地震基本烈度
基本烈度这个名词是由已故地震学家李善邦先生于50年代初提
出的。近五十年来,它已为工程界普遍接受并广为使用。在我国过去
和现今的工程抗震设计规范中,设防地震大都是以“基本烈度”的形
式体现的。随着地震科学事业的发展,基本烈度的概念未变,但其含
义却在不断地丰富和发展。通过对基本烈度的由来历史的介绍,以求
了解我国设防地震的发展过程。
我国许多地区是强震活动区,建筑物和人民生命财产常受到地震
的危害。人们在这样的地区进行建设时,其建筑物就需要考虑抗震措
施,以策生活与生产安全。为此,设计工程师首先要知道建设场区的
地震基本情况,具体说就是要地震科学工作者提供基本烈度。为什么
称基本烈度呢?因为它不是某一次地震影响所致的烈度,而是用统计
学方法计算得来的综合烈度,即在今后若干年,这一地区可能遭遇到
的最大危险烈度。冠以“基本”二字是为了与一般使用的烈度意义有
别。
50~60年代,确定地震基本烈度主要是依靠大量的历史地震资
料。根据资料确定每次地震在各地造成影响的程度,分析地震的频率,
及其他地震活动特征,再结合当地地质构造运动的特点,并根据场地
是在地震活动区还是在地震影响区给予加权,最后确定基本烈度。“中
国地震目录”(1960年版)第二集——分县地震目录中,列举了各县
的地震破坏、影响情况,并尽可能提出了该县基本烈度的初步意见,
供建设部门使用。如北京市的基本地震情况是,自公元438年至1955
年,共有地震记载167次,其中破坏性地震8次:1057年8度、1078
年6度、1337年6度强、1588年6度、1626年7度、1665年7度强、
1676年8度、1730年7~8度。北京市的基本烈度初步意见为7~8
度。
为了满足大规模工程建设的需要,50年代编制了“中国地震烈
度区划图”。编图原则是:①曾经发生过地震的地区,同样强度的地
震还可能重演;②地质条件(或称地质特点)相同的地区,地震活动性
亦可能相同。其原始图是以历史地震统计方法得到的综合烈度图为基
础,结合地质构造条件类比而成,所用的划分标准是基本烈度。这种
图没有时间限制,若用于大规模长远建设规划是没有问题的;但做为
具体建筑物的抗震设计使用时,则不能满足工程师们的要求。他们关
心的是建筑物的有效使用寿期内,有无遭遇地震危险的可能,以便在
设计时考虑抗震安全措施。各种建筑物都有一定的使用寿命,短的不
过一二十年,如轻纺工业或火电厂厂房建筑等;也有数十年至数百年
的,如大型水坝和铁路桥梁等。如果在建筑物使用寿期内不致遭遇危
险地震,则无需考虑抗震措施,籍以节省资金。很明显,工程师们所
需要的地震区划图是要附有明确的时间概念的,例如标明10年、20
年、50年或100年内可能遭遇的最大地震烈度。
到了70年代,我国的地震科学事业有了长足的进步,在地震活动的
时空不均匀性和强震活动的地质构造环境特征方面的研究,取得了可
作为中长期地震预测的某些依据。从1972年至1976年,国家地震局
编图组完成了1:300万的地震区划图。该图是描绘了初具时间概念
的地震基本烈度区划图。图中表示的地震基本烈度的含义是:未来百
年内,平均土质条件下,场区可能遭遇的最大地震烈度。该图被原国
家基本建设委员会和国家地震局正式批准并颁布,作为中小工程抗震
设防的依据,一直沿用至1991年。
众多的观测事实和研究结果均表明,地震的发生和地震动的特性,以
及结构破坏都具有一定的随机因素,目前还不能做出精确的预测,必
须用可靠性理论和方法来处理。到80年代,国内外在地震区划图的
编制技术和方法上有了新的进展,工程结构力学和抗震设计也发展到
了以极限状态为安全标准的概率设计阶段。为了适应工程建设抗震设
计的实际需要和地震科学的发展水平,原国家地震局重新编制了具有
概率含义的《中国地震烈度区划图(1990)》。该图所标示的地震烈度
值系指50年期限内,一般场地土条件下,可能遭遇超越概率为10%
的烈度值,即达到和超过图上烈度值的概率为10%。50年超越概率为
10%的风险水平,是目前国际上一般建筑物普遍采用的抗震设防标准。
由前面的论述可知,虽然基本烈度是指场区在今后若干年可能遭
遇到的最大危险烈度,但不同时期的含义却不尽相同。50~60年代,
基本烈度是由场区在历史上曾经遭受过的最大烈度为基础,并结合当
地的地质构造特点和地震发生频率而确定,没有明确的时间含义;
70~80年代,基本烈度是指未来百年内,平均土质条件下,场区可
能遭遇的最大地震烈度;到了90年代,基本烈度是指50年期限内,
一般场地土条件下,场区可能遭遇超越概率为10%的烈度值。
必须指出的是,作为工程抗震设防地震的基本烈度不等于抗震设
计烈度,而是抗震设计所必须考虑的基本数据。实际应用中,需要结
合工程场区具体的场地条件、工程的重要性类别,按抗震设计规范中
的有关规定选择相应的设计参数。
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