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地震與房屋結構配筋的關係,百年老宅不倒秘訣!

汶川大地震是我們國家的一次巨大的災難,傷亡慘重,救災過程中發生無數可歌可泣的悲壯故事,在此小編不想一一重提,今天小編和大家談談地震等級、地震烈度、抗震烈度以及抗震等級的事,它們之間什麼關係?在實際建房過程中怎麼運用這些專業知識建造安全放心的百年住宅?



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一 、地震震級


震級是表徵地震強弱的量度,是劃分震源放出的能量大小的等級。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。



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絕大多數地震是由斷層引起的,地震所釋放的能量的大小,取決於引發地震的斷層的大小、斷層兩邊相對運動的距離、斷層處的岩石強度。


斷層的面積*斷層移動的距離*岩石的剪切模量=地震矩


這個地震矩的數值,直接反映了地震釋放能量的大小。



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其單位是「里氏」,通常用字母M表示。震級每相差1級,能量相差31.6倍;每相差2級,能量相差就是31.6*31.6約1000倍。簡單說,9級地震釋放的能量是8級的31.6倍,7級的1000倍,6級的31623倍,5級的1000000倍。


二、地震烈度


地震烈度衡量的是某次地震發生之後對某個地區的影響。比如說汶川地震,震中汶川的烈度為11度,茂縣的烈度為10度,錦竹為9度,什邡市為8度,都江堰為7度。也就是說,越靠近震中地震烈度最大,越遠離震中越小。



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汶川地震地震烈度區域圖示


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。它取決於地震震級、震源距離、地質條件、地面狀況等條件。



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三、設防烈度(抗震烈度)


抗震烈度是某個地區的屬性,是人為規定的,每個地區都不一樣。比如說北京的抗震烈度是 8 度,上海的抗震設防烈度是 7 度。


這個是怎麼確定的呢?一定程度上,設防烈度的制定跟設防目標相關。就拿北京來說,先統計一下歷史上一定時期之內影響到北京的歷次地震,看一下這些地震引起的北京地區的烈度分別是多少。現在的抗震規範,採用的是 50 年內超越概率為 10% 的地震烈度作為抗震烈度。也就是說,50年之內,發生比這個設防烈度還大的地震烈度的可能性是10%。是50年一遇嗎?NO,折算下來,是「475年一遇」。



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什麼意思呢?475年一遇的地震,今年發生的概率是475分之一,也就是0.211%,今年不發生的概率是99.789%。50年之內都不發生這樣的地震,這個概率是 99.789% 的 50次方,也就是90%。而50年之內發生這樣的地震的概率,則是 1 減去 90%,等於 10%。



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中震可修


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,都在我們的設防範圍之內,也就是俗稱的「小震不壞」;500年一遇的地震,剛剛好跟我們的設防目標差不多,次要結構可能會有小範圍破壞,但是主體結構不會發生大的破壞,也就是俗稱的「中震可修」;1000年一遇的地震,已經超過了我們的設防目標,但是盡量通過合理的構造措施,保證結構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」。



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大震不倒


四、抗震等級


以鋼筋混凝土框架結構為例,抗震等級劃分為一級至四級,以表示其很嚴重、嚴重、較嚴重及一般的四個級別。它指的是建築結構的屬性。比如說同一個地區,這棟樓的抗震等級是一級,那棟樓的抗震等級卻是二級。抗震等級也可以在局部調整,比如這棟樓整體抗震等級是三級,但是某一層或者某一個柱子的抗震等級卻是更高的二級。


它的確定取決於抗震設防烈度、結構重要性、結構類型、結構高度。而建築物的結構配筋的確定則取決於抗震等級,對於普通的鋼筋混凝土結構,可以參見抗震規範里的這張表格。



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注意到,我們說這張表適用於「普通的鋼筋混凝土結構」,也就是所謂的「丙類建築」如普通民宅等。至於更重要的建築物如醫院、學校等屬於更高層次的甲類建築或乙類建築,查表時需要提高一個烈度。


比如說,以上海為例,同樣是小於24米的框架結構,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、同一個結構類型、差不多高度的建築物,中小學、醫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。



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抗震等級有什麼用呢?主要體現在結構的各種內力調整和構造措施上。比如說,一級和二級框架結構的角柱,箍筋必須全高加密,而三級和四級的角柱卻不需要特殊處理。



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五、總結


1、地震震級是地震的屬性,一次地震只有一個震級。


2、地震烈度是地震對某個地區的影響,震中高,越往外越低。


3、設防烈度可以簡單理解成某個地區475年內所能發生的最強烈的地震烈度。如果實際發生的地震引起的烈度不大於設防烈度,建築結構應該要做到不發生永久性的、不可修復的的破壞。


4、抗震等級是建築物的屬性,越重要、越容易受地震襲擊、越需要保護的建築物,抗震等級越高,對抗震能力的要求也越高。



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最後,如果想建一棟安全可靠的百年住宅,一定要先查一查當地的抗震烈度,根據抗震烈度和建築結構類型、結構高度確定抗震等級,再根據抗震等級確定鋼筋混凝土結構的配筋。舉個例子,北京抗震烈度為8,建框架結構小別墅高度小於25m,其抗震等級為二級,然後據此進行結構配筋設計,以框架梁梁端箍筋的加密為例:



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抗震二級梁端箍筋加密區長度大於1.5倍梁高且大於500mm,hb為梁高


另外,還要注意的是結構高度不同、跨度不同,框架梁、板、柱的尺寸與配筋也要相應的變化,最好專業的活計還是讓專業的人來做,如此,才能錢花的放心,房子住得安心,百年老宅亦非空言!



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