建筑抗震等级、设防烈度、地震震级之间有什么区别联系？

每次地震发生时，很多人可能都会有类似的疑问。有时，部分媒体也会在这方面犯错，被大家指责为“不专业”。当然，这些情况是比较复杂的，媒体出现混淆也是正常现象。

一 、地震震级

地震震级是特定某次地震所具有的属性，每一个地震都只会拥有一个震级。例如 1995 年的阪神大地震其震级为矩震级 6.8，2008 年的汶川大地震的震级是矩震级 7.9。

注意到，某次地震时，不同媒体的报道可能存在差异。这是因为它们采用了不同的震级标准。由于历史原因，不同的专家学者发明了诸如里氏震级、面波震级、体波震级等不同的震级标准。例如，有些国内官方媒体采用的是面波震级，所以 2008 年汶川大地震的震级为面波震级 8.0。目前大家认为比较合理的、应用较广泛的是矩震级。

震级的意思是什么呢？简单来讲，震级是对地震大小的衡量，更严谨些说，是对地震所释放能量大小的衡量。某次地震所释放的总能量是固定不变的，正因如此，它的震级也是唯一的。

绝大多数地震由断层引发。地震释放能量的大小取决于引发地震的断层的相关因素。一是断层的大小，二是断层两边相对运动的距离，三是断层处的岩石强度。通过断层的面积乘以断层移动的距离再乘以岩石的剪切模量，可得到 Seismic Moment，即所谓的地震矩。这个地震矩的数值能直接反映地震释放能量的大小。

矩震级是对地震矩的一种衡量。地震矩 M0 的单位为牛乘以米。要注意的是，地震矩和矩震级之间存在三分之二 log 的关系。也就是说，震级大一级时，地震矩会变为原来的 10 的 1.5 次方倍，即 31.6 倍；震级大两级时，地震矩会变为原来的 31.6 的平方倍，也就是 1000 倍。

简单来说，8 级地震释放的能量，相较于 7 级地震，是其 31.6 倍；相较于 6 级地震，是其 1000 倍；相较于 5 级地震，是其 31623 倍；相较于 4 级地震，是其 1000000 倍。

二 、地震烈度

地震烈度用以衡量某次地震发生后对某个地区的影响。例如，1976 年的唐山大地震钢结构抗震等级规范，震中唐山的烈度是 11 度，天津的烈度是 8 度，北京的烈度是 6 度，石家庄的烈度是 5 度。一般来说，距离震中越近，烈度越大；距离震中越远，烈度越小。这是很容易理解的，因为距离震中越近，受影响就越大；距离震中越远，受影响就越小。

你可以想象为一个靶子，其中震中相当于靶心的 10 环，外面一点是 9 环，再靠外则是 8 环。同样的地震，震中的烈度有可能是 9 度，往外 50 公里的地方可能降低到 8 度，再往外 150 公里的地方可能降低到 7 度。因为地形地质存在差异，所以烈度的分布并非是一个完美的同心圆，只是大致上遵循着距离震中越近烈度越大的规律。

烈度的大小与地震震级有关联，但不存在明确的数值对应关系，而是会因其他条件的差异而有所不同。简单来讲，烈度是一个主观性较强的参数，它与震源的深浅、地震的类型、地质条件等都有联系，不同的地震会呈现出不同的状况。正如世界上不存在两片完全相同的叶子，世界上也不会有两次完全相同的地震。6 级地震中，有的震中烈度可能是 7 度，有的震中烈度可能会达到 8 度。

三 、抗震设防烈度

抗震设防烈度属于某个地区所具有的属性。例如北京的抗震设防烈度为 8 度，而上海的抗震设防烈度是 7 度。

这个是如何确定的呢？在一定程度上，设防烈度的制定与设防目标存在关联。以北京为例，首先要统计在一定时期内影响到北京的历次地震，接着查看这些地震在北京地区所引起的烈度分别是多少。例如 1976 年唐山地震的烈度为 6 度，某一年的某次地震烈度为 4 度，某一年的某次地震烈度为 5 度……接着运用统计学知识，依据既定的可靠度目标，比如让设防烈度大于这些已经发生过的地震烈度的 90%，以此来确定出一个设防烈度。也就是说，在这种情形下，在所有可能发生的地震中，我能够确保有 90%的实际地震烈度都低于我的这个设防烈度。

