地震荷载动力分析原理

1.震级

震级是衡量一次地震规模大小的数量等级，表示方法很多。目前国际上常用的是里氏震级，其定义最早由里克特（Richter）于1935年给出，即

式中　M——里氏地震等级；

A——用标准地震仪（周期为0.8s，阻尼比为0.8，放大倍数为2800）在距震中100km处记录的以μm（10—6 m）为单位的最大水平地面位移。

由式（2-1）可见，震级增大1级，地面振幅增大10倍。对于M＜2的地震（A＜102μm），一般人体感觉不到，只能由仪器记录得到，称无感地震或微震；对于M＝2～4的地震（A＝102～104μm），人体有所感觉，称有感地震；对于M＞5的地震（A＞0.1m），会引起地面工程破坏，称破坏性地震；对于M＞7的地震习惯称大地震，而M＞8的地震称为特大地震。地震造成的灾难是巨大的，1976年7月28日在我国唐山发生的7.8级地震，造成24万多人死亡，16万多人受伤。2008年5月12日14时28分在我国汶川发生的属龙门山断裂带地震，震级达到8级，造成6.9万多人遇难，17万多人受伤。1960年5月21日15时智利南部的8.9级地震，使数座湖泊消失不见，两座小山不翼而飞，还使6座火山再次喷发，又形成了3座新火山。1985年9月19日7时19分墨西哥8.1级地震，远离震中约370km的墨西哥城700多幢大楼倒塌，8000多幢楼房受损，地震造成3.5万人死亡，4万人受伤，数十万人无家可归。

须指出，式（2-1）实际上仅适于M＜6级地震的直接定义，当M≥6时该式结果将与实际不符。由于当地面运动振幅较大时，表土将产生黏滞塑性变形，消耗地面振动能量，抑制地面振幅，使震级与地面振幅不再满足式（2-1）关系。因此对M≥6的情况，一般需通过其他方式定义震级。

此外，对震中距不一定恰好为100km和非标准地震仪情况，应将地面位移记录值修正为满足式（2-1）条件的标准位移，才能按式（2-1）确定地震震级。

2.地震能量

地震是因岩层断裂释放能量引起的，一次地震所释放的能量称地震能量，记为E。一次地震释放的地震能量是一定的，据统计分析，地震能量E与其震级M之间存在下列关系

式中，1尔格＝10—7焦耳。

由式（2-2）知，震级增大1级时，地震能量约增大32倍，震级增大2级时，地震能量约增大1000倍。一个8级地震，约相当于960枚2万t TNT炸药的原子弹所释放的能量，可见其释放的能量是巨大的，造成的破坏也是毁灭性的。

3.地震烈度

工程上，将某一地区遭受一次地震影响的地面运动强弱程度定义为地震烈度，记为I，它与建筑物破坏有关。一次地震只有一个震级，而不同地点却会有不同的地震烈度，震中附近受地震影响最大，地震烈度也最大，而随着震中距的增大，地震的影响逐渐减小，地震烈度也逐渐减小。

在不同的国家，地震烈度的划分等级不同。日本采用0～7的8个等级，我国和世界绝大多数国家采用1～12的等级划分，地震烈度值的划分，一般根据人的感觉、器物的反应、地貌及建筑物的破坏特征等宏观现象综合评定。表2-1是我国1980年制定的地震烈度表。(www.xing528.com)

表2-1　中国地震烈度表

续表

4.地震烈度与震级的关系

一次地震发生，震级是一定的，对于确定地点的地震烈度也是一定的。震中一般是一次地震烈度最大的地区，其烈度与震级和震源深度有关。在环境条件基本相同的情况下，震级愈大，震源深度愈小，则震中烈度愈高。根据我国的地震资料，对于发生最多的浅源地震，可以得到震中烈度I0与震级M间的近似关系为

对于非震中地区，利用烈度随震中距衰减的关系，可建立其烈度与震级的关系为

式中　Δ——震中距，km；

h——震源深度，km；

I——震中距为Δ处的地震烈度；

C——烈度衰减参数，与地貌、震级等因素有关，平原地区C值大于山区，震级愈大C值愈大。

将式（2-4）代入式（2-3），得任意地点地震烈度与震级的关系为

式中符号意义同前。