（地质工程专业论文）南阳市区地震地质灾害评价与建筑物震害预测.pdf

摘要 地震灾害是影响城市发展进程的一种自然灾害，南阳历史上发生过6 5 级地震， 2 0 0 0 年4 月2 9 日曾发生4 7 级地震，造成了严重的损失，如何发现城市存在的地震危 险，并找出震害防御的薄弱环节，是做好研究区防御工作必不可少的一项任务。 本文结合中国地震局“十五 重点项目“我国若干城市震害预测与防御对策研究 项目“南阳市区震害预测与防御对策研究 课题的研究成果，通过对南阳市中心城区地 震地质灾害和各类建筑物、生命线工程进行调查，运用不同方法对研究区砂土液化、软 土震陷等地震地质灾害进行了分析，并对研究区建筑物和供水、供气等生命线工程地震 易损性进行了评估，在此基础上，开展了研究区地震地质灾害小区划，找出了研究区震 害防御薄弱环节，提出了相应的防御对策及建议。 首先，对研究区地震地质背景进行了分析，总结了研究区地质发展历程和地震活动 情况，对研究区范围内历史破坏性地震的时、空分布特征及对市区的影响，以及近期地 震活动的时、空分布特征，区域范围内地震构造及其第四纪活动性进行了分析。 其次，分析了研究区各类建筑物共13 0 5 项，合计7 2 2 万平方米的调查资料，按重 要建筑物、高层建筑物、样本建筑物进行了抗震结构的分析，并对供水、供气、供电等 生命线工程资料进行了分析。 再次，对研究区可以利用的6 1 个工程场地的钻孔资料，运用初判、详判等技术手 段，对研究区砂土液化、软土震陷等地震地质灾害进行了计算分析，做出研究区的地震 地质研究小区划。 对研究区的建筑物和生命性工程，运用结构易损性分析的确定性方法和 p u s h o v e r 分析法，进行了震害易损性计算，得出了研究区建筑物单体和群体在不同 烈度下的震害预测结果和供水、供气、供电、交通、通讯五个系统的震害预测结果，包 括结点的结构物和连线的易损性分析，以及系统功能失效预测。 最后，针对研究区的实际情况，提出了在防震减灾土地利用规划中划分抗震有利区、 抗震不利区和抗震危险区三类场地，并对今后研究区城市改造、供水、供电管网改造等 工作提出了建议。 关键词：地震地质灾害，震害预测，防御对策，南阳市区 a b s t r a c t e a r t h q u a k ei san a t u r a ld i s a s t e rw h i c ha f f e c t st h eu r b a nd e v e l o p m e n tp r o c e s s n a n y a n g o c c u r r e da ne a r t h q u a k e 诃mm s 6 5i nh i s t o r ya n da ne a r t h q u a k e 晰t l lm s 4 7o na p r i l2 9 ， 2 0 0 0 t h e yc a u s e ds e v e r ed a m a g e h o w t of e n dt h ee x i s t e n c eo fc i t i e ss e i s m i ch a z a r da n dt o f i n do u tt h ew e a kl i n k si ne a r t h q u a k ed i s a s t e rp r e v e n t i o ni sa ne s s e n t i a lt a s kt od od e f e n s e w o r kw e l li nt h es t u d ya r e a t h i sp a p e rb a s e so nt h er e s e a r c hr e s u l t so fs u b j e c to f ”t h eu r b a ns e i s m i cd i s a s t e r p r e d i c t i o na n dp r e v e n t i o nc o u n t e r m e a s u r e sr e s e a r c hi nn a n y a n g ”，w h i c hi sap r o j e c to ft h e c h i n as e i s m o l o g i c a lb u r e a u s ”t e n t hf i v ey e a rp l a n ”p r i o r i t yp r o j e c t s ，”t h es e i s m i cd i s a s t e r p r e d i c t i o na n dp r e v e n t i o nc o u n t e r m e a s u r e sr e s e a r c hi ns e v e r a lc i t i e so fc h i n a ”t h r o u g ht h e i n v e s t i g a t i o no ns e i s m i cg e o l o g yd i s a s t e r ，v a r i o u st y p e so fb u i l d i n g sa n dl i f e l i n ee n g i