我們的房子到底可以防幾級地震

結構設計需要考慮地震作用，也就是進行抗震設計。但是很多結構工程師對地震知識了解不多，本小節對地震知識作簡單的介紹，并簡要闡述地震動參數與抗震計算參數的關系。

（一）認識地震

常用地震術語圖（3-1）

（1）震源：地殼深處發生巖層斷裂、錯動的地方稱為震源。

（2）震中：震源正上方的地面稱為震中。

（3）震源深度：震源到震中的距離稱為震源深度。一般把震源深度小于60km的地震稱為淺源地震；60~300km的稱為中源地震；大于300km的稱為深源地震。我國發生的絕大部分地震都是淺源地震，一般深度為5~40km。例如，1976年7月28日的唐山大地震，震源深度為11km；1999年9月21日的臺灣大地震，震源深度僅為1.1km；2008年5月12日汶川大地震，震源深度為14km。我國深源地震分布十分有限，僅在個別地區發生過深源地震，其深度一般為400~600km。由于深源地震所釋放出的能量，在長距離傳播中大部分被損失掉，所以對地面上的建筑物影響很小。

（4）震中距：地面上某點至震中的距離稱為震中距。

圖3-1 地震術語示意圖

（5）震級：衡量一次地震釋放能量大小的等級，稱為震級，用符號表示。里氏震級是由兩位來自美國加州理工學院的地震學家里克特（Charles Francis Richter）和古登堡（Beno Gutenberg）于1935年提出的一種震級標度，是目前國際通用的地震震級標準。

里氏震級是利用標準地震儀距震中100km處記錄的以微米為單位的最大水平地面位移（振幅）的常用對數值：

M=lgA （3-1）

A——由地震曲線圖上量得的最大振幅（μm)。

震級與地震釋放的能量有下列關系：

lgE=1.5M+11.8 （3-2）

M——地震釋放的能量。

由公式（3-1）和（3-2）計算可知，當地震震級相差一級時，地面振動振幅增加10倍，而能量增加近32倍（10**1.5=31.6倍）。

（6）地震烈度：地震引起的地面震動及其影響的強弱程度。根據《中國地震烈度表》GB／T 17742-2008，地震烈度劃分為12等級，分別用羅馬字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ表示。地震烈度的評定指標，包括人的感覺、房屋震害程度、其他震害現象、水平向地震動參數。根據《中國地震動參數區劃圖》GB 18306-2015規定，Ⅱ類場地地震動峰值加速度與地震烈度對照表見表3-1，其中a表示Ⅱ類場地地震動峰值加速度。

Ⅱ類場地地震動峰值加速度與地震烈度對照表 表3-1

2.地震烈度與震級的關系

對應于一次地震，在其波及的地區內，根據烈度表可以對該地區內每一地點評定出一個烈度。我們將烈度相同的區域的外包線，稱為等烈度線或等震線。理想化的等震線應該是一些規則的同心圓。但實際上，由于建筑物的差異、地質、地形的影響，等震線多是一些不規則的封閉曲線。

我國有關單位根據153個等震線資料，經過數理統計分析，給出了烈度I、震級M、和震中距R(km)之間的關系式：

I=0.92+1.63M-3.49lgR（3-3）

以及震中烈度I0與震級M之間的關系式：

I0 =0.24+1.29M（3-4）

3.我國“三水準，二階段”抗震設防目標與地震烈度之間的關系

《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010條文說明指出：根據我國華北、西北和西南地區對建筑工程有影響的地震發生概率的統計分析，50年內超越概率約為63%的地震烈度為對應于統計“眾值”的烈度，比基本烈度約低一度半，本規范取為第一水準烈度，稱為“多遇地震”；50年超越概率約10%的地震烈度，即1990中國地震區劃圖規定的“地震基本烈度”或中國地震動參數區劃圖規定的峰值加速度所對應的烈度，規范取為第二水準烈度，稱為“設防地震”；50年超越概率2%～3%的地震烈度，規范取為第三水準烈度，稱為“罕遇地震”，當基本烈度6度時為7度強，7度時為8度強，8度時為9度弱，9度時為9度強。

與三個地震烈度水準相應的抗震設防目標是：一般情況下（不是所有情況下），遭遇第一水準烈度—眾值烈度（多遇地震）影響時，建筑處于正常使用狀態，從結構抗震分析角度，可以視為彈性體系，采用彈性反應譜進行彈性分析；遭遇第二水準烈度—基本烈度（設防地震）影響時，結構進入非彈性工作階段，但非彈性變形或結構體系的損壞控制在可修復的范圍[與89規范、2001規范相同，其承載力的可靠性與《工業與民用建筑抗震設計規范》TJ 11-78（以下簡稱78規范）相當并略有提高；遭遇第三水準烈度—最大預估烈度（罕遇地震）影響時，結構有較大的非彈性變形，但應控制在規定的范圍內，以免倒塌。

