抗震等级的确定

 

抗震等级：是设计部门依据国家有关规定，按“建筑物重要性分类与设防标准”，根据烈度、结构类型和房屋高度等，而采用不同抗震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例，抗震等级划分为四级，以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别。在我国建筑业中，已经开始严格执行这个等级标准。

 

里氏震级的运用

 

里氏震级原先仅是为了研究美国加州地区发生的地震而设计的，并用伍德-安德森扭力式地震仪（Wood-Anderson torsion seismometer）测量。里克特设计此标度的目的是区分当时加州地区发生的大量小规模地震和少量大规模地震，而灵感则来自天文学中表示天体亮度的星等。

 

为了使结果不为负数，里克特定义在距离震中100千米处之观测点地震仪记录到的最大水平位移为1微米（这也是伍德-安德森扭力式地震仪的最大精度）的地震作为0级地震。按照这个定义，如果距震中100千米处的伍德-安德森扭力式地震仪测得的地震波振幅为1毫米（10^3微米）的话，则震级为里氏3级。里氏震级并没有规定上限或下限。现代精密的地震仪经常记录到规模为负数的地震。

 

由于当初设计里氏震级时所使用的伍德-安德森扭力式地震仪的限制，近震规模 ML 若大于约6.8或观测点距离震中超过约600千米便不适用。后来研究人员提议了一些改进，其中面波震级（MS）和体波震级（Mb）最为常用。

 

缺点和改进

 

里氏震级的主要缺陷在于它与震源的物理特性没有直接的联系，并且由于“地震强度频谱的比例定律”（The Scaling Law of Earthquake Spectra）的限制，在8.3-8.5左右会产生饱和效应，使得一些强度明显不同的地震在用传统方法计算后得出里氏震级（如(MS）数值却一样。到了21世纪初，地震学者普遍认为这些传统的震级表示方法已经过时，转而采用一种物理含义更为丰富，更能直接反应地震过程物理实质的表示方法即矩震级 （Moment magnitude scale，MW）。地震矩规模是由同属加州理工学院的金森博雄（Hiroo Kanamori）教授于1977年提出的。该标度能更好的描述地震的物理特性，如地层错动的大小和地震的能量等。

 

震级与能量

 

改进后的里氏震级直接反映地震释放的能量。其中级能量2.0×10^13尔格（2.0×10^6焦耳），按几何级数递加，每级相差31.6倍（准确地说是根下1000倍，即差两级能量差1000倍）。

 

目前世界上已测得的最大震级为里氏8.9级(1960年智利大地震)。另外引发2004年印度洋海啸的地震美国一监测机构称里氏震级为9.0级。

 

建筑结构抗震等级一般规定

 

 (1)多高层建筑结构的抗震措施是根据抗震等级确定的，抗震等级的确定与建筑物的类别相关，不同的建筑物类别在考虑抗震等级时取用的抗震烈度与建筑场地类别有关，也就是考虑抗震等级时取用烈度与抗震计算时的设防烈度不一定相同。

 

(2)建筑结构应根据其使用功能的重要性分为甲、乙、丙、丁类四个抗震设防类别。

 

建筑的抗震设防类别划分见国家标准《建筑抗震设防分类标准》GB 50223的规定，也可见《建筑抗震设计手册》(1994年版)高层建筑没有丁类抗震设防。

 

各抗震设防类别的高层建筑结构，其抗震措施应符台下列要求：

 

1)甲类、乙类建筑：当本地区的抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求；当本地区的设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。当建筑场地为Ⅰ类时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；

 

2)丙类建筑：应符合本地区抗震设防烈度的要求。当建筑场地为I类时，除6度外，应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施.按建筑类别及场地调整后用于确定抗震等级烈度，按调整后的抗震等级烈度。

 

3)抗震设计时，多高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。A级高度丙类建筑钢筋混凝土结构的抗震等级应按表3.11确定。当本地区的设防烈度为9度时，A级高度乙类建筑的抗震等级应按本节第9条规定的特一级采用，甲类建筑应采取更有效的抗震措施。

 

注：本规程“特一级和一、二、三、四级”即“抗震等级为特一级和一、二、三、四级”的简称。

 

4)抗震设计时，B级高度丙类建筑钢筋混凝土结构的抗震等级应按表3-12确定。

 

5)建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，对设计基本地震加速度为0 15G和O.30G的地区，宜分别按抗震设防烈度8度(0.20G)和9度(0.40G)时各类建筑的要求采取抗震构造措施。

 

6)抗震设计的多高层建筑，当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级，地下室柱截而每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。9度抗震设计时．地下室结构的抗震等级不应低于二级。

 

7)抗震设计时、与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施。

 

8)房屋高度大、柱距较大而柱中轴力较大时，宜采用型钢混凝土柱、钢管混凝土柱，或采用高强度混凝土柱。

 

9)高层建筑结构中，抗震等级为特一级的钢筋混凝土构件，除应符合一级抗震等级的基本要求外，尚应符台下列规定：

 

⑴框架柱应符合下列要求：

①宜采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱；

②柱端弯矩增大系数`Η_C`、柱端剪力增大系数`Η_VC`.应增大20％；

③钢筋混凝土柱柱端加密区最小配箍特征值`∧_V`，应按表5-13的数值增大O.02采用；全部纵向钢筋最小构造配筋百分率，中、边柱取1.4％，角柱取1.6％。

 

⑵框架梁应符合下列要求：

①梁端剪力增大系数≈“应增大20％；

②梁端加密区箍筋构造最小配箍率应增大10％。

 