n e e r i n g i i lc i t yp r o p e ro fn a n y a n g ，i tu s e sd i f f e r e n tm e t h o d st oa n a l y z et h es a n dl i q u e f a c t i o n ，s o f ts o i l s e i s m i cs i n k i n ga n do t h e rs e i s m i cg e o l o g yd i s a s t e ra n da s s e s st h eb u i l d i n g s ，w a t e rs u p p l y , g a s s u p p l ya n do t h e rs e i s m i cv u l n e r a b i l i t yo fl i f e l i n ee n g i n e e r i n gi nt h es t u d ya r e a o nt h i sb a s i s ， t h ea u t h o rc a r r i e so u tas m a l ld i v i s i o no fs e i s m i cg e o l o g yd i s a s t e ri nt h es t u d ya r e a , f i n d so u t t h ew e a k n e s s e so fe a r t h q u a k ed i s a s t e rp r e v e n t i o na n dp u t sf o r w a r dt h ec o r r e s p o n d i n g d e f e n s i v ec o u n t e r m e a s u r e sa n ds u g g e s t i o n s f i r s t ，t h e a u t h o ra n a l y z e st h es e i s m i c g e o l o g i c a lb a c k g r o u n do ft h es t u d ya r e a , s u m m a r i e st h eg e o l o g i c a ld e v e l o p m e n tp r o c e s sa n ds e i s m i ca c t i v i t i e so ft h es t u d ya r e a , a n d a n a l y z e st h eh i s t o r i c a ld e s t r u c t i v ee a r t h q u a k e si nt i m ea n ds p a c ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s a n di t si m p a c to nu r b a na r e a si nt h es t u d ya r e a , a sw e l la st h er e c e n te a r t h q u a k ea c t i v i t yi n t i m ea n ds p a c ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ，t h ee a r t h q u a k ef r a m e w o r kw i t h i nt h er e g i o na n d i t sq u a t e r n a r ya c t i v i t y s e c o n d ，t h ea u t h o ra n a l y z e st h es u r e yd a t ao fv a r i o u st y p e so fb u i l d i n g sf o rat o t a lo f 13 0 5i t e m s ，7 2 2m i l l i o ns q u a r em e t e r si nt h es t u d ya r e a a c c o r d i n gt ot h ec l a s s i f i c a t i o no f i m p o r t a n tb u i l d i n g s ，h i g h r i s eb u i l d i n g sa n dt h es a m p l eb u i l d i n g s ，t h ea u t h o ra n a l y z e st h e s e i s m i cs t r u c t u r e h ea l s oa n a l y z e sw a t e rs u p p l y , g a ss u p p l y , e l e c t r i c i t ys u p p l ya n ds oo n l i f e l i n ee n g i n e e r i n gm a t e r i a l t h i r d ，谢mt h e6 1p r o j e c ts i t e sb o r