美國洛杉磯北嶺大地震

美國洛杉磯北嶺大地震

美國洛杉磯北嶺大地震。地點:美國,洛杉磯,聖費爾南多谷的北嶺地區。時間:1994年1月17日凌時辰4時31分。震級:6.7級。1994年1月17日凌晨4時31分,發生地震,持續30秒的震撼,大約有11000多間房屋倒塌,震中30公里範圍內高速公路、高層建築或毀壞或倒塌,煤氣、自來水管爆裂,電訊中斷,火災四起,直接和間接死亡58人,受傷600多人,財產損失300多億美元。

主要經過

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1994年1月17日凌晨4時31分,洛杉磯地區發生芮氏6.6級地震,震中位於聖費蘭多峽谷,北緯34度12.53分,西經118度32.44分,在洛杉磯西北方向20英里處,屬淺源地震,震源深度為12英里。當地震級ML=6.4,面波震級為MS=6.6~6.7,地震矩震級為MW=6.6。發生地震時大多數人還處於沉睡之中,還沒有來得及反應,災難就降臨了。在持續30秒的震撼中,大約有11000多間房屋倒塌,震中30公里範圍內高速公路、高層建築或毀壞或倒塌,煤氣自來水管爆裂,電訊中斷,火災四起,直接和間接死亡58人,受傷600多人,財產損失300多億美元

應急方法

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地震發生後,加州政府立即派出了300支搜尋營救隊前往災區實施應急救援,這些營救隊員裝備有高科技的監聽儀器及可以深入到廢墟縫隙裡面進行拍攝的錄像設備。營救人員運用這些先進的設備救出了許多被困、受傷的居民。
地震當天,柯林頓總統簽署了一項向災區提供4億多美元聯邦緊急援助的檔案,並派出一個特別小組前往災區處理善後賑災事宜。美國紅十字會在受災最嚴重的北嶺地區設立了18個避難所,向災民發放帳篷食品衣物等生活用具。
地震發生後,當局還組織了大批專家,對未受損的建築物進行可行性鑑定,並將10000多間危房予以封鎖,以待拆除。

原因剖析

洛杉磯地區位於美國西海岸,正好處於全球最大的地震帶--環太平洋地震帶範圍內,是一個地震高發地區。後經科技人員勘測,地在下兩萬米左右的深處有一條活動斷層,專家們認為,這雖造成本次地震的罪魁禍首。

幾點啟示

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美國洛杉磯北嶺大地震地震號稱該地區歷史上有數的大地震,但僅死亡58人。其死亡人數之少,主要歸功於洛杉磯地區建築物具備了良好的防震功能。當地政府和人民在該地多次發生地震後,樹立了較強的意識,在建造房屋時,大都採用木質結構,植根于堅實的岩層中,並依山勢而布局,所以當地房屋的抗震性能非常優越,在發生地震時能夠避免倒塌,大在降低了傷亡人數。
本次地受傷亡人數雖然很少,但經濟損失高達300億美元是因為:
1、震中位於聖費爾南多河谷的諾恩里奇,離洛杉磯市中心只有32.19公里(而1989年普里埃塔7.1級地震離洛杉磯市中心則有96.56多公里),震區不僅人口密度大,經濟密度更大。
2、地震發生在當地時間凌晨4時31分,人們大多酣睡在沉沉的夢鄉中,對地震毫無防範,幸虧洛杉磯市處於多震區,1989年又發生過7.1級地震,大多數房屋抗震性能好,受到7.1級地震破壞的房屋也進行了加固,否則後果更不堪構想。
3、震前沒有預報。市政當局和市民毫無心理準備,地震發生後難以進入緊張有序的應急狀態,造成一些混亂。據報導地震當晚有73人因掠奪、搶劫、盜竊和違反宵禁命令而鋃鐺被捕。所幸美國法制比較完善,各州有一系列關於減輕災害的法律,減災工作有章可循。因此震後10分鐘,聯邦緊急事務管理局(FEMA)和加州緊急事務辦公室(OES)開始迅速組建現場指揮部,接著成立幾十個救助中心,震後20分鐘,廣播、電視等到新聞媒介就及時請專家介紹震情,宣傳安全防震知識,為指導市民救災和安定社會起了推動作用。
4、洛杉機市交通高度發達,造價昂貴的高速公路和立交橋高度集中(僅洛杉磯地區就有2523座高架橋),震中又十分接近,致使地震損失過大。
5、地震不僅造成停水斷電,通訊阻塞,而且造成煤氣管道破裂,引起100多處火災,致使地震損失擴大。
6、儘管洛杉磯市大多數建築物抗震性能較高,1989年7.1級地震破壞的建築物也進行了修復和加固,但是,仍存在一些抗震性能差的建築,這次地震被毀建築基本上都屬於這類建築,致使2.5萬人無家可歸.

