建築抗震等級、抗震設防烈度、地震震級三者之間有什麼區別和聯繫?


謝邀。

每次地震發生,可能很多人都會有類似的問題。有時候,有些媒體也會在這裡犯一些錯誤,被大家詬病為「不專業」。當然,這些東西也挺複雜的,媒體搞混了也正常。

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,可能對於某次地震,不同媒體的報道有所不同,那是因為他們採用了不同的震級標準。由於歷史原因,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,有些國內官方媒體採用的就是面波震級,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。

震級是什麼意思呢?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,取決於引發地震的斷層的大小、斷層兩邊相對運動的距離、斷層處的岩石強度。斷層的面積乘以斷層移動的距離再乘以岩石的剪切模量,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。

而矩震級就是對地震矩的衡量,這兩者之間的關係是 M_{w}=frac{2}{3}log_{10}M_{0}  -6,其中地震矩 M0的單位為牛乘以米。注意到,地震矩和矩震級之間是三分之二 log 的關係。換言之,震級大一級,地震矩變為原來的10的1.5次方倍,也就是31.6倍;震級大兩級,地震矩變為原來的31.6的平方倍,也就是 1000 倍。

簡單說,8級地震釋放的能量,是7級的31.6倍,6級的1000倍,5級的31623倍,4級的1000000倍。

二 地震烈度

地震烈度衡量的是某次地震發生之後對某個地區的影響。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。

你可以想像成一個靶子,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。由於地形地質的不同,所以烈度的分布並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,但並沒有明確的數值關係,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係,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。

這個是怎麼確定的呢?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……然後再利用統計學知識,根據既定的可靠度目標,比如說,讓設防烈度大於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於我的這個設防烈度。

現在的抗震規範,採用的是 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」。

什麼意思呢?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%,等於 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,都在我們的設防範圍之內,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範圍破壞,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

抗震等級是建築結構的屬性。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,但並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,但是並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,它取決於抗震設防烈度、結構重要性、結構類型、結構高度。對於普通的鋼筋混凝土結構,可以參見抗震規範里的這張表格。

比如說,上海的一棟高層住宅樓,採用剪力牆結構,高度為100米。我們就去查表,上海設防烈度為7度,抗震牆結構高度大於80米,所以是二級。再比如說,濟南的一棟高層寫字樓,框架核心筒。我們繼續查表,濟南是6度區,所以框架核心筒的框架部分是三級,核心筒部分是二級。

注意到,我們說這張表適用於「普通的鋼筋混凝土結構」,也就是所謂的「丙類建築」。目前的抗震規範,已經把中小學校舍提高到了「乙類建築」。換言之,醫院、中小學校舍等等非常重要的建築物,需要在這張表的基礎上進一步提高,一般是查表的時候提高一個烈度。

比如說,以上海為例,同樣是小於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、差不多高度的建築物,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

抗震等級有什麼用呢?主要體現在結構的各種內力調整和構造措施上。

比如一級框架結構的角柱,最小配筋率需要到達1.1%,而四級的角柱,最小配筋率達到0.7%就可以了。也就是說,在計算允許的前提下,抗震等級低的結構可以用更少的鋼筋。

再比如說,一級和二級框架結構的角柱,箍筋必須全高加密,而三級和四級的角柱就不需要特殊處理。五 總結

  • 地震震級是地震的屬性,一次地震只有一個震級。
  • 地震烈度是地震對某個地區的影響,震中高,越往外越低。震中烈度和震級有關。
  • 設防烈度可以簡單理解成某個地區475年內所能發生的最強烈的地震烈度。如果實際發生的地震引起的烈度不大於設防烈度,建築結構應該要做到不發生永久性的、不可修復的的破壞。
  • 抗震等級是建築物的屬性,越重要、越容易受地震襲擊、越需要保護的建築物,抗震等級越高,對抗震能力的要求也越高。