e h o l ed a t ao ft h es t u d ya r e a , t h ea u t h o ru s e l i p r e l i m i n a r yj u d g e m e n t ，d e t a i lj u d g e m e n ta n do t h e rt e c h n i c a lm e a n st oc a l c u l a t ea n da n a l y z e t h es a n dl i q u e f a c t i o n , s o f ts o i ls e i s m i cs i n k i n ga n do t h e rs e i s m i cg e o l o g i c a ld i s a s t e r sa n d c a r r yo u tas m a l ld i v i s i o no fs e i s m i cg e o l o g yd i s a s t e r f o rt h eb u i l d i n ga n dl i f ep r o j e c to ft h es t u d ya r e a , t h ea u t h o ru s e st h ed e t e r m i n i s t i c m e t h o d so fs t r u c t u r a lv u l n e r a b i l i t ya n a l y s i sa n dp u s h o v e ra n a l y s i st o c a l t yo u tt h e v u l n e r a b i l i t yo fe a r t h q u a k ed a m a g ec a l c u l a t i o n , o b t a i n st h ee a r t h q u a k ed a m a g ep r e d i c t i o n r e s u l t so f s i n g l ea n da l s og r o u pb u i l d i n g si nd i f f e r e n ti n t e n s i t ya n dt h ep r e d i c t i o nr e s u l to ft h e s y s t e mo fw a t e r , g a s ，e l e c t r i c i t y , t r a n s p o r t a t i o n ，c o m m u n i c a t i o n si nt h es t u d ya r e a i ti n c l u d e s t h ev u l n e r a b i l i t ya n a l y s i so ft h en o d a ls t r u c t u r e sa n dc o n n e c t i o na n d t h ef a i l u r ep r e d i c t i o no f s y s t e mf u n c t i o n s f i n a l l y , f o rt h ea c t u a ls i t u a t i o no ft h es t u d ya r e a , t h ea u t h o rp r o p o s e st od i v i d et ot h r e e s i t e so fa n t i s e i s m i cf a v o r a b l ez o n e ，a n t i s e i s m i cu n f a v o r a b l ez o n ea n da n t i s e i s m i cr i s kz o n e i nl a n d _ u s ep l a n n i n go f e a r t h q u a k ed i s a s t e rr e d u c t i o n ，a n da l s op r o p o s e st h es u g g e s t i o nf o rt h e f u t u r ew o r ko fu r b a nu p g r a d i n g ，w a t e rs u p p l y , e l e c t r i c i t ys u p p l yn e t w o r kt r a n s f o r m a t i o ni nt h e s t u d y a r e a k e yw o r d s ：st h ee a r t h q u a k ei n d u c e dg e o l o g i c a ld i s a s t e r , e a r t h q u a k ed a m a g ep r e d i c t i o n ， d e f e n s es t r a t e g y , n a n y a n go r b a n 长安大学工程硕士学位论文 1 1 选题背景及研究意义 第一章绪论 我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，地震强度大、分布广、频率高、损失重。 