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  • 地震烈度。震級、設防烈度的區別

    發布日期:2018-12-8 9:46:14瀏覽次數:1117

      一、地震震級

      地震震級是某次地震的屬性,某個地震只會有一個震級。比如1995年阪神大地震是矩震級6.8,2008年汶川大地震是矩震級是7.9。

      注意到,可能對于某次地震,不同媒體的報道有所不同,那是因為他們采用了不同的震級標準。由于歷史原因,不同的專家學者發明過不同的震級標準,比如里氏震級、面波震級、體波震級等等。比如說,有些國內官方媒體采用的就是面波震級,所以2008年汶川大地震的震級為面波震級8.0。目前大家認為比較合理的、應用較廣泛的是矩震級。

      震級是什么意思呢?簡單說,震級衡量的是地震的大小,或者嚴謹一點,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,所以它的震級也是唯一的。

      絕大多數地震是由斷層引起的,地震所釋放的能量的大小,取決于引發地震的斷層的大小、斷層兩邊相對運動的距離、斷層處的巖石強度。斷層的面積乘以斷層移動的距離再乘以巖石的剪切模量,得到的就是Seismic Moment,也就是所謂的地震矩。這個地震矩的數值,直接反映了地震釋放能量的大小。


      二、地震烈度

      地震烈度衡量的是某次地震發生之后對某個地區的影響。

      比如說,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,越遠離震中越小。這也很好理解,越靠近震中受影響越大,越遠離震中受影響越小。

      你可以想象成一個靶子,震中就是靶心10環,外邊一點9環,再靠外8環。同樣的地震,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。由于地形地質的不同,所以烈度的分布并不是個完美的同心圓,只是大致上遵循著越靠近震中越大的規律。

      烈度的大小與地震震級相關,但并沒有明確的數值關系,而是因為其它條件的不同而不同。簡單說,烈度是一個主觀性比較強的參數,跟震源深淺、地震類型、地質條件等等都有關系,不同的地震會有不同的情況。正如世界上沒有兩片相同的葉子,世界上也沒有兩次相同的地震。同樣都是6級地震,一個震中烈度可能是7度,另一個可能會達到8度。


      三、抗震設防烈度

      抗震設防烈度是某個地區的屬性。比如說北京的抗震設防烈度是 8 度,上海的抗震設防烈度是 7 度。

      這個是怎么確定的呢?一定程度上,設防烈度的制定跟設防目標相關。就拿北京來說,先統計一下歷史上一定時期之內影響到北京的歷次地震,看一下這些地震引起的北京地區的烈度分別是多少。比如說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……然后再利用統計學知識,根據既定的可靠度目標,比如說,讓設防烈度大于這些已經發生過的地震烈度的90%,繼而確定出一個設防烈度。換句話說,這種情況下,所有可能發生的地震里,我能保證有90%的實際地震烈度都小于我的這個設防烈度。

      現在的抗震規范,采用的是 50 年內超越概率為 10% 的地震烈度作為抗震設防烈度。也就是說,50年之內,發生比這個設防烈度還大的地震烈度的可能性是10%。折算下來,也就是俗稱的「475年一遇」。

      什么意思呢?475年一遇的地震,今年發生的概率是475分之一,也就是0.211%,今年不發生的概率是1減去0.211%,也就是99.789%。50年之內都不發生這樣的地震,這個概率是 99.789% 的 50次方,也就是90%。而50年之內發生這樣的地震的概率,則是 1 減去 90%,等于 10%。

      也就是說,我們的目標是 475 年一遇的地震。100年一遇的地震,小意思,都在我們的設防范圍之內,也就是俗稱的「小震不壞」;500年一遇的地震,剛剛好跟我們的設防目標差不多,次要結構可能會有小范圍破壞,但是主體結構不會發生大的破壞,也就是俗稱的「中震可修」;1000年一遇的地震,已經超過了我們的設防目標,但是盡量通過合理的構造措施,保證結構足夠的延性和塑性變形能力,爭取做到房子雖然變形很大,但不會整體垮塌,保證逃生通道和逃生時間,這也就是俗稱的「大震不倒」。


      四、抗震等級

      抗震等級是建筑結構的屬性。比如說,這棟樓的抗震等級是一級,那棟樓的抗震等級是二級。

      抗震等級也可以在局部調整,比如這棟樓的抗震等級是三級,但是某一層或者某一個柱子的抗震等級是二級。

      抗震等級當然跟抗震能力相關,但并不是說一級的就一定比二級的好。舉個類似的例子,汽車的碰撞試驗,有五星的,也有三星的,但是并不是說五星的就一定比三星的更好。一個五星的微型車,跟一個三星的大皮卡相比,孰高孰低還很難說。抗震等級也是如此,它取決于抗震設防烈度、結構重要性、結構類型、結構高度。

      比如說,以上海為例,同樣是小于24米的框架結構,如果是菜市場,那就按7度查表,也就是三級,如果是小學教學樓,那就要按7+1=8度查表,抗震等級為二級。也就是說,同一個地區、同一個結構類型、差不多高度的建筑物,中小學、醫院等等通常要比菜市場、普通辦公樓、住宅樓高一個抗震等級。


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