抗震結構體系

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面對如此慘重的震後損失,不禁發人深思,如下是對結構抗震的論述:

抗震結構體系是抗震設計應考慮的最關鍵問題,結構方案選取是否合理,對安全和經濟起決定性的作用。

1、地震動的性質和結構的地震反應 抗震概念設計在選擇建築結構的方案和採用抗震措施時,要考慮地震動的性質及其對建築影響,應注意地震的不確定性及其一定的規律性。
(1) 地震及其影響的不確定性
一個建築場地的地面運動也是不確定的。實際上,一個地區的地面運動,是從震源傳來的地震波達到所在地區的基岩面,並輸入土層後的一種輸出(或反應)。地面運動的性質除土層又是一個非線性的系統,隨輸入的強度不同,濾波作用也不同。因此,一個場地地面運動的性質,隨震源機制、震級大小、震中距和傳播途徑中土層性質的不同,不是恆定不變的。
不同性質的地面運動對建築的破壞作用不同。破壞嚴重的主要由於建築在這個頻帶範圍內的選擇性共振的結果。美國北嶺地震,靠近地震斷裂同距離斷裂稍多一點的建築破壞不同。
台灣集集地震,同一地裂縫兩邊,上盤的建築同下盤的建築破壞程度差別很大。
(2) 地震及其影響的若干規律性
地震的震級大小和震中距的遠近,對地面運動和結構的反應有重要的影響。一般來說,震級大、震源破裂的尺度大,地震波的周期長,而且地震波的傳播距離遠,地震動的持續時間長,其結果是對遠距離的較柔性的建築影響大。
場地的土層軟硬和覆蓋層厚度,對地面運動的譜特性有重大的影響。土層愈軟,覆蓋層愈厚,反應譜的特徵周期愈長。
建築的地震破壞,具有積累的性質。近年來在地震模擬振動台上進行的砌體結構和鋼筋混凝土構件的試驗表明,砌體結構在較大的加速度峰值的地震波輸入時產生裂縫,並在反覆多次輸入地震作用的情況下,砌體由裂縫到散落以至倒塌;混凝土構件在反覆多次輸入地震波作用下,由鋼筋屈服,混凝土裂縫發展到混凝土碎裂,鋼筋斷裂;實際地震震害也可見到類似的震害積累情況。
抗震設計的任務是考慮到地震及其影響的不確定性和結構抗震能力的一些規律性結合起來,使選取的建築抗震結構方案、細部構造能具備較好的抗震能力。

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2、建築結構應具有多道抗震防線
結構多道抗震防線的概念,一是要求結構具有良好的吸能能力,二是要求結構具有儘可能多的贅余度。結構系統的吸能和耗能能力,主要依靠結構或構件在預定部位產生塑性鉸,但結構體系或構件如果沒有贅余度,則某些部分塑性鉸的形成,使“結構”變成“機構”,並可能失穩和倒塌。
一般來說,靜不定的次數愈高,結構的抗震愈有利,但這不是充分 的條件,為使結構各部分有效地發揮抗震能力,需要把能量耗散在整個結構的平面上和高度方向上。這要求在結構的適當部位設定一系列容許發生的屈服區,使這些並不危險的部位有意識地首先形成塑性鉸,或發生可以修復的破壞,從而使主要的承重構件得到很大程度的保護。有以下幾種處理方法:
(1) 結構體系由若干具有延性很好的分部結構組成,各部分結構之間用聯繫構件連線,作為結構的“耗能元件”。此種“耗能元件”,應進行良好的設計,採取合理的構造措施,使整個結構在中、小地震下不壞,在預估的大地震下產生可允許的破壞,並消耗相當的地震輸入能量,保證所連線的分部結構不壞,從而維持了整個結構體系的穩定和繼續承受豎向荷載的能力,達到“裂而不倒”的設計要求。這種多道防線的套用例子,是具有連梁的耦聯抗震牆,其中連梁便起到結構“耗能元件”的作用。1964年美國阿拉斯加地震中安克雷廳市的麥克金列建築的抗震牆連梁破壞便是一個例子。
(2) 多道防線的結構體系類似框架-抗震牆結構系統。這種系統的主要抗側力構件是抗震牆,是第一道防線,當抗震牆在一定強度的地震作用下遭受可允許的損壞,剛度降低或部分退出工作,並吸收相當的地震能量扣,框架部分起到第二道防線的作用。這種體系的設計既要考慮到抗震牆承受大部分的地震力,又要考慮到抗震牆剛度降低後框架部分能承擔一定的抗側力作用。新規範規定,規則的框架-抗震牆結構中,任一層框架部分按框架和抗震牆協同工作分析的地震剪力不小於結構底部總地震剪力的20%或框架部分各層按協同工作分析的地震剪力最大值的1.5倍(取二個值的較小值設計);不規則的框架-抗震牆結構框架部分承擔的地震剪力,可按降低的抗震牆剛度與框架協同分析結果取值。
(3) 在結構上設定專門的耗能元件。近年來研究利用摩擦耗能或者利用材料塑性耗能的元件,預期在大地震時,相當一部分的地震能量消耗於這種耗能元件,以減少輸入主體結構的地震能量,達到減輕主體結構的破壞。