把太陽想像成一個大的燈泡,假設地球上的人是怕陽光的,所以人人都得穿防光服,並且各個城市都有個官方的防光服厚度的基本標準。那麼
1,地震震級:燈泡的瓦數就是震級。
2,地震烈度:各個地方的亮度就是地震烈度。
3,設防烈度:各個地方官方的防晒服厚度的基本標準就是抗震設防烈度
4,抗震等級:在基本標準的基礎上,老人的防光服要厚一點兒,兒童的更要厚一點兒。那麼這個不同人的防光服厚度的差就是抗震等級。


對結構設計中的抗震設計方面的知識很好的科普,有個筆誤,把中小學校舍提高到了「乙類建築」 的是抗震設防分類標準。
常遇烈度、基本烈度和罕遇烈度什麼關係?
常遇烈度是50年內超越概率約為63%的地震烈度,是小震不壞中的小震,重現期是50年,也就是50年一遇,比基本烈度大概小1.5級,也叫眾值烈度和多遇烈度

基本烈度,是另一個領域"中國地震區劃"的名詞在結構設計領域,設防烈度取當地的基本烈度,數值是一樣的。50年超越概率約10%的地震烈度,中震可修中的中震,重現期是475年,475年一遇

罕遇烈度 50年超越概率2%~3%的地震烈度,大震不倒中的大震,重現期1600-2400年,千年一遇,比基本烈度大1~1.5倍之間。

引入抗震等級的目的和意義區分不同的結構體系,結構重要性,結構高度等等來卻有重點的加強結構的抗震措施,做到既安全又經濟。


其實之前我就一直在犯一個毛病 這個毛病就是地震震級與地震烈度之間的理解不清 以前不知道地震烈度這一說 只知道地震越大破壞力越強 其實衡量地震的破壞程度是靠地震烈度的 一樣的震級 震源深度較淺肯定比較深的造成的地震烈度要大,這就是有些地方震級很大但是傷亡人數少,破壞力小的原因之一.房屋的抗震等級則需要根據本地區抗震設防烈度來設定.比如說鞍山的海城市地震設防烈度就是7級 而我家就是6級.不同地區的抗震設防烈度是不同的.


  1. 震級是按照地震本身強度而定的等級標度用以衡量某次地震的大小,用M表示。震級的大小是地震釋放能量多少的尺度,也是地震規模的指標,其數值是根據地震帶記錄到的地震波圖來確定的。一次地震只有一個等級,國際上通用的是里氏震級;至於5.12地震為嘛最初報的是里氏7.8級後來2012.5.18修正為8.0級,大概是因為震級超過8級國際救援可以不經發生地震國允許直接介入救援,可能是當局出於國家安全的考慮吧。
  2. 地震烈度是指某一地區的地面及建築物遭受一次地震影響的強弱程度,比如人的感覺、地表現象及建築物的破壞程度等等。世界上多數國家採用的是12個等級劃分的烈度表。通常M&<2的地震,人基本感覺不到,為無感地震或微震;M=2~5的地震為有感地震;M&>5地震,對建築物引起不用程度的破壞,為破壞性地震;M&>7為強烈地震或大震;M&>8為特大地震。通常距震中越遠,地震影響越小,烈度就越小;反之越大。地震烈度還跟震源深淺、地震傳播介質、表土性質、建築物的動力特性等因素有關,大概是這個道理。
  3. 根據建築物功能的重要性、震後可能造成的人員傷亡、經濟損失、社會影響等將建築物的抗震設計分為甲、乙、丙、丁四個抗震設防類別。絕大多數建築物屬於丙類。現行抗震設計規範適用於6、7、8、9度地區的抗震設計,1~6度對建築物破壞不大或者無破壞,9~12度破壞力太大,設防無法抵禦。