上世纪全球大陆7 级以上地震有3 5 发生在中国；新中国成立6 0 年来，地震造成的死亡 人数高达3 6 万人，比其他各类自然灾害造成死亡人数的总和还多。2 0 0 8 年汶川8 0 级 特大地震、2 0 0 9 年1 月1 3 日海地7 3 级、2 月2 7 日智利8 8 级等大地震的发生的频次 较此前数十年明显增多，出现了类似上世纪前半叶的强震活动特征，显示近年来全球地 震活动十分活跃。 1 1 1 选题背景 2 1 世纪初，中国大陆将依然处于唐山地震后新的地震高潮时期，种种迹象表明未来 十年尺度内我国地震形势非常严峻。2 0 世纪以来，吉林珲春和台湾等地的7 级以上深源 地震后的十年内，中国东部及近岸滨海区均有多次6 级以上强震与之相呼应，特别是 2 0 0 8 年四川汶川8 0 级地震的发生，更是造成了死亡8 万余人的重大灾害，加上仪器记 录到的、具有一定中长期前兆特征的中小地震活动曾多次出现在河南、内蒙古、北京、 安徽、广东和福建等省市，这些地区的地震环境和未来十年尺度的地震形势值得高度关 注。本文就是在对研究区地震地质情况进行分析的基础上，通过调查各类建筑物现状， 对地震可能引发的砂土液化、地裂缝以及建筑物破坏等地震灾害进行研究，对研究区地 震地质灾害及建筑物在地震发生后的破坏进行易损性分析，并完成本论文。 1 1 2 研究意义 地震是对我国可持续发展具有巨大破坏作用的自然灾害，其破坏性是多层次、多方 面的，包括造成的工程场地砂土液化、地裂缝等地震地质灾害，建筑物、构筑物、生命 线工程结构破坏和功能失效，人员伤亡，经济损失，引起区域经济的暂时停顿、社会的 动荡不安，甚至影响到整个城市与社会发展的进程。 1 2 震害预测研究现状 震害预测是对研究区域范围内的地震危险性进行分析，计算预测重要建筑物、高层 建筑、生命线工程等在地震中的破坏情况，估计地震所造成的人员伤亡和经济损失，并 对可能发生的地震，以及由地震所引起的火灾、爆炸等次生灾害进行损失估算，找出城 第一章绪论 市高危害区域及抗震薄弱环节；并在此预测基础上，针对未来可能发生的地震灾害，制 定出防御与减轻地震灾害的对策，提出防灾规划建议和震后应急辅助决策意见。 1 2 1 国外研究现状 目前国际上各个国家对地震灾害防御工作都非常重视，美国、日本、印度、台湾等 国家和地区相继开展了针对城市未来可能发生的破坏性地震的震害预测及防御对策方 面的研究，比如美国为减轻地震灾害的现状，采取由早期的理论性研究转变到应用性的 研究，由单一的灾害管理体制转变到综合的灾害管理，由单灾种学科的研究转到各灾种 的综合研究，由以灾后研究为主的阶段转变到研究灾害发生发展的整个过程。美国在上 世纪8 0 年代就编制了房屋建筑和生命线系统的震害预测方法，在此基础上，又针对生 命线系统编制了震害预测方法，运用这些技术，美国在全国开展了大量的城市震害预测 和对策研究工作，建立了信息管理系统，在有些城市的工作中，专家根据城市特点在标 准方法基础上补充或改进，应用了最新研究成果。在过去的二十年中，美国有三十多个 城市和地区相继开展了地震损失预测工作。 世界上最早进行震害预测研究的国家是日本。日本作为一个地震多发国家，采取了 多项措施加强城市防御地震灾害的能力，在1 9 9 5 年阪神地震发生后，对众多地震多发 城市及周边城市进行了地震灾害预测与防御研究工作，建立了地震灾害预测及震灾快速 评估系统，提高了城市面对突发地震灾害的准备和应急能力，同时针对日本建筑的特点， 对新建的建筑物工程进行了防震加固措旌，对未来可能发生地震的地区加强了防范，一 旦发生地震，尽可能减少所造成的人员伤亡和财产损失。在建筑物震害预测分析方面， 早在1 9 3 3 年就由m o n o n o b e 建立了地震动水平及垂直振动与房屋的破坏关系，随后由 k o b a y a s h i ( 1 9 6 9 ) 、k a g a m i ( 1 9 7 1 ) 及m i y a n o ( 1 9 8 2 ) 参考了m o n o n o b e 的方法，研究过地 震动与建筑物的破坏关系。m o c h i z u k i ( 1 9 7 8 ) 参考m o n o n o b e 的方法研究地震动和地形 特性与建筑物的破坏关系，建立了地震动及地形与结构损失率的关系。 相对来说美国对此研究的较晚一些，m a r t e l ( 1 9 6 5 ) 首先提出了破坏概率矩阵的思 想，直到7 0 年代，才由麻省理工学院的w h i t m a n ( 1 9 7 3 ) 明确提出了破坏概率矩阵，并 以一个表的形式综合描述平均损失率和破坏率。八十年代联邦紧急事务管理署( f e m a ) 提出了对现有单体建筑物抗震性能评价的方法a t c - 1 3 、a t c - 1 4 ，九十年代提出h a z u s 9 7 ( 1 9 9 7 ) ，该项目把地震危险性分析的地震动峰值加速度和反应谱等地震动参数的结果 用于结构易损性分析进而开展了基于地震动参数的地震破坏及损失预测研究。 2 长安大学工程硕士学位论文 在减轻地震灾害领域，各国在继续加强工程抗震的同时，下大力气进行灾害预评估 及应急系统的研制建设。