3、建築結構應避免豎向強度與剛度突變
建築抗震性能的好壞,除取決於總體的強度、變形和吸能能力外,避免局部的抗震薄弱環節是十分重要的。某一層間,某一構件,均可能成為結構的抗震薄弱環節。薄弱環節的形成,往往由於以下的原因:
(1) 剛度突變。剛度突變是由於建築體型複雜或抗震結構體系在豎向布置的不連續不均勻產生。剛度不連續不均勻的部位,產生應力集中,如果設計時沒有作必要的加強,便先於相鄰部位進入屈服,剛度進一步減小,在地震反覆作用下,該部位的塑性變形繼續發展,我們稱之為塑性變形集中,最終可能導致嚴重破壞甚至倒塌。
(2) 屈服強度比突變。屈服強度比的含義不是指截面實際承載力本身,而是一個相當的比值,即各層按實際配筋和材料標準強度計算的層間實際抗剪承載力同該層彈性層間剪力的比值。這個比值是影響結構彈塑變形的重要參數。實際結構各樓層的屈服強度比往往是不均勻的,如果給出各樓層屈服強度比沿樓層高度分布的折線圖,則該分布曲線的凹點將會形成結構抗震的弱部位,在地震作用下率先屈報而出現較大的彈塑性變形。
結構的塑性變形集中是相當複雜的問題。結構彈塑性時程分析表明,即使是規則的,剛度和強度變化均 勻的結構系統,仍然在某些部位先於其它部位進入屈服,同樣在率先進入屈服的部位發展變形,即一個結構體系在複雜的地震作用下各部分不會同時進入屈服狀態;屈服強度分布不均勻的結構,彈塑性變形更為複雜。目前,確切地探明每一個結構抗震薄弱部位的彈塑性變形還有許多困難。因此,當前還是儘可能從體型上和結構體系的設計上,使剛度和強度變化均勻,儘量減少形成薄弱部位的因素,努力減少變形集中的程度,並採取相應的抗震構造措施提高結構的變形能力。

4、抗震結構體系應具有良好的吸能能力
抗震結構體系應具有良好的吸能能力,即抗震結構體系應同時具備必要的強度、剛度和良好的延性(或變形能力)。如果抗震結構體系有較高的抗側力強度,但同時卻缺乏足夠的延性,如不配筋的砌體結構,這樣的結構在地震時很容易破壞,其抗震性能是不好的;另一方面,如果結構有較大的延性,但抗側力的強度不高,剛度不足,如純框架結構,這樣在不大的地震作用下就產生較大的變形,其抗震性也是不理想的,歷次大地震中,鋼筋混凝土純框架嚴重破壞,甚至倒塌,是屢見不鮮的。較高的抗側力強度、剛度和較大的變形能力的結合,使抗震結構體能做較大的功,具有較大的吸能能力,結構便具有較大的抗震潛力。
砌體結構,如果加上周邊約束或砌體中配置鋼筋,便有較好的變形能力,其抗震潛力就大了;有較大變形能力的框架結構,如果在框架中增加牆,形成帶框的抗震牆,其抗震潛力也就大了。日本武滕清對高層鋼框架建築,鑲入帶豎縫的預製混凝土牆板,不僅增加了柔性框架的抗側力強度和剛度,以阻止側力作用過大的位移,同時大大地改善了在強地震中結構有能量吸收能力和延性性能。在抗震牆結構體系中,如果鋼筋混凝土抗震牆設計得正確,將具有足夠的強度和延性,對抗震帶來很大的好處。因為類似這樣的結構有很好的“強韌性”,具有很大的抗震潛力。

