地震等級(jí)與設(shè)防烈度的關(guān)系

1、地震等級(jí)與設(shè)防烈度的關(guān)系每次地震發(fā)生，可能很多人都會(huì)有類似的問(wèn)題。有時(shí)候，有些媒體也會(huì)在 這里犯一些錯(cuò)誤，被大家詬病為不專業(yè)。當(dāng)然，這些東西也挺復(fù)雜的， 媒體搞混了也正常。一地震震級(jí)地震震級(jí)是某次地震的屬性，某個(gè)地震只會(huì)有一個(gè)震級(jí)。比如1995年阪 神大地震是矩震級(jí)6.8，2008年汶川大地震是矩震級(jí)是7.9。注意到，可能對(duì)于某次地震，不同媒體的報(bào)道有所不同，那是因?yàn)樗麄儾?用了不同的震級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由于歷史原因，不同的專家學(xué)者發(fā)明過(guò)不同的震級(jí) 標(biāo)準(zhǔn)，比如里氏震級(jí)、面波震級(jí)、體波震級(jí)等等。比如說(shuō)，有些國(guó)內(nèi)官方 媒體采用的就是面波震級(jí)，所以2008年汶川大地震的震級(jí)為面波震級(jí)8.0。 目前大家認(rèn)為比較

2、合理的、應(yīng)用較廣泛的是矩震級(jí)。震級(jí)是什么意思呢？簡(jiǎn)單說(shuō)，震級(jí)衡量的是地震的大小，或者嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)， 地震所釋放的能量的大小。某次地震所釋放的總能量是固定的，所以它的 震級(jí)也是唯一的。絕大多數(shù)地震是由斷層引起的，地震所釋放的能量的大小，取決于引發(fā)地 震的斷層的大小、斷層兩邊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的距離、斷層處的巖石強(qiáng)度。斷層的 面積乘以斷層移動(dòng)的距離再乘以巖石的剪切模量，得到的就是SeismicMoment,也就是所謂的地震矩。這個(gè)地震矩的數(shù)值，直接反映了地震釋放 能量的大小。而矩震級(jí)就是對(duì)地震矩的衡量，這兩者之間的關(guān)系是 ，其中地震矩 M0 的單位為牛乘以米。注意到，地震矩和矩震級(jí)之間是三分之二log的關(guān) 系。

3、換言之，震級(jí)大一級(jí)，地震矩變?yōu)樵瓉?lái)的10的1.5次方倍，也就是 31.6倍；震級(jí)大兩級(jí)，地震矩變?yōu)樵瓉?lái)的31.6的平方倍，也就是 1000 倍。簡(jiǎn)單說(shuō)，8級(jí)地震釋放的能量，是7級(jí)的31.6倍，6級(jí)的1000倍，5級(jí)的 31623倍，4級(jí)的1000000倍。二地震烈度地震烈度衡量的是某次地震發(fā)生之后對(duì)某個(gè)地區(qū)的影響。比如說(shuō)，1976 年唐山大地震，震中唐山的烈度為11度，天津的烈度為8度，北京為6 度，石家莊為5度。通常情況下，越靠近震中最大，越遠(yuǎn)離震中越小。這 也很好理解，越靠近震中受影響越大，越遠(yuǎn)離震中受影響越小。你可以想象成一個(gè)靶子，震中就是靶心10環(huán)，外邊一點(diǎn)9環(huán)，再靠外8 環(huán)。同樣的地

4、震，震中烈度可能是9度，往外50公里可能降低到8度， 再往外150公里可能降低到7度。由于地形地質(zhì)的不同，所以烈度的分布 并不是個(gè)完美的同心圓，只是大致上遵循著越靠近震中越大的規(guī)律。烈度的大小與地震震級(jí)相關(guān)，但并沒(méi)有明確的數(shù)值關(guān)系，而是因?yàn)槠渌鼦l 件的不同而不同。簡(jiǎn)單說(shuō)，烈度是一個(gè)主觀性比較強(qiáng)的參數(shù)，跟震源深淺、 地震類型、地質(zhì)條件等等都有關(guān)系，不同的地震會(huì)有不同的情況。正如世 界上沒(méi)有兩片相同的葉子，世界上也沒(méi)有兩次相同的地震。同樣都是6級(jí) 地震，一個(gè)震中烈度可能是7度，另一個(gè)可能會(huì)達(dá)到8度。三抗震設(shè)防烈度抗震設(shè)防烈度是某個(gè)地區(qū)的屬性。比如說(shuō)北京的抗震設(shè)防烈度是 8 度， 上海的抗震設(shè)防烈度

5、是 7 度。這個(gè)是怎么確定的呢？一定程度上，設(shè)防烈度的制定跟設(shè)防目標(biāo)相關(guān)。就 拿北京來(lái)說(shuō)，先統(tǒng)計(jì)一下歷史上一定時(shí)期之內(nèi)影響到北京的歷次地震，看 一下這些地震引起的北京地區(qū)的烈度分別是多少。比如說(shuō)1976年唐山地 震是6度，某某年某次地震是4度，某某年某次地震是5度然后再利 用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，根據(jù)既定的可靠度目標(biāo)，比如說(shuō)，讓設(shè)防烈度大于這些已 經(jīng)發(fā)生過(guò)的地震烈度的90%，繼而確定出一個(gè)設(shè)防烈度。換句話說(shuō)，這種 情況下，所有可能發(fā)生的地震里，我能保證有90%的實(shí)際地震烈度都小于 我的這個(gè)設(shè)防烈度?，F(xiàn)在的抗震規(guī)范，采用的是 50 年內(nèi)超越概率為 10% 的地震烈度作為抗 震設(shè)防烈度。也就是說(shuō)，50年之內(nèi)