目前建立紧急灾害管理与为政府服务的应急指挥决策系统已成 为各国政府减轻自然灾害造成损失的努力方向。 1 2 2 国内研究现状 我国在大量震害资料、抗震研究和实验工作的基础上，从8 0 年代末开始研究适合 我国国情的房屋震害预测方法，如砖砌体、内框架、底框架房屋的震害预测方法，根据 震害资料建立农村房屋的震害预测方法等，对高层建筑和复杂的生命线结构采用了从地 震反应计算、抗震规范验算和经验统计预测等详略程度不同的震害预测方法，这些方法 在大城市防震减灾示范研究项目中得到广泛应用和检验。“八五”期间中国地震局开展 了天津、开封等多个城市震害预测和应急对策研究，同时由国家自然基金设立的重大项 目“g i s 与工程减灾基础研究”，并选择了镇江、汕头、鞍山和唐山四个示范进行了 综合减灾研究，开始了g i s 应用于震害预测研究。 “九五 期间，中国地震局开展了“9 5 0 6 示范项目研究，先后在乌鲁木齐、自 贡、大连、天津塘沽、合肥、泉州、南安、漳州、福州、泰安、东营、厦门等1 2 个城 市开展了震害预测及防震减灾对策研究工作，先后建立了城市震害预测与防震减灾计算 机信息管理系统，项目制定了工作大纲，并利用g i s 技术，建立了城市社会地理、地震 地质构造、地震活动性、地震小区划、房屋建筑、生命线系统、次生灾害源、人口、经 济财产、物资需求与对策信息等详尽的防震减灾专业与基础地理信息数据库，其中防震 减灾专业数据库包含房屋建筑、生命线系统的震害预测和结果，人员伤亡和经济损失的 估计，地震高危害小区和震前预防、震时救灾分析和对策等，同时，系统还不同程度的 开发了多项相关震害预测与评估的分析模块。此外，首都圈( 包括北京市、天津市和河 北省) 也开展了地震应急快速响应系统的研究，包括城市震害快速评估系统和辅助决策 系统，与国外同类技术相比，我国在地震背景资料、城市基础设施信息与数据管理、地 震灾害对策等方面具有特色，在某些方面具有领先地位。 相关部门在总结“九五 城市震害预测与防震减灾对策研究的基础上，制定了中华 人民共和国国家标准“地震灾害预测及其信息管理系统技术规范 ( g b t 1 9 4 2 8 2 0 0 3 ) ， 对震害预测工作的内容、技术路线和要求、成果显示等各个方面作了详细的规定，是多 年研究和实践的总结。 “十五 期间，福建省人民政府和福建省地震局又开展了长乐市、福清市、晋江市、 3 第一章绪论 龙岩市、蒲田市、永安市和石狮市等7 个城市的震害预测与防震减灾对策研究项目，积 累了城市震害预测与防震减灾对策研究及相关的防震减灾信息管理与辅助决策系统建 设的技术、方法等，中国地震局“十五重点项目设立了“我国若干城市震害预测与防 御对策示范研究项目”，在1 5 个大中城市进一步开展城市震害预测与防御对策的示范研 究，以总结我国大中城市目前防震减灾的经验。 在我国震害预测研究分析工作中，首次系统提出震害预测研究方法的是国家地震局 工力所杨玉成研究员( 1 9 8 2 ) 提出的以抗震强度为主因子的二次判别模式，对多层砖房 进行易损性分析；机械工业部陶立谋等( 1 9 8 5 ) 提出了单层工业厂房的震害预测方法一 多因素树状判别图；随后，寥书堂、龙明英、陈寿光等分别提出了单层空旷砖房、多层 钢筋混凝土内框架房屋的弹塑性动力分析及震害预测方法，这些方法是我国最早提出的 单体震害预测方法。其后提出的较有影响的单体预测方法有：尹之潜( 1 9 8 2 ，1 9 8 5 ， 1 9 8 7 ，1 9 8 8 ，1 9 9 0 ，1 9 9 1 ，1 9 9 4 ) 研究员及其研究小组系统提出了建筑物及设施的地震 易损性分析方法；李荷( 1 9 8 4 ) 等的多层砖房逐步判别法；吴玉才( 1 9 8 5 ) 等的单层工 业厂房回归分析模式；其他提出单体分析方法的还有金国梁( 1 9 8 5 ) 、高小旺( 1 9 8 7 ) 、 苏文藻( 1 9 8 8 ) 等等。 1 3 本文研究的主要内容 本文的研究是结合中国地震局“十五 重点项目一“我国若干城市震害预测与防御 对策示范研究项目”在南阳市开展的子项目完成的，研究的主要内容包括以下几点： 1 研究区及其邻区地震环境综合评价； 2 研究区地震地质灾害分析及小区划； 3 研究区建( 构) 筑物震害易损性分析； 4 研究区生命线工程及相关建筑物、网络节点、系统网络及系统功能震害易损性分 析； 5 划分出研究区抗震不利和有利场地，提出基于防震减灾的土地利用规划建议； 6 指出研究区的建( 构) 筑物和生命线系统抗震的薄弱环节及抗震措施。 1 4 本文研究技术路线 为完成以上研究内容，根据如下技术路线开展工作。 4 长安大学工程硕士学位论文 图1 1 技术路线图 5 第二章研究区地震地质灾害背景及震害预测调查 第二章研究区地震地质灾害背景及震害预测调查 2 1 南阳市概况 南阳古称宛，位于河南省西南部( 图2 1 ) ，总面积2 6 6 万平方公里，总人口1 1 0 0 万，在河南省1 8 个省辖市中面积最大、人口最多。南阳北靠伏牛山，东扶桐柏山，西 依秦岭，南临汉江，为三面环山、南部开口的盆地，因地处伏牛山以南、汉水以北而得 名。 南阳现辖一市两区十县，气候属北亚热带大陆性季风气候。为豫西南地区的政治、 文化、经济中心，国家重要交通枢纽之一。