抗震等级四级是抗震还是非抗震(什么是抗震等级)
这里简单说下地震的成因。
地震,按照成因大致分为构造地震,火山地震,塌陷地震和人为地震。
火山地震,就是火山和岩浆活动造成的地壳震动。
塌陷地震,溶洞塌陷,造成的震动就是塌陷地震。
人为地震就更简单了,比如地下核试验等等,前几年我国东北部分地区就时不时能监测到。。。
而90%以上的地震,都是构造地震。构造地震是地下的构造运动造成的。详细的成因目前没有一个完全明确的解释,但是目前最广为接受的是“弹性回跳说”。也就是,地下的岩层受到构造运动的作用力而拉扯变形,积攒能量。当受力超过岩石应力的极限,岩石断裂,弹性势能突然释放,就造成了地震。打个比方,皮筋收到拉扯时,随着形变积累弹性势能,当皮筋断掉那一瞬间,能量突然释放,产生的震动把你手弹肿了,这就是应力的释放。那么坚硬的岩石怎么能和皮筋类比呢?虽然常温常压下,岩石是坚硬的,更具有刚性而不是弹性,但是在地下的高压环境,岩石会产生塑性甚至弹性。其实地球能形成球体,也是岩石塑形的一种表现。
每次地震发生,可能很多人都会有类似的问题。有时候,有些媒体也会在这里犯一些错误,被大家诟病为「不专业」。当然,这些东西也挺复杂的,媒体搞混了也正常。
一 地震震级
地震震级是某次地震的属性
有一个震级。比如1995年阪神大地震是矩震级6.8,2008年汶川大地震是矩震级是7.9。
注意到,可能对于某次地震,不同媒体的报道有所不同,那是因为他们采用了不同的震级标准。由于历史原因,不同的专家学者发明过不同的震级标准,比如里氏震级、面波震级、体波震级等等。比如说,有些国内官方媒体采用的就是面波震级,所以2008年汶川大地震的震级为面波震级8.0。目前大家认为比较合理的、应用较广泛的是矩震级。
震级是什么意思呢?简单说,震级衡量的是地震的大小,或者严谨一点,地震所释放的能量的大小。某次地震所释放的总能量是固定的,所以它的震级也是唯一的。
绝大多数地震是由断层引起的,地震所释放的能量的大小,取决于引发地震的断层的大小、断层两边相对运动的距离、断层处的岩石强度。断层的面积乘以断层移动的距离再乘以岩石的剪切模量,得到的就是Seismic Moment,也就是所谓的地震矩。这个地震矩的数值,直接反映了地震释放能量的大小。
而矩震级就是对地震矩的衡量,这两者之间的关系是 [公式],其中地震矩 M0的单位为牛乘以米。注意到,地震矩和矩震级之间是三分之二 log 的关系。换言之,震级大一级,地震矩变为原来的10的1.5次方倍,也就是31.6倍;震级大两级,地震矩变为原来的31.6的平方倍,也就是 1000 倍。
简单说,8级地震释放的能量,是7级的31.6倍,6级的1000倍,5级的31623倍,4级的1000000倍。
二 地震烈度
地震烈度衡量的是某次地震发生之后对某个地区的影响。比如说,1976年唐山大地震,震中唐山的烈度为11度,天津的烈度为8度,北京为6度,石家庄为5度。通常情况下,越靠近震中最大,越远离震中越小。这也很好理解,越靠近震中受影响越大,越远离震中受影响越小。
你可以想象成一个靶子,震中就是靶心10环,外边一点9环,再靠外8环。同样的地震,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。由于地形地质的不同,所以烈度的分布并不是个完美的同心圆,只是大致上遵循着越靠近震中越大的规律。
烈度的大小与地震震级相关,但并没有明确的数值关系,而是因为其它条件的不同而不同。简单说,烈度是一个主观性比较强的参数,跟震源深浅、地震类型、地质条件等等都有关系,不同的地震会有不同的情况。正如世界上没有两片相同的叶子,世界上也没有两次相同的地震。同样都是6级地震,一个震中烈度可能是7度,另一个可能会达到8度。
