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海外工程十五年之四十六—美标钢结构抗震(4)

1.4地震多久发生一次?

全世界每年发生几千次地震。然而,这些地震大多震级很小,没有造成破坏,也没有公布。非常大的震级地震很少发生,一年中可能只有一次或两次7级地震,8级或更大的地震每10年左右只发生一次。

当地震发生在断层上时,这会释放出储存在地壳中的一部分能量,并使同一断层上发生额外地震的可能性降低,直到额外的应力积累起来。小震级地震释放的能量和应力很小,而大地震则释放出大量能量。小规模地震释放的能量可以在几年到几十年内积累起来。大地震释放的能量可能需要几百年甚至几千年才能积累起来。

重现关系是一种数学表达式,表示给定震级地震重复发生之间的平均时间(以年为单位)。递归关系是根据过去的历史记录,针对整个区域或特定断层建立的。地球科学家已经为美国已知的每一个活动断层建立了重现关系。

例如,在北加州,重现关系表明,与1989年洛马普里塔地震类似的6.5级至7级地震,将沿着旧金山地区的圣安德烈亚斯断层每100年发生一次。像1906年旧金山大地震这样的8级地震被认为大约每300年发生一次。华盛顿州和俄勒冈州海岸的卡斯卡迪亚俯冲带沿线的大地震被认为具有相似的重现间隔。孟菲斯和圣路易斯之间的新马德里断层带被认为每隔500年左右就会发生一次非常大的地震,最后一次地震发生在1811年至1812年的冬季。南卡罗来纳州查尔斯顿附近的震源区被认为每1000年发生一次大地震。

在地震活动频繁的地区,往往有几个活动断层可以产生破坏性地震。因此,洛杉矶地区每25年左右就经历一次破坏性地震。旧金山和西雅图地区在历史上大约每50年经历一次破坏性很强的地震,每25年发生一次更频繁、破坏性更小的地震。在这样的地区,破坏性地震可以由一个以上的断层产生,通常用地面加速度超过地面加速度的年概率来表示破坏性地震的重现期。这些关系通常以图形形式绘制,称为危险曲线。

1-5是从美国地质勘探局基于网络的地面运动计算小程序获得的加利福尼亚州伯克利市某场地的地震危险曲线。该图的纵轴表示不同数量的峰值地面加速度的年超越频率,沿水平轴显示。

 

                         

1-5加州伯克利一个地点的地震危险曲线

危险曲线中显示的年超越频率等于在任何一年内发生该或更严重的地面震动的概率。对于这种或更严重的地震,这一年频率的倒数大约等于以年为单位的平均重现期。例如,每年超过0.1的频率相当于每年平均有10%的几率发生的震动。这种震动预计大约每10年在这个地点发生一次。每年超过0.01的频率相当于每年发生1%几率的振动,或100年的平均重现期。

多年来,美国建筑规范中的抗震规定采用了年超越概率为0.002或重现期约为500年的设计地震动。在与第一版IBC相关的讨论过程中,地震学家认为500年的重现期太短,无法捕捉到美国东部大地震的潜在可能性,例如1886年在南卡罗来纳州查尔斯顿或1811-1812年在密苏里州新马德里附近发生的地震。为了捕捉此类事件的重复发生,新规范使用了年平均超限频率为0.0004或重现期为2500年的地面运动。这种震动50年内被超越概率为2%。虽然这种地震发生的概率在美国东部捕捉到了非常罕见但可能是灾难性的事件,但它导致的地面运动对于地震活动较为活跃的地区(如加利福尼亚沿海地区)的设计来说是不切实际的。因此,在地震活动非常频繁的地方,如加利福尼亚海岸,根据对这些地区可能发生的最严重震动的确定性估计,使用的重现期较小,范围在几百年到一千年之间。


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作者: ganggouren

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