期：2017年8月13日/接受日期：2017年11月20日斯普林格科学 商业媒体B.V.，Springer Nature 2017的一部分
摘要
在2016年8月24日Mw 6.0中意大利中部地震之后，作者在阿马特里斯市进行了一次勘察调查，搜集了大量的损坏照片，重点放在位于历史中心外的37座钢筋混凝土建筑。损坏分布通常表现为在较低建筑物的故事中填充板中砖石的广泛开裂和/或坍塌。此外，由于与相互作用而在列中观察到损坏
＆L. Chiauzzi
leonardochiauzzi@hotmail.it
A. Masi
angelo.masi@unibas.it
G. Santarsiero
giuseppe.santarsiero@unibas.it
V. Manfredi
enzo.manfredi@alice.it
S. Biondi
samuele.biondi@unich.it
E. Spacone
enrico.spacone@unich.it
C. Del Gaudio
carlo.delgaudio@unina.it
P. Ricci
paolo.ricci@unina.it
G. Manfredi gamanfre@unina.it
G. M. Verderame verderam@unina.it
1 Scuola di Ingegneria，Universita` della Basilicata，Potenza, Italy
2 Dipgeimento di Ingegneria e Geologia，Universita` degli Studi#39;#39;G. D#39;Annunzio#39;，hieti-Pescara, Italy
砌体填充板。从收集到的信息开始，应用POST（一种基于力学的损伤预测模型）来比较预测的损伤分布和在现场侦察期间观察到的损伤。比较显示POST方法的结果与观察到的损伤之间总体上良好的一致性，POST具有稍微保守的趋势。
意大利中部地震Aacute;RC建筑Aacute;现场调查Aacute;地震响应Aacute;破坏情景
1介绍
在包括意大利和其他地中海地震多发国家在内的许多国家，钢筋混凝土（RC）建筑物占建筑环境的很大一部分。虽然新建筑物是根据最先进的抗震规范设计的，但较旧的钢筋混凝土建筑物往往只能用于重力荷载。震后破坏调查和现有建筑物的地震脆弱性评估研究经常显示过时的抗震标准以及结构和非结构元素都缺乏细节。由于这些原因，较旧的RC建筑物在过去的地震中经常表现出不令人满意的抗震性能（例如，Mw = 6.8，意大利南部1980，Mw = 6.3，L#39;Aquila 2009，Mw = 6.1，Emilia 2012）。在拉奎拉2009年的地震中，在拉奎拉城市中心共造成197人死亡，超过130人死亡（66％）是由于钢筋混凝土建筑物失败造成的，尽管市中心的大部分建筑物（RCCI等，2011; Del Gaudio等，2017a）。一些老的RC建筑遭受了严重的结构性破坏，并且在一些情况下，有完全塌陷（Braga et al。2011）。对钢筋混凝土建筑物的结构性和非结构性构件的这种大面积破坏是
在以前的意大利地震中也没有发现，也是因为受影响地区建筑物中钢筋混凝土结构的百分比有限，其特点是旧的历史中心主要由砌体结构构成。例如，Braga等人（1982）报道，在1980年Irpinia地震（M1 = 6.9）的城镇中，只有13％的建筑物具有钢筋混凝土结构。在2002年莫利塞地震（M1 = 5.3）Decanini等人（2002）报告指出，662 RC大楼被检查的大多数没有显示出轻微损坏：根据EMS 98标准（ESC 1998），只有3.5％遭受了2级的损害，相当于对非结构性元件造成的中等损害。
在最近的2012年艾米利亚地震序列中，在RC建筑中观察到的大部分破坏仅限于在意大利老式RC建筑中常见的两层砖石砌体的外层。只有少数严重的损坏情况被报道，由柱填充相互作用或不良钢筋细节引起的RC元素脆性破坏（Manfredi和Masi，2014）。
在2016年8月24日Mw 6.0意大利中部地震之后，作者进行了一次关于Amatrice最红的震中城镇“红区”（即完全坍塌的历史城市中心）以外的结构性和非结构性损害的调查调查到8月24日的地震 - 特别关注RC建筑物（Santarsiero et al。2016）。在损伤调查之后，应用基于机械方法的脆弱性和损伤估计模型，以比较调查和预测的损伤分布。