现在的抗震规范，将 50 年内超越概率为 10%的地震烈度作为抗震设防烈度。这意味着在 50 年的时间里，出现比该设防烈度更大的地震烈度的可能性为 10%。经折算后，也就是人们常说的“475 年一遇”。

意思是什么呢？今年发生 475 年一遇地震的概率是 475 分之一，即 0.211%。今年不发生这种地震的概率是 1 减去 0.211%，为 99.789%。50 年之内都不发生这样的地震，其概率是 99.789%的 50 次方，是 90%。而 50 年之内发生这样的地震的概率，是 1 减去 90%，等于 10%。

我们的目标是 475 年一遇的地震。100 年一遇的地震是比较容易应对的，它在我们的设防范围之内，也就是通常所说的“小震不坏”。

500 年才会遇到一次的地震，其情况恰好与我们的设防目标相近。在这种地震下，次要结构或许会出现小范围的损坏，然而主体结构不会出现大规模的破坏，也就是通常所说的“中震可修”。

1000 年才会发生一次的地震，其强度已经超出了我们所设定的防御目标。不过，我们可以通过采取合理的构造措施，让结构具备足够的延性和塑性变形能力。这样一来，即便房子在地震中变形很大，也不会整体垮塌。同时，我们还要确保逃生通道的畅通以及有足够的逃生时间，这就是人们常说的“大震不倒”。

四、 抗震等级

建筑结构具有抗震等级这一属性。例如钢结构抗震等级规范，有一栋楼的抗震等级为一级，而另一栋楼的抗震等级为二级。抗震等级还能够在局部进行调整，像有一栋楼的抗震等级是三级，然而其中某一层或者某一个柱子的抗震等级却是二级。

抗震等级与抗震能力有关。但不能认为一级的就一定比二级的好。比如汽车的碰撞试验，有五星的和三星的。然而，不能说五星的就一定比三星的更好。一个五星的微型车和一个三星的大皮卡相比，很难说谁高谁低。

抗震等级的确定依据如下：取决于抗震设防烈度、结构重要性、结构类型以及结构高度。对于普通的钢筋混凝土结构而言，可参照抗震规范中的这张表格。

例如，有上海的一栋高层住宅楼，它采用剪力墙结构，高度达到了 100 米。我们接着去查看相关表格，得知上海的设防烈度为 7 度，而抗震墙结构高度大于 80 米，因此该楼属于二级。另外，还有济南的一栋高层写字楼，是框架核心筒结构。我们继续查阅表格，发现济南属于 6 度区，所以框架核心筒的框架部分为三级，核心筒部分为二级。

我们注意到这张表适用于“普通的钢筋混凝土结构”，即所谓的“丙类建筑”。目前的抗震规范已将中小学校舍提升为“乙类建筑”。也就是说，像医院、中小学校舍这类非常重要的建筑物，需要在这张表的基础上进一步提升，通常是在查表时提高一个烈度。

以上海为例，若为小于 24 米的框架结构，若是菜市场，按 7 度查表，为三级；若是小学教学楼，按 7 + 1 = 8 度查表，抗震等级为二级。这表明，在同一地区、同一结构类型且高度相近的建筑物中，中小学、医院等通常比菜市场、普通办公楼、住宅楼的抗震等级高一个等级。

（上图来源：GB50011-2010《建筑抗震设计规范》）

抗震等级有其作用。主要体现在对结构的各种内力进行调整方面，以及在构造措施上。

一级框架结构的角柱，其最小配筋率需达到 1.1%。四级的角柱，最小配筋率达到 0.7%就可以了。这意味着，在计算允许的情况下，抗震等级低的结构能够使用更少的钢筋。

比如说，一级框架结构的角柱和二级框架结构的角柱，它们的箍筋必须在全高范围内进行加密。而三级框架结构的角柱以及四级框架结构的角柱，就不需要进行特殊的处理。

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