5、各類結構構件應具有良好的延性
各類結構構件是組成抗震結構體系的基本元件,每一個結構構件如都能設計成具有良好延性(變形能力),避免脆性破壞,則結構經受地震破壞會仍能修復使用。在規範中提出的“ 設防烈度可修”的設防目標,就是依靠提高的延性能力來達到;提出對構件和連線的要求,以及規範的全部抗震措施,便是為提高各類結構構件的延性能力而作的規定。

洛杉磯

美國洛杉磯北嶺大地震洛杉磯
洛杉磯(Los Angeles)是美國加利福尼亞州最大城市,美國第二大城市(僅次於紐約市),洛杉磯縣的縣治。洛杉磯是美國人口最稠密也最多樣化的地方,全球各地的人移民至此並使用224種不同的語言。洛杉磯是全面世界級城市之一。
洛杉磯於1781年由西班牙統治者Felipe de Neve所創建。它曾是西班牙的一部分。1821年墨西哥從西班牙贏得獨立,洛杉磯成為墨西哥的領土。1848年墨西哥在美墨戰爭中失敗,將加利福尼亞割讓給美國。1850年4月4日,洛杉磯正式建市。而5個月之後,加利福尼亞正式美國的一個州。
洛杉磯是全球文化、科技、媒體、經濟、國際貿易中心城市之一。洛杉磯擁有全球知名的各種專業與文化領域的機構,更是美國最重要的經濟中心,洛杉磯市及緊鄰的區域的GDP產值為全球第20名。洛杉磯也是全球流行文化的領頭城市,在大眾娛樂——諸如電影、電視、音樂方面構成了洛杉磯的國際聲譽和全球地位的基礎。

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《洛杉磯大地震》
故事梗概:
一名地質監測員,在美國南加里福克亞洲地質監測站觀測時,發現了可疑的斷層活動,向地質調查局舉報,引起了工作人員的注意。
克萊爾是一位頗有聲譽的地震學家,她擁有一個幸福美滿的家庭,和一份稱心如意的工作。洛杉磯是地震活躍的地方,隨時隨地充滿了危險性,但人們好像都習以為常,畢竟地震沒有造成過太大的損失。
經過地質局工作人員的核實和考察,證明了一場地震即將發生。克萊爾憑藉多年對地震學的研究,和大量的數據表明近日內將有大地震襲擊洛杉磯。她覺得應該儘快把這個訊息通過電視、廣播等方式告知人們,使人們能夠做好迎接災難的準備,贏得逃生的時間。
克萊爾立即向上級請示,因為克萊爾以前有過錯誤的預測,使人們陷入恐慌,經濟受到嚴重的影響,給洛杉磯帶來了巨大的損失,所以這一次上級要求在沒有確鑿的事實前,不能夠宣布。
這使克萊爾陷入兩難,她既怕預測的誤差,又擔心大家在毫無防備下喪命。她只能等候更多的信息出現。果然如她所料地震發生了,但震幅很小,對人們的生活沒有任何影響,人們還像以前一樣平靜的生活,人們對這樣的小地震已經屢見不鮮。
但接連幾天都發生了異常的事情,一連串的餘震使得井水上漲、油井的油壓變低、有害氣體泄漏。憑藉克萊爾的不斷觀察和經驗,確信這個城市正坐在一個大炸彈上,隨時可能毀滅。可怕的大地震即將無聲無息的來了,不知情的人們仍然平靜的生活著。
克萊爾再次向上級匯報,要求發出紅色緊急警報,讓人們儘快撤離。上級還在對地震的嚴重性進行研究。一名新聞記者得知內部訊息,緊急把大地震的信息通過電視告訴了人們,訊息一經發出洛杉磯變得人心惶惶,超市里瘋狂的搶購、機場簡直變成了瘋人院、交通堵塞。
正當人們四處逃竄時,大地震來了!先是一次5.7級的地震,沒過多久又一次地震達到了8級,火光沖天、被壞的橋樑建築不計其數、人們的屍體橫掃街頭,洛杉磯在數小時內整個城市陷入了癱瘓。幾十萬無家可歸的人們仍然受著地震的威脅。