反應譜 是什麼呢


美國加州理工大學Richter博士指出:其實地震和天文學有很相似之處。每個地震都是一次能量釋放,所釋放的能量是一個確定的數值,就像天上的恆星都有一個大小。而你距離震中遠,你感覺到的振動就小;離震中近,感覺到的振動就大。就像天上的恆星,距離遠近不同,亮度也不同。因此,一次地震的震級,就相當於一個恆星的大小,這個是確定的。而一個地點地面運動的強弱(即「烈度」),就相當於一個恆星你看到的亮度,不同的距離是不一樣的。Richter magnitude scale就是著名的:「里氏震級」。


很多大神給出了十分專業的解答,我通俗地再說說我的理解吧。
地震的震級是衡量一個地震釋放能量的多少,每次地震只能有一個震級,是衡量地震大小的唯一指標。
地震烈度是地震是某處建築物破壞程度。地震烈度不僅與地震等級有關,還與震源深度,震中距,場地類別等等因素有關。換句話說,如果地震發生在無人區,即使是十級強震,其烈度也為零。
抗震設防等級是依據建築物的重要程度,建築物的結構形式設定的,對建築設計時的構造措施,三強三弱等係數的取值,構件軸壓比,最小配筋率等的取值都有一定的影響。
以上僅個人觀點,歡迎批評指正!


排名第一的答案很詳細,簡單說說自己的理解

地震震級:劃分震源放出的能量大小的等級。釋放能量越大,地震震級也越大,一次地震只有一個震級。通常使用里氏體系,共9級,相鄰兩級間能力相差32倍。
地震烈度:某一地區的地面及建築物遭受一次地震影響的強弱程度。 世界上多數國家採用的是12 個等級劃分的烈度表。M&>5 的地震,統稱為破壞性地震;M&>7 的地震為強烈地震或大震;M&>8 的地震稱為特大地震。
基本烈度:指所在地區50年超越概率10%的地震烈度。
抗震設防烈度:按國家規定的許可權批准作為一個地區抗震設防依據的地震烈度。(分級別基於烈度和加速度,分組基於設計特徵值)
結構抗震設防分類:甲乙丙丁四類,常見的建築為丙類,可滿足本地區的正常需求。

之間的聯繫
地震震級,地震類型和震源與觀測點之間的物理條件(地質條件,距離等),決定了觀測點地震烈度。
基本烈度是基於概率論預測烈度


地震的等級是每次地震釋放能量的級別,地震的烈度是地震在某一區域破壞力的表現。每次地震只有一個等級,但是在不同地區造成的破壞不同,所以表現出不同地區的烈度也不相同。好比放炮仗,不同大小的炮仗爆炸的力量大小不同,但同樣一個炮仗不同的人因為站的位置不同,聽到的聲響也不同。建築的抗震設防烈度表示該建築在相應烈度的地震作用下不會造成過大的破壞,也就是常說的小震不裂,中震可修,大震不倒。


說白了,同一個震級由於不同的震中距(某地到地震中心在地面投影點的距離),地形效應或者場地土層對地震波的過濾作用會在地表產生不一樣的加速度,即使是相同的加速度對於不同類型結構的破壞也是不一樣的,烈度是根據人的感覺,器物的反應和建築物受地震作用的破壞程度給出的,它一般要結合現場的震害調查進行,而且國家現在的抗震設計規範就是以烈度進行設防的,對不同的區域有不同的區域規劃,比如北京就是八度設防,當然設防時牽扯到一個小震中震和大震的概念,現在都是以中震的烈度進行設計,比如北京設防烈度是8度的大致意思就是這個地區發生這個烈度地震的重現期大約是475年~手機打的,有些不足望見諒


一個地方發生了地震,隨著地震波的傳播,沿途的各處地震烈度都有所不同。建築抗震設計不採用地震震級的概念。
設防烈度和抗震等級的概念請見https://zhuanlan.zhihu.com/p/21578138


排名第一的豬小寶的回答中說不同媒介報出的震級不同是因為採用了不同的震級標準,實際上不只是這一個原因,還有其它一些原因。見同一次地震為什麼會有不同的震級?


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