在对所研究地区的地震事件特征和建筑物类型以及地震编码演变进行了简要描述之后，本文提出了损伤调查结果和损伤预测模型结果。
2 2016年8月24日地震事件的特点
2016年8月24日，意大利中部地区发生6.0级地震。一些建筑物和基础设施受到严重破坏，造成299人伤亡。在这次强烈事件发生后的几个月里，该地区在10月26日（Mw 5.9）和2016年10月30日（Mw 6.5）2016发生了长时间的连续两次强烈事件，其特征和影响在本文中没有讨论。
图1显示了2016年8月24日主震时AMT（Amatrice）台和左侧柱上相关的伪加速度响应谱（5％阻尼）的三轴记录信号。根据NTC（2008），AMT场地的土壤类型被划分为B.该站位于距离破裂面RJB = 1.4公里的Joyner-and-Boore距离处。
这些信号是从Engineering Strong-Motion（ESM）数据库（Luzi et al。2016）提取的，该数据库提供了根据Paolucci et al。 （2011年）。 AMT台记录的三轴信号的峰值地面加速度，速度和位移（分别为PGA，PGV和PGD）和积分（Housner强度，IH）值见表1.更深入的问题可以在Iervolino中找到等人。 （2016），其中报告了该事件的地面运动分析的详细信息。
此外，意大利国家地球物理和火山学研究所（INGV）发布了该事件的ShakeMap（http://shakemap.rm.ingv.it/shake/index.html）。该地图是使用由USGS地震危险程序（Wald et al。2006）开发的ShakeMapOgrave;软件包生成的，以获得峰值地面运动参数的地图（Michelini et al。2008）。用于获取实时地图的数据主要由INGV宽带站提供，除了从意大利强运动网络（RAN）获得的强运动数据外，其中一些与强运动传感器配对。峰值地面运动参数（例如，不同震动周期的PGA和谱伪加速度）通过不同的地面运动预测方程（GMPEs）确定，对于Mw为5.5的事件，基于Ambraseys等人的关系。 （1996）和Bommer等人（2000）分别为PGA和PGV。图2a报告2016年8月24日事件的ShakeMap，PGA值从0到1.00 g以及本工作中分析的每个地理参考RC建筑物的位置。为了定义本文后面显示的脆弱曲线的地震输入，在每个建筑物位置，相应的PGA值由INGV提供的ShakeMap推断出来，如图2b所示。
3建筑类型和损坏分析
根据ISTAT（2011）的人口普查数据，Amatrice总面积约175公里，居民人口约2650人。建筑物总数为5288个：其中4103个住宅使用，而至少一个人占用的单位数量为
1278。
如图3a所示，86％的住宅建筑（3511）为砖石建筑（Mas），5％为RC建筑（219），9％为其他材料（373）。图13b显示，12％的住宅建筑的特点是单层，双层占47％，三层占39％，其余2％的建筑物至少有四层。这对于像Amatrice这样的意大利小镇来说很典型。最后，1919年之前建成了27％的住宅建筑，1919年至1945年之间为18％，1946年至1980年为43％，1981年以后为12％（图3c）。
本研究调查的RC建筑在图4中被确定，位于Amatrice的历史中心之外。
考虑到ISTAT（2011）数据库中报告的数据集，检查的37个RC建筑物占Amatrice整个RC建筑存量的约20％。如果我们假设所有钢筋混凝土建筑物比砌筑建筑物都要新，并且考虑到整栋建筑物中钢筋混凝土建筑物的百分比，那么绝大多数钢筋混凝土建筑物可能是在1981年以后建造的。表2报告了建筑物的类型特征被调查的建筑物，基于建筑物高度和外部结构框架内填充板的存在进行简短识别。根据先前的脆弱性研究（Masi 2003），表2中考虑了三种建筑类型：无砌石的框架（BF，裸露框架），具有规则排列的砖石结构的框架（IF，填充框架）和地面没有砖石的框架地板（PF，飞行员框架）。 BF型，代表没有有效填充物的建筑物（即具有许多和/或非常大的开口或与建筑物严重连接的建筑物，以便它们对建筑物的强度和刚度的贡献可以忽略不计）完全不存在被调查的建筑物集合。大部分被调查的建筑物都是低层（不到3层），约25％的建筑物有3至6层，并且在各级都有填充板（IF）。只有2栋6层以上的建筑物。