⑶框支柱应符合下列要求：

①宜采用型钢混凝士柱或钢管混凝土柱；

②底层柱下端及与转换层相连的柱上端的弯矩增大系数取L.8，其余层柱端弯矩增大系数`Η_R`应增大20％；柱端剪力增大系数`Η_VR`应增大2U％；地震作用产生的柱剪力增大系数取1.8，但计算柱轴压比时可不计该项增大；

③钢筋混凝土柱柱端加密区最小配箍特征值`∧_R`应按表5-13的数值增大0.03采用，且箍筋体积配箍率不应小于1.6％；全部纵向钢筋最小构造配筋百分率取1.6％。

 

⑷筒体、剪力墙应符合下列要求：

①底部加强部位及其上一层的弯矩设计值应按墙底截面组合弯矩计算值的1.L倍采用，其他部位可按墙肢组合弯矩计算值的L.3倍采用；底部加强部位的剪力设计值，应按考虑地震作用组合的剪力计算值的1.9倍采用，其他部位的剪力设计值，应按考虑地震作用组合的剪力计算值的L.2倍采用；

②一般部位的水平和竖向分布钢筋最小配筋率应取为0.35％，底部加强部位的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率应取为0.4％；

③约束边缘构件纵向钢筋最小构造配筋率应取为1.4％．配箍特征值宜增大20％；构造边缘构件纵向钢筋的配筋率不应小于1.2％；框支剪力墙结构的落地剪力墙底部加强部位边缘构件宜配置型钢，型钢宜向上、下

各延伸一层。

 

⑸剪力墙和简体的连梁应符合下列要求：

①当跨高比不大于2时，应配置交叉暗撑；

②当跨高比不大于1时，宜配置交叉暗撑；

③交叉暗撑的计算和构造宜符合本书第10章10.7条的规定。

 

地震烈度：是国家主管部门根据地理、地质和历史资料，经科学勘查和验证，对我国主要城市和地区进行的抗震设防与地震分组的经验数值，是地域概念。抗震设防类别分为甲、乙、丁类建筑，全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度。

 

震级是表示地震强度所划分的等级，中国把地震划分为六级：小地震3级，有感地震3-4.5级，中强地震4.5-6级，强烈地震6-7级，大地震7-8级，大于8级的为巨大地震。

 

震级与烈度的区别与关联

 

地震震级与地震烈度是不同的概念。

 

地震烈度是指某一地区地面和各类建筑物遭受一次地震影响破坏的强烈程度，是衡量某次地震对一定地点影响程度的一种度量。同一地震发生后，不同地区受地震影响的破坏程度不同，烈度也不同，受地震影响破坏越大的地区，烈度越高。判断烈度的大小，是根据人的感觉、家具及物品振动的情况、房屋及建筑物受破坏的程度以及地面出现的破坏现象等。影响烈度的大小有下列因素：地震等级、震源深度、震中距离、土壤和地质条件、建筑物的性能、震源机制、地貌和地下水等。例如，在其它条件相同的情况下，震级越高，烈度也越大。地震烈度（例如麦加利地震烈度）是表示地震破坏程度的标度，与地震区域的各种条件有关，并非地震之绝对强度。

中国历次大地震

2008年6月2日0时59分台湾省台北市发生6.0级地震

2008年5月12日四川省汶川地震（8.0级）

2007年6月3日云南省普洱（6.4级）

2004年5月4日青海省德令哈地区发生(5.5级)

2001年11月14日青海省昆仑山地区(8.1级)

1999年9月21日台湾省花莲西南地震（7.6级）

1998年1月10日河北省尚义地震（6.2级）

1996年5月3号内蒙古自治区包头市地震（6.4级）

1996年2月3日云南省丽江地震（7.0级）

1976年8月16日四川省松潘—平武地震（7.2级）

1976年7月28日河北省唐山地震（7.8级）死亡24万人

1976年5月29日云南省龙陵地震（7.4级）

1975年2月4日辽宁省海城地震（7.3级）

1974年5月11日云南省大关地震（7.1级）

1973年2月6日四川省炉霍地震（7.6级）

1970年1月5日云南省通海地震（7.7级）

1969年7月18日渤海湾地震（7.4级）

1966年年3月8日至29日河北省邢台地震（7.2级）

1950年8月15日西藏自治区墨脱地震（8.6级）

1920年12月16日宁夏回族自治区南部海原县地震（8.5级）死亡23万人

1556年中国陕西省华县地震（8.0级）死伤达83万人

 

地震等级是分为九级

抗震等级划分为四级，以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别

 

1.抗震设防烈度是按照国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，目前抗震规范中一共考虑了6、7、8、9度抗震设防和不设防.

2.《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）把混凝土结构抗震分为一、二、三、四共4个不同的等级.

 

1 抗震等级建筑物的抗震设防类别有关，建筑抗震设防类别的划分，应符合国家标准《建筑抗震设防分类标准》GB50223的规定。 
2 抗震等级建筑物的场地类别有关，按建筑抗震设防类别及场地类别确定用于确定抗震等级的烈度. 
3 建筑抗震设计规范GB 50011-2001 
...... 
6.1.2 钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。 
注：1建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低； 
2 接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级； 
3 部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。 
6.1.3 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求： 
1 框架抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。 
2 裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。 
3 当地，下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。 
4 抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按本规范第3.1.3条规定和表6.1.2确定抗震等级；其中8度乙类建筑高度超过表6.1.2规定的范围时，应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。 
4 砌体结构、排架无抗震等级； 
5 应注意规范中对抗震等级的调整（特别是高规）