6、，發(fā)生比這個(gè)設(shè)防烈度還大的地震烈度 的可能性是10%。折算下來(lái)，也就是俗稱的475年一遇。什么意思呢？475年一遇的地震，今年發(fā)生的概率是475分之一，也就是0.211%，今年不發(fā)生的概率是1減去0.211%，也就是99.789%。50年之內(nèi)都不發(fā)生這樣的地震，這個(gè)概率是 99.789% 的 50次方，也就是90%。而 50年之內(nèi)發(fā)生這樣的地震的概率，則是 1減去 90%，等于 10%。也就是說(shuō)，我們的目標(biāo)是 475 年一遇的地震。100年一遇的地震，小意思， 都在我們的設(shè)防范圍之內(nèi)，也就是俗稱的小震不壞；500年一遇的地 震，剛剛好跟我們的設(shè)防目標(biāo)差不多，次要結(jié)構(gòu)可能會(huì)有小范圍破壞，但 是主

7、體結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生大的破壞，也就是俗稱的中震可修；1000年一遇 的地震，已經(jīng)超過(guò)了我們的設(shè)防目標(biāo)，但是盡量通過(guò)合理的構(gòu)造措施，保 證結(jié)構(gòu)足夠的延性和塑性變形能力，爭(zhēng)取做到房子雖然變形很大，但不會(huì) 整體垮塌，保證逃生通道和逃生時(shí)間，這也就是俗稱的大震不倒。四抗震等級(jí)抗震等級(jí)是建筑結(jié)構(gòu)的屬性。比如說(shuō)，這棟樓的抗震等級(jí)是一級(jí)，那棟樓 的抗震等級(jí)是二級(jí)?？拐鸬燃?jí)也可以在局部調(diào)整，比如這棟樓的抗震等級(jí) 是三級(jí)，但是某一層或者某一個(gè)柱子的抗震等級(jí)是二級(jí)?？拐鸬燃?jí)當(dāng)然跟抗震能力相關(guān)，但并不是說(shuō)一級(jí)的就一定比二級(jí)的好。舉 個(gè)類似的例子，汽車的碰撞試驗(yàn)，有五星的，也有三星的，但是并不是說(shuō) 五星的就一定比三星的更好

8、。一個(gè)五星的微型車，跟一個(gè)三星的大皮卡相 比，孰高孰低還很難說(shuō)。抗震等級(jí)也是如此，它取決于抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)重要性、結(jié)構(gòu)類型、結(jié) 構(gòu)高度。對(duì)于普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以參見抗震規(guī)范里的這張表格。朝力墻高度(m)抗腰一船部位加強(qiáng)部位級(jí)。再比如說(shuō)，濟(jì)南的一棟高層寫字樓，框架核心筒。我們繼續(xù)查表，濟(jì)部分褪 支抗震 增結(jié)構(gòu)椎架- 摟心司 結(jié)構(gòu)南是6度區(qū)，所以框架核心筒的框架部分是三級(jí)，核心筒部分是二級(jí)。注意到，我們說(shuō)這張表適用于普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也就是所謂的 丙類建筑。目前的抗震規(guī)范，已經(jīng)把中小學(xué)校舍提高到了乙類建筑。換言之，醫(yī)院、中小學(xué)校舍等等非常重要的建筑物，需要在這張表的基礎(chǔ) 上進(jìn)一步提高，

9、一般是查表的時(shí)候提高一個(gè)烈度。比如說(shuō)，以上海為例，同樣是小于24米的框架結(jié)構(gòu)，如果是菜市場(chǎng)，那 就按7度查表，也就是三級(jí)，如果是小學(xué)教學(xué)樓，那就要按7+1=8度查表， 抗震等級(jí)為二級(jí)。也就是說(shuō)，同一個(gè)地區(qū)、同一個(gè)結(jié)構(gòu)類型、差不多高度 的建筑物，中小學(xué)、醫(yī)院等等通常要比菜市場(chǎng)、普通辦公樓、住宅樓高一 個(gè)抗震等級(jí)?？拐鸬燃?jí)有什么用呢？主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的各種內(nèi)力調(diào)整和構(gòu)造措施上。表6.3.7-1柱截面縱向鋼筋的最小總配筋率（百分率）類別抗震等級(jí)二四中柱和邊柱0.9(L0)0.7(0. a)D.6(0.7)殺 5(0,0角柱、框支柱L 10,9Q.80.7比如一級(jí)框架結(jié)構(gòu)的角柱，最小配筋率需要到達(dá)1.1%，而四級(jí)的角柱，最 小配筋率達(dá)到0.7%就可以了。也就是說(shuō)，在計(jì)算允許的前提下，抗震等級(jí) 低的結(jié)構(gòu)可以用更少的鋼筋。4）剪跨比步大于2的柱子、因設(shè)置填充墻等形成的柱凈高與柱截面高度之 比不大于4的柱、框支柱、一級(jí)和二級(jí)框架的角柱，取全高。再比如說(shuō)，一級(jí)和二級(jí)框架結(jié)構(gòu)的角柱，箍筋必須全高加密，而三級(jí)和四級(jí)的角柱就不需要特殊處理。五 總結(jié).地震震級(jí)是地震的屬性，一次地震只有一個(gè)震級(jí)。.地震烈度是地震對(duì)某個(gè)地區(qū)的影響，震中高，越往外越低。