中心城区规划范围为：北起独山冯楼村南， 南至白河南皇杜庄，南北长约1 1 公里；西起十二里河东岸，东到南阳机场，东西长约 1 2 公里，共1 2 0 平方公里。 图2 1 南阳市位置图 南阳市区被一条东西向的白河分成南北两部分，南部相对较小，主要部分都在河北 翟 长安大学工程硕士学位论文 面，该市从分布地域上分，大致可分东西两部分：宛城区和卧龙区。卧龙区总面积1 0 0 7 平方公里，总人口8 7 万，区人民政府位于七一路东；宛城区总面积8 8 0 平方公里，人 口8 0 万，区人民政府位于建设路。 本项目工作范围是南阳市中心城区( 两区中的城区建成部分) 。研究区现有建成面 积6 0 平方公里，人口6 5 万人( 图2 2 ) 。按照河南省人民政府批准实施的南阳市中心 城区总体规划，到2 0 1 1 年，南阳市中心城区建成面积将为7 5 平方公里，人口达到7 5 - 8 0 万人。 2 2 、地震地质环境 图2 2研究区范围 2 2 1 研究区地震地质构造分布 研究区域内涉及3 个一级大地构造单元，即华北准地台、杨子准地台和秦祁褶皱系。 其中华北准地台是最为活动的构造单元，但其南部活动性又相对较弱；秦祁褶皱系虽属 强烈活动的构造单元，但其东段又相对稳定，扬子准地台是其中较稳定的单元，特别是 北部地区稳定性更好。可见，从所处的大地构造部位而言，整个区域没有7 级以上地震 发生。 从地球物理场方面看，区域内重磁异常和地壳厚度三者有较好的一致性，且与地震 7 第二章研究区地震地质灾害背景及震害预测调查 的空间分布有较好的对应关系。区内存在北西、北西西、近东西向的重、磁异常梯度带 和地壳厚度转折带，发生的地震多与这些异常带有关。 新构造时期，区域内不同地区构造运动强烈程度，断裂活动的方式、地震活动等方 面有着明显的差别。根据这些差异，本区域划分出3 个一级新构造单元和1 2 个二级构 造单元。根据两级构造单元活动特征及其与地震的关系分析，二者有密切的联系：一、 二级新构造分区界线是地震发生的主要场所，凹陷内下沉最强烈的部位是地震发生的场 所，如南阳发生的6 5 级地震与该区的强烈下沉有关；凸起内局部下沉的部位也是地震 发生的场所，如太康凸起上的两个局部下沉区历史上发生了许昌6 级和荥阳5 级地震。 区内强震的发震断裂主要为晚更新世以来活动的北西一北西西向活动断裂，主要包 括有朱阳关一南阳一信阳断裂、华北断块南缘断裂、鲁山一漯河一太和断裂、双河一白河一谷 城断裂等。结合大华北地区的地震构造进行分析，上述诸断裂构造具有发生6 0 , - - 6 9 级地震的背景。而北北东向或近东西向的断裂主要对孕震部位有影响，即北西一北西西 向断裂与北北东向断裂的交汇部位是发生强震的有利部位。许多中强地震的发生与隐伏 的早、中更新世断裂有关。 综上所述，研究区地震构造背景复杂，活动断裂比较发育，是新构造活动较强烈的 地区。研究区具有发生中强以上地震的构造背景。 2 2 2 研究区地质构造演变过程 研究区主要在华北断块区域内，而中一新生代地质时期是华北断块区地质构造发展 的重要阶段。在此阶段强烈的地壳运动伴随着深部的岩浆活动( 侵入和喷发) ，古老的 基底断裂再次活动( 水平和垂直错动) ，产生块状隆起和断陷。中生代末至古近纪，上 地幔物质上涌，沿着基底断裂形成地幔隆起。新近纪至第四纪的构造发展基本上是前期 的延续。华北平原、河淮平原在中生代次级坳陷内发育古近纪的沉积，隆起区缺失。新 近纪时期华北平原形成了统一的大盆地，直至第四纪仍在断续沉降。新近纪沉积物以陆 相碎屑建造为主，一般沉积厚度为5 0 0 7 0 0 m ，最厚可达数千米。第四纪时期平原内广 泛发育河湖相碎屑沉积物，一般厚度1 0 0 4 0 0 m 。 新生代构造运动在华北断块区的表现特征为大范围的断块运动，形成大面积的隆起 与凹陷。断裂活动十分活跃，它们控制着大小隆起和沉陷区的边界，大量的新生代玄武 岩喷发与断裂活动密切相关，而华北断块区新生代褶皱变形微弱。 秦岭造山带是在中元古代华北断块结晶基底的裂陷作用下分离出来的，在裂陷的基础 8 长安大学工程硕士学位论文 上，经过加里东旋回、华力西旋回和印支旋回的地槽型沉积，直到三叠纪中、晚期才变质 转化为褶皱带。进入燕山期，北西向或北西西向断裂活动加剧，中酸性岩浆大规模地侵入 并发生大面积的同化作用。白垩纪，北西西向和北西向断裂控制的断陷盆地边下沉边接受 沉积，同时火山喷溢作用不断发生，形成了白垩纪火山岩、沉积岩相间的地层。较大的断 陷盆地有罗山一潢川凹陷、南阳盆地、西峡盆地、襄樊盆地等。新生代强烈沉陷作用主要发 生在桐柏山和大别山北麓，其中罗山一潢川凹陷新生界沉积厚度为1 0 0 0 - - 2 0 0 0 m ，南阳盆地 达4 0 0 0 m 。新近纪以来，罗山一潢川凹陷消失，而南阳盆地仍继承性下沉，新近系和第四系 厚达1 0 0 0 余米。 区域西南部的江汉盆地在早白垩世开始发育，经多期发展为中、新生代断陷盆地。 新构造期以来，江汉盆地以总体间歇性坳陷沉降为主，因而在新、古近系之上不整合分 布着第四纪河湖相、冲洪积相和边缘山麓相地层，一般厚1 5 0 - - 一2 0 0 m ，最厚3 0 0 m 。新近 系和第四系厚度最大达8 0 0 m 以上。 