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建筑抗震等级、抗震设防烈度、地震震级三者之间有什么区别和联系?

2024-03-28 22:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

这三者之间肯定是有区别的,不过一般人也不会在意。我简单解释一下:地震震级是直接和地震本身相关,抗震设防烈度是和不同地区的地质相关,而建筑抗震等级是和建筑相关,这么说比较抽象,接下来我会细说。

一、地震震级

地震的震级是表示地震强弱的量度,是划分震源放出的能量大小的等级,就像我们每次听到某某地方发生的多少级地震,这个多少级地震就是地震的等级。

例如今年2月13日在日本福岛东部海域发生的Mj7.3级的地震,这个Mj7.3级就是地震的震级。其实起初日本气象厅在发布地震预警的时候并不是Mj7.3级,而是Mj7.1级,当时是经过了一分钟的修正,才将正确的震级算出来。

但是我们可能会注意到,各个国家报道相同的震级可能会不一样。不是因为媒体报道有误,而是不同的国家采用的地震震级单位不一样,一般的有矩震级、面波震级等等,标准不一样,震级自然不一样。

这里比较典型的例子就是2013年芦山地震之后,中国地震台网最终公布的震级是7.0级,而美国地质调查局公布的震级是6.6级。

这就是每个国家使用的震级类型不同而导致的,我国对外公布的震级主要是面波震级,即直接测量地震波。一般根据地震台站的仪器记录下的地震波,测量仪器上曲线振幅的大小,并用公式计算,得到地震的震级。

而美国使用的震级是矩震级,一般通过对地震波进行拟合得到震级的大小。根据地震的断层的长度、断层面的面积以及平均滑动距离等,计算得到地震矩,进而算出地震震级并公布。

那么地震震级和抗震设防烈度有什么关系呢?这里需要引入一个名词地震烈度,简单来说就是同样震级的地震在不同地区造成的破坏程度是不一样的,为了测量地震在某地区破坏程度就要有个新的衡量标准,即地震烈度。

地震烈度也是有相应的单位的,也可以和一般的震级对应起来。这里放一张图。

例如两个地方发生相同震级的地震但是对地区破坏程度不一样,则这两个地方的地震烈度也会不同。为什么会发生这种情况呢?因为这两个地方的地质版块是不一样的。就像同样破坏力的炸弹,对金属和木材的毁坏程度是不一样的。

而建筑师在设计一栋高楼的时候,就要考虑到不同地区的地震烈度,从而需要根据这进行抗震,这就是抗震设防烈度。

二、抗震设防烈度

有的同学可能在某些地方见到抗震设防烈度的同时还见到了地震动峰值加速度这个名词,它的意思挺简单的,就是地震震动过程中,地表质点运动的加速度最大绝对值,这在建筑设计中是必须要考虑的。那么地震烈度和地震动峰值加速度关系如何呢?

按照国标规范《建筑抗震设计规范》,所有房屋建筑均应达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标,同时根据规定,建筑所在地区遭受的地震影响,应采用相应于抗震设防烈度的设计基本地震加速度,并且也给出了相应的表。

所以说这两个名词基本上绑在一起的,而且根据这个表,基本上也能根据不同地区的地震烈度算出相应的地震动峰值加速度。

除此之外,像抗震设防烈度是如何确立的,高赞回答已经详细的为大家说过了,我就不再赘述,但是我可以和大家说说在同等结构的建筑中,同样是多层建筑,不同的抗震设防烈度的用钢量分别是多少,这个比较简单常见,也通俗易懂。

首先是7度及以下地震区每平方米建筑面积的用钢量分别为砖混结构为15~20kg,框架剪力墙结构为35~50kg;框架结构为45~60kg;而高层建筑则达55~80kg。

然后是9度抗震设防烈度地区,每平方米建筑面积的用钢量分别为:砖混结构为40kg,剪力墙结构为60~80kg,框架剪力墙结构为65~85kg;框架结构为70~80kg;而高层建筑更是高达80~100kg。