3.1 Amatrice现行和过去的地震危险性规定及其影响
本节简要介绍了Amatrice的地震危险性规定，最近几十年的变化以及意大利地震设计规范的演变。过去和现在的地震灾害规定用于评估预期的抗震能力（相对于前地震危险代码级别和2016年8月24日的地震强度而言）。
包括Amatrice在内的第一个意大利地震分带可追溯到1927年（Regio Decreto Legge 431 1927）。确定了两个地震区：Amatrice属于低地震活动区（第二类）。此外，Regio Decreto Legge 431对最大楼层数量（三或四层）施加了限制，通常规定的侧向楼层力量等于高达15米高的建筑物的1/10的层重，对于高层建筑物则为1/8。 1930年至1937年间，引入了三个地震编码（Regio Decreto Legge 682 1930; Regio Decreto Legge 640 1935; Regio Decreto Legge 2105 1937）。主要的新奇之处在于横向地震力的定义。第二类地震区域的基础剪切系数（即由水平地震荷载引起的基础剪力与建筑物地震重量之比）从0.10（Regio Decreto Legge 431）在Regio Decreto Legge 640（1935）中为0.05，在Regio Decreto Legge 2105（1937）中为0.07。这些处方留在1962年代码（Legge 1684 1962）中，将最多允许的楼层数增加到七层。
1975年的地震编码（DM 3/3/1975）在设计过程中引入了结构动力学特性。地震作用的影响可以通过静态或动态分析进行评估。在静力分析中，施加横向力的三角形分布，其中总的地震基础剪力Fh由方程式给出。 1，其中W是结构质量的总重量; R为响应系数，取决于结构的基本周期（T），对T而言为1，T为0.8s，T为0.862 / T ^（2/3）[0.8s; C代表地震作用（方程2），并用S（地震烈度参数）定义; e和b分别考虑了土壤的可压缩性（e = 1.00-1.30）和可能存在的结构墙（b = 1.00-1.20）。
Fh = C R e b W（1）
C = S（2）= 100（2）
对于Amatrice（第二类地震区域），假定S等于9.如果e和b等于1（对应于坚硬的土壤和没有结构墙），对于TB为0.8的结构，Fh / W等于0.07（类似于1937年的代码）。 Fh / W表示非弹性设计加速需求，其隐含地包括考虑结构耗散能力的强度降低因子，类似于当前技术代码通过行为因子q所做的。
1986年和1996年的地震编码（DM 24/1/1986; DM 16/1/1996）没有改变1975年的横向力计算程序。然而，极限状态方法被引入了安全验证，并且在极限状态（ULS）下，设计加速度增加了1.50倍。基于性能抗震设计方法的第一个处方是在1997年引入非强制性文件（Circ.M.LL.PP. 65 1997）。
在2003年的地震编码（OPCM 3274 2003）及其2005年的修订版（OPCM 3431 2005）中引入了更新后的地震输入定义：根据最新的国家地震危险地图，为每个城市提供了硬土（A型） 。请注意，土壤识别基本符合EC8（CEN 2004）中提供的地面分类方案。 Amatrice被列为第一类，PGA最高（地面类型A为0.35 g，为475年的重现期设计地震）。根据现场特定的土壤类别和地形条件，弹性谱得到放大。弹性谱然后被q因子值减小以获得非弹性设计谱。 OPCM 3274引入了容量设计原则。这个创新的规范只对战略建筑和基础设施是强制性的，它对施工实践的影响很小。
当前的意大利建筑规范（NTC 2008）根据场地的地理坐标定义了不同设计地震返回周期TR的场地特定PGA值。对于Amatrice（纬度42.633;经度13.286），土壤类型A的PGA为0.259 g，TR = 475年。这是普通结构在生命安全极限状态下弹性设计谱的PGA值。
为了了解8月24日事件记录的最大强度值，NTC（2008）提供的弹性设计谱的光谱特征与图1报告的AMT台的记录进行比较。由于AMT站在B型土上，代码规定
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