建筑抗震等級、抗震設(shè)防烈度、地震震級三者之間有什么區(qū)別和聯(lián)系？

每次地震發(fā)生，可能很多人都會有類似的問題。有時候，有些媒體也會在這里犯一些錯誤，被大家詬病為「不專業(yè)」。當然，這些東西也挺復(fù)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，可能對于某次地震，不同媒體的報道有所不同，那是因為他們采用了不同的震級標準。由于歷史原因，不同的專家學者發(fā)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(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(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、斷層兩邊相對運動的距離、斷層處的巖石強度。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 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(guān)系。換言之，震級大一級，地震矩變?yōu)樵瓉淼?/span>10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?/span>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(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。

你可以想象成一個靶子，震中就是靶心10環(huán)，外邊一點9環(huán)，再靠外8環(huán)。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。由于地形地質(zhì)的不同，所以烈度的分布并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(guī)律。

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(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)防目標相關(guān)。就拿北京來說，先統(tǒng)計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)計學知識，根據(jù)既定的可靠度目標，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，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，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。

抗震等級也是如此，它取決于抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)重要性、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)高度。對于普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以參見抗震規(guī)范里的這張表格。

比如說，上海的一棟高層住宅樓，采用剪力墻結(jié)構(gòu)，高度為100米。我們就去查表，上海設(shè)防烈度為7度，抗震墻結(jié)構(gòu)高度大于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(xù)查表，濟南是6度區(qū)，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，我們說這張表適用于「普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)」，也就是所謂的「丙類建筑」。目前的抗震規(guī)范，已經(jīng)把中小學校舍提高到了「乙類建筑」。換言之，醫(yī)院、中小學校舍等等非常重要的建筑物，需要在這張表的基礎(chǔ)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，同樣是小于24米的框架結(jié)構(gòu)，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(qū)、同一個結(jié)構(gòu)類型、差不多高度的建筑物，中小學、醫(yī)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。

抗震等級有什么用呢？主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的各種內(nèi)力調(diào)整和構(gòu)造措施上。

比如一級框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)可以用更少的鋼筋。

再比如說，一級和二級框架結(jié)構(gòu)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(jié)

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(qū)的影響，震中高，越往外越低。震中烈度和震級有關(guān)。

設(shè)防烈度可以簡單理解成某個地區(qū)475年內(nèi)所能發(fā)生的最強烈的地震烈度。如果實際發(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、越需要保護的建筑物，抗震等級越高，對抗震能力的要求也越高。