南阳盆地为三面环山向南开口的新生代山间盆地。盆地受东西向构造与北东向构造 的控制，呈不对称形态东西向展布，发生时代为古近纪，结束时代为新近纪。研究区及 其邻近地区所处构造部位，既有东西向构造带的形迹，又有北东向复合构造的特点。构 造特征主要表现为凹陷的不对称性，即盆地南深北浅，向南倾斜，北部出现斜坡带。新 生界地层有北薄南厚的规律。 研究区在喜马拉雅运动以前漫长的地质历史中，主要处于近南北向的水平挤压应力 场中，使区域构造线大致呈北西西向展布。由于经历了加里东、华力西、燕山运动大规 模的岩浆侵入及其以后大面积的第四纪地层覆盖，使区内构造形迹的完整性遭到了不同 程度的破坏。 2 3 、研究区地震活动概况 研究区处在我国大华北地区，该区是我国历史上经济和文化较为发达的地区，历史 地震记录较为完整可靠，这些地震记录都收入了中国地震简目之中。在本地区，现代仪 器记录地震也较为完整可靠。研究区及邻区自公元元年至2 0 0 9 年底共记载m s 4 7 级 地震1 9 次，其中4 7 - 4 9 级地震9 次，5 0 - - 5 9 级地震7 次，6 0 - - 6 9 级地震3 次。 最大为4 6 年1 0 月2 3 日河南南阳6 5 级地震。1 9 7 0 - - 2 0 0 9 年1 2 月仪器共记录到m s 2 0 级地震6 3 4 次，其中2 0 - 2 9 级地震5 4 1 次，3 0 3 9 级地震8 2 次，4 0 - - 4 9 级地震1 0 次，5 0 - 5 9 级地震1 次，该区域没有发生大于6 0 级的地震( 图2 3 ) ，最 9 第二章研究区地震地质灾害背景及震害预测调查 大为1 9 7 3 年1 1 月3 0 日淅川m s 5 0 级地震。 南阳市及临区地震震中分布图 图2 3 研究区及邻区历史地震分布图( m s 3 0 ) 区域内，1 4 世纪以前强震记载不全，只有3 次，最大地震为南阳6 5 级地震，1 4 世纪以后，强震记载较齐全，共发生m 6 0 级地震2 次。1 4 0 0 年以来，本区域基本可 分为两个地震活跃期，第一个活跃期为1 5 2 0 一1 6 3 9 年，第二个活跃期从1 8 2 0 年起至今， 区内第二个地震活跃期目前尚未结束，仍处于能量剩余释放阶段( 图2 4 ) 。 一 8 冉 7 d 国 5 日 伯 3 0 2 0 i 国 图2 4 区域历史地震m - - t 图( m 4 7 ) 2 4 、研究区建筑物现状 建筑物抗震性能调查是震害预测工作的基础工作，直接关系到易损性分析的精确 1 0 长安大学工程硕士学位论文 性，一般来讲，调查时根据结构物的重要性及结构宏观尺度，将建筑物分成三个不同层 次，分别进行不同程度的调查：1 ) 、对重点建筑物进行详细调查；2 ) 、对一般建筑物对 不同结构类型进行按比例抽样进行调查( 规范要求8 - 1 1 为宜) ；3 ) 、对工作区内的建筑 物逐栋普查。 2 4 1 研究区建筑物普查情况 建筑物调查，首先按街道办事处分片，并初步落实每片的房屋大体数量和基本情况， 确定每个居委会( 村) 普查和详查的范围。至少取1 4 具有代表性的居委会( 村) 逐栋 调查，填写普查表；对重要建筑物和生命线系统中的枢纽建筑详细调查，填写详查表。 建筑物分为七类：多层砌体房屋、多层钢筋混凝土房屋、内框架和底层框架房屋、单层 空旷房屋、单层工业厂房、独立烟囱及水塔。卧龙区建筑物普查共计5 1 8 项，总建筑面 积约9 0 万平方米( 8 9 3 2 2 5 m 2 ) ；宛城区资料共计7 8 5 项，总建筑面积约6 3 2 万平方米 ( 6 3 2 9 2 3 1 m 2 ) 。两个区合计共有1 3 0 5 项，合计7 2 2 万平方米。 为了更精确地估计研究区在地震作用破坏下的破坏和损失，对研究区所有建构筑物 的抗震性能进行了一次普查，并将普查区内建构筑物按街道自然划分进行分区，共分了 4 2 个区，总占地面积约7 0 平方公里，建筑物1 5 8 5 5 幢，6 6 4 5 2 6 0 平方米，其分布如图 2 5 所示。 图2 5 研究区建筑物调查分区图 1 l 第二章研究区地震地质灾害背景及震害预测调查 2 4 2 、重点建筑物抽查情况 调查分室内和室外两部分工作内容。室内工作主要调查了规划局档案馆、建委、对 预先选取的重要建筑物设计图纸进行了基础数据采集、还根据各种不同结构物按一定比 例进行了抽查，同时采集基础数据。室外工作主要是现场勘查建筑物和生命线工程的使 用现状。 2 4 2 1 、重要建筑物详查 详查是指逐栋收集房屋的有关数据和资料，包括场址、结构、使用状况等数据。根 据规范要求，乙级工作要求对重要建筑物和样本建筑物采用详查，并在建筑物分布图中 逐栋显示重要建筑物的分布及预测结果。 重要建筑物指三类：党政机关、抗震救灾指挥部等部门的主要办公楼；公安、消防、 医疗救护、学校、影剧院等单位的主要建筑物；生命线工程的重要建筑物，水厂、电厂、 变电站、通讯中心、火车站、汽车站、航空港等；另外高层建筑因为其形体巨大，有的 虽非重要政府部门，但是在人们的生活中或城市形象中影响较大因此也参照重要建筑物 对其抗震性能进行详查，逐栋给出易损性分析结果并在结构物分布图中显示位置。还有 一些样本建筑物也进行了逐栋详查。 