三 抗震设防烈度
抗震设防烈度是某个地区的属性。比如说北京的抗震设防烈度是 8 度,上海的抗震设防烈度是 7 度。
这个是怎么确定的呢?一定程度上,设防烈度的制定跟设防目标相关。就拿北京来说,先统计一下历史上一定时期之内影响到北京的历次地震,看一下这些地震引起的北京地区的烈度分别是多少。比如说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……然后再利用统计学知识,根据既定的可靠度目标,比如说,让设防烈度大于这些已经发生过的地震烈度的90%,继而确定出一个设防烈度。换句话说,这种情况下,所有可能发生的地震里,我能保证有90%的实际地震烈度都小于我的这个设防烈度。
现在的抗震规范,采用的是 50 年内超越概率为 10% 的地震烈度作为抗震设防烈度。也就是说,50年之内,发生比这个设防烈度还大的地震烈度的可能性是10%。折算下来,也就是俗称的「475年一遇」。
什么意思呢?475年一遇的地震,今年发生的概率是475分之一,也就是0.211%,今年不发生的概率是1减去0.211%,也就是99.789%。50年之内都不发生这样的地震,这个概率是 99.789% 的 50次方,也就是90%。而50年之内发生这样的地震的概率,则是 1 减去 90%,等于 10%。
也就是说,我们的目标是 475 年一遇的地震。100年一遇的地震,小意思,都在我们的设防范围之内,也就是俗称的「小震不坏」;500年一遇的地震,刚刚好跟我们的设防目标差不多,次要结构可能会有小范围破坏,但是主体结构不会发生大的破坏,也就是俗称的「中震可修」;1000年一遇的地震,已经超过了我们的设防目标,但是尽量通过合理的构造措施,保证结构足够的延性和塑性变形能力,争取做到房子虽然变形很大,但不会整体垮塌,保证逃生通道和逃生时间,这也就是俗称的「大震不倒」。
四 抗震等级
抗震等级有什么用呢?
抗震等级当然跟抗震能力相关,简单理解是在设计阶段给建筑骨架赋予的强壮程度。
根据建筑物的不同,比如医院在地震中承担着重要的医护任务,所以它的“骨架”应比普通住宅的“骨骼”更强壮,能抵抗更强的地震。
抗震等级是建筑设计时赋予建筑的属性。比如说,这栋楼的抗震等级是一级,那栋楼的抗震等级是二级。抗震等级也可以在局部调整,比如这栋楼的抗震等级是三级,但是某一层或者某一个柱子的抗震等级是二级。
五 总结
地震震级是地震的属性,一次地震只有一个震级。
地震烈度是地震对某个地区的影响,震中高,越往外越低。震中烈度和震级有关。
设防烈度可以简单理解成某个地区475年内所能发生的最强烈的地震烈度。如果实际发生的地震引起的烈度不大于设防烈度,建筑结构应该要做到不发生永久性的、不可修复的破坏。
抗震等级是建筑物的属性,越重要、越容易受地震袭击、越需要保护的建筑物,抗震等级越高,对抗震能力的要求也越高。
看到这,是不是已经看蒙了,来个简单的比喻吧。希望大家能理解。
把太阳想象成一个大的灯泡,假设地球上的人是怕阳光的,所以人人都得穿防光服,并且各个城市都有个官方的防光服厚度的基本标准。
那么
1,地震震级:灯泡的瓦数就是震级。
2,地震烈度:各个地方的亮度就是地震烈度。
3,设防烈度:各个地方官方的防晒服厚度的基本标准就是抗震设防烈度
4,抗震等级:在基本标准的基础上,老人的防光服要厚一点儿,儿童的更要厚一点儿。那么这个不同人的防光服厚度的差就是抗震等级。
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