首页 国际标准结构工程-公众号 海外工程十五年之八十九——国标抗震的几个概念

海外工程十五年之八十九——国标抗震的几个概念

地震震级、烈度、抗震设防烈度、动峰值加速度

1.地震的震级

    地震的震级 是相对于某一次具体地震而言的,是根据仪器测试结果衡量某次地震释放的能量的来分级的,这个数据是唯一的。震级是衡量一次地震大小的等级,用符号M表示。震级的原始定义是:在离震中100km处的坚硬地面上,由标准地震仪(摆的自振周期为0.8s,阻尼为0.8,放大倍数为2800倍)所记录的最大水平位移A(单位为μm)的常用对数值 M=lgA 。因为这个震级的定义是1935年里希特所给出的,故称为里氏震级。震级每相差1.0级,能量相差大约32倍;每相差2.0级,能量相差约1000倍。

    微震:M<2的地震,人们感觉不到。

    有感地震:M=2~4的地震。

    破坏性地震:M>5的地震,建筑物有不同程度的破坏。

    强烈地震或大地震:M=7~8的地震。

    特大地震:M>8的地震。

2.地震烈度

    对于一次地震,表示地震大小的震级只有一个,但它对不同的地点影响程度是不一样的。一般说离震中愈远,受地震的影响就愈小,烈度也就愈低。对于一次地震的影响,随震中距的不同,可以划分为不同的烈度区。国家根据地面破坏程度的观察和感觉,人为地划分了12个度,即世界上通用的麦氏烈度表(MM)。第12度是毁灭性的破坏程度。但总之,震级和地震烈度都是相对于某一次具体地震而言的。

3.地震基本烈度

    地震基本烈度其实是根据某地区地震的历史等因素综合考虑给定的,那是一种概率评估的结果。国家根据我国各地区不同情况,给出一个地震基本烈度表,以作为建筑物抗震能力设计的参考,具体见1999年由国家地震局颁布实施的《中国地震烈度表》。某地区如果划分的基本烈度大,则同样的建筑物要求的抗震级别就要高一些。

     一个地区的基本烈度是指该地区今后50年时间内,在一般场地条件下可能遭遇到超越概率为10%的地震烈度。

4.抗震设防烈度

    抗震设防烈度是与建筑物的抗震性能要求有关的,它根据各地区的地震基本烈度、建筑物重要性等确定的抗震设防烈度,一个建筑物的取用的抗震设防烈度未必和该地区的抗震设防烈度一致。取用烈度还要考虑该建筑物的社会、政治、文化等的重要性并参考该地区抗震设防烈度综合考虑的。以阿拉伯数字表示烈度,如7~9度。

    抗震规范将建筑物按其重要程度不同分为四类:甲、乙、丙、丁四个等级。

    甲类建筑(特殊设防类,如核电站、存剧毒气体建筑、大型油气工程等),地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求:其值应按批准的地震安全性评价结果确定;抗震措施,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当9度时,应符合比9度抗震设防有更高的要求。

    乙类建筑(重点设防类,如消防、急救、供电等),地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当9度时,应符合比9度抗震设防有更高的要求。对较小的乙类建筑,当其结构改用抗震性能较好的结构类型时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

    丙类建筑(标准设防类),地震作用和抗震措施均符合本地区抗震设防烈度的要求。

    5.地震动峰值加速度

    地震动峰值加速度,与地震动加速度反应谱最大值相应的水平加速度。

    设计基本地震动峰值加速度,即对应基本烈度50年超越概率为10%的动峰值加速度,抗震规范明确:6度0.05g;7度0.10(0.15)g;8度0.20(0.30)g;9度0.40g。具体也可查国家地震动峰值加速度区划图。

    在建筑抗震设计时,根据设防烈度、建筑重要性、结构特性等实际情况具体确定。

    6.“三水准”、“两阶段”地震设计

    “三水准”即“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计理念。

    第一水准“小震不坏”:在工程上将50年中可能发生次数最多的烈度称为多遇烈度,也是曲线峰值所对应的强度,故也称众值烈度,并称这种地震影响为小震,小震是发生频率最大的地震。在设计基准期内,众值烈度的超越概率约为63.2%,重现期50年,比基本烈度低1.55度。

    第二水准“中震可修”:即全国地震烈度区划表所规定的烈度,基本烈度,50年内超越概率10%,重现期475年。

    第三水准“大震不倒”:在设计基准期50年内,超越概率为2%~3%的地震烈度,罕遇烈度,也称大震。重现期约2000年,罕遇烈度比基本烈度高约1度。即基本烈度为8度的地区,众值烈度为6.45度,罕遇烈度为9度。

    1)第一阶段设计:首先按基本烈度相应的众值烈度(相当于小震,约比基本烈度低1.55度)的地震参数,用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用效应,然后与其它荷载效应按一定的组合原则进行组合,对构件截面进行抗震设计或验算,以保证必要的强度;再验算在小震作用下结构的弹性变形。这一阶段设计,用以满足第一水准的抗震设防要求。对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算,对各类结构按规范规定采取抗震措施;

    2)第二阶段设计:在大震作用下,验算结构薄弱部位的弹塑性变形,对特别重要的建筑和地震时易倒塌的结构除进行第一阶段的设计外,还要按第三水准烈度(大震)的地震动参数进行薄弱层(部位)的弹塑性变形验算,并采取相应的构造措施,以满足第三水准的设防要求(大震不倒)。一些规范规定的结构进行罕遇地震下的弹性变形验算。

    3)在设计中通过良好的抗震构造措施使第二水准要求得以实现,从而达到“中震可修”的要求。

    第一阶段设计,对大多数结构来说,可只进行第一水准设计,而通过概念设计和抗震构造要求来满足第三水准的设计要求。但对于质量、刚度明显不均匀的结构,有特殊要求的重要结构以及地震时容易倒塌的结构,还需进行第三水准抗震设计。

地震加速度与烈度对照表

设防烈度

6

7

8

9

cm/m2

g

cm/m2

g

cm/m2

g

cm/m2

g

多遇地震

18

0.018g

35(55)

0.035g(0.055g)

70(110)

0.070g(0.110g)

140

0.14g

设防烈度

50

0.05g

100(150)

0.10g(0.15g)

200(300)

0.20g(0.30g)

400

0.40g

罕遇地震

125

0.125g

220(310)

0.22g(0.31g)

400(510)

0.4g(0.51g)

620

0.62g

 


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作者: ganggouren

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