详查建构筑物总数为5 3 1 幢，采集图纸和照片共4 1 2 1 份。其中重要建筑物3 9 幢， 建筑面积3 9 万平方米( 表2 1 ) 、高层建筑物2 4 幢，建筑面积2 8 万平方米，( 表2 2 ) ， 合计2 ，2 0 3 ，9 6 5 平方米。按结构分：框架结构的有1 6 5 幢，建筑面积1 0 2 万平方米 ( 1 ，0 2 1 ，9 5 8 平方米) ；砖混结构的有3 6 6 幢，建筑面积1 1 8 万平方米；其他构筑物结构 的有2 0 幢，建筑面积7 3 ，9 7 2 平方米。 表2 1 部分重要建筑物主要建筑参数 总建筑面积 n o 建筑物名称 层数结构长( 米)宽( 米)高( 米)平面形式 建设年代 ( 平方米) 1市委办公楼 8 框架 4 2 81 8 63 5 5 3 1 3矩形 1 9 9 7 2市政府办公楼 4 框架 3 81 51 52 2 8 0不规则 1 9 8 7 3 公安指挥大楼 2 0剪力墙 4 2 8 2 2 5 7 3 41 2 5 0 8矩形 1 9 9 8 4 电力调度大楼 2 5 框剪 5 2 2 83 8 68 7 6 3 1 5 0 8 6近似圆形 2 0 0 2 5 市中行营业楼 1 2 框架 3 9 2 1 8 5 2 87 0 0 0矩形1 9 8 9 1 2 长安大学工程硕士学位论文 6 人民银行营业楼 6 框架 3 9 21 8 52 7 92 0 0 0 规则矩形 1 9 8 9 7 中心医院综合楼 8框架 7 8 0 2 2 8 2 43 0 89 3 4 0工形1 9 9 8 8 市中心血站1 号楼 6砖混5 2 0 92 9 1 51 8 66 4 0 9 工形 2 0 0 l 9 第一医院门诊楼 1 0 框架 3 62 03 86 7 4 0 t 型1 9 9 5 1 0火车站候车室5框架7 83 54 26 3 0 0矩形1 9 7 0 1 9 9 0 1 l 南阳汽车站站房 2 框架 4 03 88 24 9 5 0 矩形 1 9 9 9 1 2 南阳影剧院 3框架5 9 6 42 9 0 41 54 0 2 2规则矩形1 9 9 2 1 3 大统百货 6 框架 6 53 22 04 9 6 0 l 形 2 0 0 3 1 4电视台办公楼 9 框架 2 2 2 03 83 8 7 0规则矩形1 9 9 5 表2 - 2 部分高层建筑物主要建筑参数 长 宽高度总建筑面积建设 n o 建筑物名称层数结构平面形式 ( 米)( 米)( 米)( 平方米)年代 l金凯悦饭店2 1 筒中筒 2 2 82 2 87 24 7 8 0正方形2 0 0 2 2 建国酒店 2 0 框架 4 52 15 82 0 0 0 0 矩形 2 0 0 2 3 梅溪宾馆 1 6 框剪 4 2 61 6 85 5 21 2 5 0 0 规则矩形 2 0 0 1 4 豫宛宾馆 1 7 筒中筒2 2 2 07 09 2 7 7 正方形 1 9 8 9 5 鸿雁大厦 1 8 框剪 3 21 96 81 1 5 0 0 矩形 1 9 9 8 6 烟厂高层住宅 2 1 框架6 2 1 56 81 9 5 0 0 矩形 1 9 9 9 7 工商银行营业楼 1 7 框剪2 5 3 2 2 66 61 2 0 0 0 矩形 2 0 0 2 8 万正广场综合楼 2 1 框架 6 21 56 81 9 5 0 0 矩形 1 9 9 9 9 中光厂永安大厦1 8框架9 6 4 22 4 2 55 8 21 6 0 6 4条形式2 0 0 4 1 0南阳市龙中信用社1 8框架2 3 92 4 36 7 77 0 0 1 规则矩形 1 9 9 6 龙信大厦 第二章研究区地震地质灾害背景及震害预测调查 2 4 2 2 、样本建筑物详查 在选择样本时充分考虑了建筑物的代表性，就是尽量选择量大面广的，从中抽取最 有代表性的数栋建筑物来进行详查，并且各种不同结构物按一定比例抽查。 共详查了4 4 7 幢样板建筑物，建筑面积1 7 9 万平方米的各类结构。在采集的基础数 据中，包括了结构信息和具体位置、使用现状等等详细资料。 研究区建筑数量最多的就是砌体房屋，这类房屋分成两类，一类是经正规设计审核 通过的居民住宅楼，这类建筑往往成片建筑，结构相同，而且同时建设，如右图。这类 房屋在八九十年代大量建设，成为南阳市居民的主要住宅形式。 还有一类砌体结构是没有经过正规设计的居民自建房，这些房子数量很多，一般在 - - n 四层，形状各异，一般分布在研究区周围及广大郊区。这些大小不规整、建筑形式 各异的建筑物在南阳占有相当数量，虽然他们也是砌体结构，但是为了区别于如上所述 的经过设计的多层砌体结构，我们把它们从多层砌体中分离出来，称为“民居 。它们 有如下一些特点：1 ) 层数从单层到五层都有，单层的一般都是二三十年前建的砖木结 构坡屋面房屋，近二十年建的多为- n 四层的砖混结构，而且由于各家的考虑不同，显 得错落有致；2 ) 外墙厚度不同。从2 4 0 到1 2 0 的都有，其中有一种2 0 0 厚( 两平一皮 的砌筑方法) 的比较普遍，实践证明，这种砌筑方式咬合较差，不利抗震；3 ) 随意加 层现象比较多。有的在原来一层的基础上加上一层，成为二层楼，有