綜上可以看出，我國抗震規范“三水準，二階段” 抗震設防目標與地震烈度之間的關系見表3-2。也就是說，我國的抗震設計僅進行了小震彈性的計算，少數項目進行了大震的彈塑性變形驗算。而設防地震對應的中震，是以抗震措施（強柱弱梁、強剪弱彎、強節點、各種系數調整、各種抗震構造措施等）來加以保證的�！督ㄖ�抗震設計規范》GB 50011-2010對需要進行大震彈塑性變形驗算的項目是這么規定的：

下列結構應進行彈塑性變形驗算：

1)8度Ⅲ、Ⅳ類場地和9度時，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架；

2)7～9度時樓層屈服強度系數小于0.5的鋼筋混凝土框架結構和框排架結構；

3)高度大于150m的結構；

4)甲類建筑和9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼結構；

5)采用隔震和消能減震設計的結構。

下列結構宜進行彈塑性變形驗算：

1)本規范表5.1.2-1所列高度范圍且屬于本規范表3.4.3-2所列豎向不規則類型的高層建筑結構；

2)7度Ⅲ、Ⅳ類場地和8度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼結構；

3)板柱-抗震墻結構和底部框架砌體房屋；

4)高度不大于150m的其他高層鋼結構；

5)不規則的地下建筑結構及地下空間綜合體。

4.我們設計的房子到底可以防幾級地震

經�？吹接行�樓盤廣告說我們的房子可以抗8級地震。再就是筆者所在的城市武漢設防烈度為6度，很多開發商問，我們這棟房子到底可以抗幾級地震？筆者經常聽到設計人員回答：我們的房子可以抗6級地震，依據就是我們的設計是按照6度設防。實際情況是這樣的嗎？

下面以武漢6度0.05g為例，理論計算按照抗震規范設計的房屋，到底可以抵抗幾級地震。表3-3為震中烈度與里氏震級關系表。

震中烈度與里氏震級關系表 表3-3

從表3-3可以看出：如果這棟房子的正下方發生地震（也就是這棟房子正好位于震中），理論計算，發生3.26級地震房子不壞，發生4.46級地震房子可修，發生5.24級地震房子不倒。如果真如我們設計人員所說，房子底下發生6級地震（房子正好位于震中），其對應的震中烈度為I0=0.24+1.29M=7.98，約為8度，其實我們武漢的設計只能保證7度不倒。但是其實地震也不會正好發生在這棟房子以下，只要房子離震中有距離，烈度就會劇烈折減（根據公式3-3可知）。

5.為什么大震下不倒的房屋還是有人員傷亡

以汶川大地震為例，說明為什么大震下不倒的房屋還是有人員傷亡。汶川大地震發生于2008年5月12日，震中汶川縣映秀鎮，里氏震級8.0級，震源深度14km。根據I0=0.24+1.29M，汶川大地震震中烈度度I0=0.24+1.29x8=10.56，2001版抗震規范汶川設防烈度為7度0.10g，即使嚴格按照規范進行設計的房屋，也僅能保證8度不倒。根據I=0.92+1.63M-3.49lgR，距離震中25km，地震烈度約為9度；距離震中50km，地震烈度約為8度；距離震中100km，地震烈度約為7度；距離震中200km，地震烈度約為6度。成都距離震中92km，地震烈度約為7度，2001年抗震規范規定成都設防烈度為7度0.10g（第一組），可保證8度不倒，但是成都死亡約4100人。德陽距離距離震中101km，地震烈度約為7度，2001年抗震規范規定德陽設防烈度為6度0.05g（第一組），可保證7度不倒，但是德陽死亡10000多人。汶川大地震后，規范對成都和德陽的地震動參數作了修改，成都修改為7度0.10g第三組（提高特征周期值），德陽修改為7度0.10g第二組（加大峰值加速度、提高特征周期值）。

為什么按照規范，可以保證大震不倒的房子會有那么多人傷亡？有幾方面的原因，一是有些房屋沒有按照規范進行設計、施工，房屋倒塌；二是有些房屋是年代久遠的房屋，沒有達到當時的2001版規范的要求，房屋倒塌；三是即使按照2001版規范設計、施工，房屋沒有倒塌，但是我們規范中規定的“不倒”，僅僅指主體結構，并不能保證非結構構件（幕墻、填充墻、設備等）不倒塌，非結構構件的倒塌也會有很大的破壞性，也會致人傷亡。

長宇（珠海）國際建筑設計有限公司南昌分公司是一家以綠色建筑設計為主的現代高科技服務型企業，其業務涵蓋規劃方案、施工圖設計、優化設計、綠色建筑咨詢等。 90年代初，江西省優化工程設計咨詢院成立；2005年5月長宇（珠海）國際建筑設計有限公司南昌分公司成立。 長宇人本著“以技術為核心，以客戶為中心”工作態度，為客戶的工程項目提供優質的、全方位服務。長宇愿遵循“以人為本”的管理理念，注重團隊合作與敬業精神，關注人的培養與企業的可持續發展。 在新的發展時期，長宇建筑設計致力于推廣和應用綠色建筑技術，為客戶提供最專業的服務。我們相信，選擇長宇，將是雙方邁向更輝煌成功的開始！