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世界歷史上的大地震
1906年美國舊金山大地震
地震規模約8.1(ML),早期的報告中死亡人數約700人,但是最近的報告估計約3到4倍之多(約2000多人)。此次地震出現了大斷層(即聖安地列斯大斷層)斷層長度超過400公里,斷層兩側上下落差約為0.6公尺,最大水平相對位移達7公尺之多。
1923年日本關東大地震
震央在相模灣北岸(Sagami Bay),規模為8.2。地震發生剛好在中午,房屋多為木造,且自來水管破裂,以致引起極嚴重的火災,在相模灣沿岸還有海嘯侵襲,海嘯高度達11公尺,災情相當嚴重。關東地區南部的地盤隆起1至2公尺。東京地區有68,000人死亡,大部分死於火災;橫濱地區死亡人數約33,000人;房屋受震倒毀約 25,000棟,燒掉約45,000棟。
1960年智利大地震
規模約9.5(MW),為本世紀最大的地震。此次地震所引起的海嘯,曾侵襲日本東北地方太平洋岸,其海嘯高度高達6公尺,造成一千多人死傷或失蹤。
1976年中國唐山大地震
規模7.6,官方估計約250,000人死亡,在北京約有100人死於泥牆及磚房的倒塌。超過500,000人受傷。由於唐山是工業大城,所以災後對中國經濟的影響甚劇。
1989年美國洛馬普雷塔大地震
地震規模為7.1,造成約62人死亡,超過3700人受傷,使得12,000人無家可歸,並且造成60億美元的財產損失,中斷高速公路、水電管線、瓦斯管線、通訊及電力。
1994年美國洛杉磯北嶺大地震:
地震規模為6.7(MW),造成約58人死亡,將近9000人受傷,損失估計約200億美元。數百棟的公寓有嚴重的損害,直到今天,許多的屋主仍沒有能力去修建,使得某些建築物變成鬼鎮(ghost towns)。在交通運輸及維生系統也同樣造到極大的損壞。
1995年日本阪神大地震
發生在1995年1月17日,當地時間上午5時46分,規模為7.2。這次地震還引起火災以及土壤液化、地盤下陷等。總計有5502人死亡,約41500人受傷,住家房屋全毀將近10萬棟,半毀約107,0002棟,由於火災而燒毀的房屋數目為7608棟,災情相當嚴重。

歷次世界大地震

發生時間地震名稱發生時間地震名稱
1985年9月19日墨西哥城大地震1990年7月16日碧瑤大地震
1755年11月1日里斯本地震2001年1月26日印度新德里地震
1906年8月17日瓦爾帕萊索地震2005年3月28日印度尼西亞地震
1908年12月28日墨西拿地震1995年5月28日庫頁島大地震
1915年1月13日阿韋扎諾地震2002年3月26日阿富汗大地震
1923年9月1日關東大地震1999年8月17日土耳其大地震
1960年5月21日智利大地震1906年4月18日舊金山大地震
1897年6月12日阿薩姆邦地震2004年2月24日摩洛哥地震
2001年6月22日秘魯大地震2005年3月28日蘇門答臘地震
2009年3月9日瓜地馬拉地震1700年1月26日卡斯卡迪亞地震
1978年9月16日伊朗塔巴斯大地震1906年8月17日瓦爾帕萊索大地震
1988年12月7日亞美尼亞地震1906年8月17日古浪大地震
2005年2月22日伊朗大地震1994年1月17日北嶺大地震
2006年4月21日堪察加大地震1995年1月17日阪神大地震
2005年10月8日克什米爾大地震2004年12月26日印度洋大地震
2006年5月27日爪哇地震1959年8月15日恆春地震
2007年3月25日能登半島地震2007年7月16日越沖地震
1976年7月28日唐山大地震2008年5月12日汶川大地震
2010年1月12日2010年海地地震2010年2月27日2010年康塞普西翁地震
2011年3月11日3·11日本宮城縣海域地震1995年1月17日日本阪神大地震
1989年10月17日美國舊金山大地震1989年10月17日美國洛馬·普雷塔大地震
1994年1月17日美國洛杉磯北嶺大地震

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