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(bào)道有所不同,那是因?yàn)樗麄儾捎昧瞬煌恼鸺墭?biāo)準(zhǔn)。由于歷史原因,不同的專家學(xué)者發(fā)明過不同的震級標(biāo)準(zhǔn),比如里氏震級、面波震級、體波震級等等。比如說,有些國內(nèi)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(rèn)為比較合理的、應(yīng)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(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,所以它的震級也是的。
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、斷層兩邊相對運(yùn)動的距離、斷層處的巖石強(qiáng)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(shù)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(guān)系是 ,其中地震矩 M0的單位為牛乘以米。注意到,地震矩和矩震級之間是三分之二 log 的關(guān)系。換言之,震級大一級,地震矩變?yōu)樵瓉淼?0的1.5次方倍,也就是31.6倍;震級大兩級,地震矩變?yōu)樵瓉淼?1.6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(fā)生之后對某個地區(qū)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,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。
烈度的大小與地震震級相關(guān),但并沒有明確的數(shù)值關(guān)系,而是因?yàn)槠渌鼦l件的不同而不同。簡單說,烈度是一個主觀性比較強(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(dá)到8度。
三、抗震設(shè)防烈度
抗震設(shè)防烈度是某個地區(qū)的屬性。比如說北京的抗震設(shè)防烈度是 8 度,上海的抗震設(shè)防烈度是 7 度。
這個是怎么確定的呢?一定程度上,設(shè)防烈度的制定跟設(shè)防目標(biāo)相關(guān)。就拿北京來說,先統(tǒng)計(jì)一下歷史上一定時期之內(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,根據(jù)既定的可靠度目標(biāo),比如說,讓設(shè)防烈度大于這些已經(jīng)發(fā)生過的地震烈度的90%,繼而確定出一個設(shè)防烈度。換句話說,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設(shè)防烈度。
現(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,50年之內(nèi),發(fā)生比這個設(shè)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(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,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)可能會有小范圍破壞,但是主體結(jié)構(gòu)不會發(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)超過了我們的設(shè)防目標(biāo),但是盡量通過合理的構(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(jié)構(gòu)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??拐鸬燃壱部梢栽诰植空{(diào)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(dāng)然跟抗震能力相關(guān),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(yàn),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。
五、總結(jié)
*地震震級是地震的屬性,一次地震只有一個震級。
?。卣鹆叶仁堑卣饘δ硞€地區(qū)的影響,震中高,越往外越低。震中烈度和震級有關(guān)。
?。O(shè)防烈度可以簡單理解成某個地區(qū)475年內(nèi)所能發(fā)生的強(qiáng)烈的地震烈度。如果實(shí)際發(fā)生
的地震引起的烈度不大于設(shè)防烈度,建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該要做到不發(fā)生永久性的、不可修復(fù)的的
破壞。
*抗震等級是建筑物的屬性,越重要、越容易受地震襲擊、越需要保護(hù)的建筑物,抗震等
級越高,對抗震能力的要求也越高。
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