总结来说设防等级每提高1度,仅钢筋和水泥用量就需要增加30%一50%,这个代价还是挺大的,然而在进行加固改造抗震时,一些标准又不一样了。

一些老旧建筑需要进行加固改造的时候,可以鉴于老旧建筑的混凝土收缩变形已基本完成,在具体的加固设计中,为提高抗震性能,可取消伸缩缝等等。

加固设计在计算时,还应根据后续使用年限,在其后续使用年限内的结构可靠度与新建结构有相同的保证概率前提下,对使用活荷载及抗震设计相关的地震影响系数最大值、承载力抗震调整系数等进行相应折减,做到安全、合理、经济。

这中间需要考虑的还是比较多的,我在此不做多的陈述,因为比较枯燥,如果有兴趣的小伙伴可以戳下面了解更专业的知识,除了加固改造,还有建筑设计等等,里面的老师说的可比我有趣多了。

那么我为什么要说到加固建筑呢?因为建筑物除了自然风化腐朽之外,也有不可抗力因素导致提前停用,例如地震,那么在建筑建立之初就要考虑到造出来的建筑物的抗震等级,何为抗震等级?

三、建筑抗震等级

建筑抗震等级的主体是建筑物,这个就是非常具象的一个名词,比如说某个高楼大厦抗震等级高、某个茅草屋抗震等级低之类的,这个东西一说出来在我们的脑子里就有个概念,那么建筑物的抗震等级是如何判定的呢?

目前建设项目有以下四个分类:

(1) 特殊设防类别:指特殊设施的使用,涉及国家公共安全的重大建设项目,以及地震期间可能发生的严重次生灾害等特殊重大灾害。简称甲类。

(2) 重点设防类:指生命线建筑物,其中地震的功能不能被中断或需要尽快恢复,以及需要高度灾害的建筑物,例如地震期间的大量伤亡。简称乙类。

(3) 标准设防类:指第l段,第2段和第4段以外的大量按照标准要求加固的建筑物。简称丙类。

(4) 适度设防类:指稀疏使用且不会造成二次灾害的建筑物,允许在某些条件下适度减少的要求。简称丁类。

因此,根据建筑物的功能来确定建筑物的抗震等级。具体的可以见下表:

需要特别指出的是,由于底部几层是商业建筑而上部为住宅旅馆或者办公楼等在设计中较常见,当商业建筑与其他建筑物(包括商业和住宅建筑物或复杂建筑物)结合时,该部门由该部分确定。

这些算是建筑师的入门知识,我说的也是一些关于建筑抗震等级基本的定义,如果你有学习的想法可以找些专业的网课来学习了解许多知识,如果你单纯只是兴趣,也可以通过网课学到与之相关的小知识点。

四、总结三者关系

建筑抗震等级、抗震设防烈度、地震震级区别在于它们三个主体不同,地震震级是对应的主体是地震,抗震设防烈度对应的主体是地区,建筑抗震等级对应的主体是建筑物。

而联系在于,建筑物的抗震等级需要和抗震设防烈度相关,抗震设防烈度又要和地震震级相关,环环相扣的联系。

如果你对这个方面感兴趣或者要考和建筑相关的证书,都可以去这里学习哦,即使你只是感兴趣也可以了解一下,毕竟我说的也只是一小部分,还有很多硬核、有趣的知识可以了解的。

参考资料:

[1]朱景宝,宋晋东,李山有.基于支持向量机的2021年2月13日日本福岛近海M_(j)7.3级地震震级估算[J].世界地震工程,2021,37(2):74-81.

[2]PENG ChaoYong,YANG JianSi,ZHENG Yu,JIANG XuDong,XU ZhiQiang,GAO Yu.A τ_c magnitude estimation of the 20 April 2013 Lushan earthquake, Sichuan, China[J].中国科学:地球科学英文版,2014(12):3118-3124.

[3]穆瑞斌.建筑抗震设防烈度对土建造价的影响[J].中国住宅设施,2017(9):74-75.

[4]郑士祥.关于建筑物抗震等级的判定[J].门窗,2019(3):119-120.



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