7.8 7.8 的破坏力= ? 建筑设防类别和设防烈度是如何确定的？

01 7.8+7.8=？土耳其序列型地震破坏力分析

7.8+7.8=？

土耳其序列型地震破坏力分析

引言

本次土耳其地震为典型的序列型地震，遭受了两次以上强烈地震的破坏作用， 序列型地震作用下结构的响应更为复杂，它 与单次地震作用有很大差别，也 不等于两次地震震害的简单求和 。本次地震为我们分析序列型地震对结构的破坏影响提供了宝贵的分析数据，为此我们开展了本次土耳其序列型地震破坏力分析的工作。

序列型地震动

据中国地震台网正式测定，北京时间2月6日9时17分（当地时间2月6日4时17分）在土耳其发生7.8级地震，震源深度20千米，震中位于北纬37.15度，东经36.95度。随后，在18时24分时发生7.8级地震，震源深度20千米，震中位于北纬38.00度，东经37.15度。为了便于后面讨论，我们称第一次7.8级地震为7.8A；第二次7.8级地震为7.8B。

为此我们根据两次地震所获取的强震动记录选取了几个典型台站的序列型地震动，台站信息如表1所示，典型台站序列型地震动如图1所示（删去了两次大地震记录中间的值）。

图1 3802台站的序列型地震动

对单体建筑的影响

选取的分析结构为典型三层混凝土框架结构，如图2所示。对M7.8A、M7.8B和序列型地震作用下的破坏力进行了分析，层间位移角如图 3和图4所示。其中，MS-AS表示序列型地震动（即M7.8A+M7.8B）输入，MS代表M7.8A单独输入，AS表示M7.8B单独输入。

图2 三层框架结构立面图（感谢中国建筑设计研究院王奇教授级高工提供模型）

图 3 6度设防框架层间位移角

图 4 7度设防框架层间位移角

从图3和图4中可以看出，序列型地震作用下结构的地震响应更为复杂，例如，对于台站3802而言，序列地震动作用下结构响应大于M7.8A和M7.8B分别作用下的响应， 因为在一次7.8级地震的作用下，结构已经是受损状态，再来一个7.8级地震，结构的损伤会进一步加大 。这说明多次地震的作用会进一步增大结构的响应，需要在结构的分析中予以考虑，但是损伤增大的幅度很复杂， 不是两次损伤的简单相加 。需要通过科学的计算才能得到。这也进一步体现了采用时程分析的优势，即可以考虑序列型地震的作用。

对区域建筑的影响

除了对单体结构的分析，城市抗震弹塑性分析方法还适用于区域建筑的序列型地震的作用分析。关于单体建筑的序列型地震震害研究已经开展了很多了。而对于城市防震减灾非常关键的区域震害预测而言， 序列型地震区域震害研究还很少 。因为传统的城市区域震害预测大多是基于统计数据的 经验预测 方法。由于地震是偶发灾害，收集足够的主震震害数据就已经非常不容易了，考虑到序列型地震的众多可能性组合，基于经验的预测方法来完成城市区域的序列型地震震害预测就面临更大的数据不足的困难。

而城市抗震弹塑性分析为克服上述问题提供了一个非常好的解决办法。与传统方法不同，城市抗震弹塑性分析方法，不是基于经验的预测方法，而是 基于物理模型(Physics-based) 的方法。城市抗震弹塑性分析基于结构动力学基本原理，每一个震害预测结果，都是根据结构动力学响应真正“算”出来的。

我们将序列地震动、以及M7.8A和M7.8B单次地震记录分别输入的区域建筑群模型中，由于缺少当地建筑属性数据，选用的区域建筑数据为伊斯坦布尔 的区域建筑数据 ，可以得到如图 5所示的结果。

图 5 区域建筑破坏情况

从图中可以看出，序列型地震作用下区域建筑的震害情况更为复杂，对于某些台站（如右上角的4412台站），序列地震动作用下建筑破坏比例大于M7.8A和M7.8B两次地震单独作用下的破坏情况（表2），这说明序列型地震的发生会进一步增加建筑的破坏。但破坏程度同样不是两次地震的简单相加，而城市抗震弹塑性分析方法是科学预测区域建筑在序列型地震作用下震害的有效方法。

图6给出了区域建筑群中一典型RC框架结构在该台站处序列型地震以及两次7.8级地震单独作用下的层间滞回结果，从图6中可以清楚地看出序列地震动作用下结构的损伤累积。而 城市抗震弹塑性分析方法则能很好地考虑序列型地震的影响，可以考虑建筑在多次地震作用下的累积损伤效应 ，可以为序列型地震下建筑震害评估提供参考。

图 6 典型建筑层间滞回对比

设防类别和设防烈度如何确定？

说到设防类别和设防烈度大家应该都不陌生，我们在确定抗震等级前必须先确定建筑的设防类别和设防烈度，然后才能确定建筑的抗震等级。那么大家真的了解这两个概念吗？对于建筑所属的设防类别和建筑所在地区的设防烈度我们又该如何确定呢？

一、设防类别

1. 特殊设防类

指使用上有特殊设备，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。

其设防标准应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强该建筑工程的抗震措施，但抗震设防烈度为9度时，应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。

在实际建筑工程中有这类抗震设防要求的工程很少。只有防灾救灾建筑中的三级医院承担特别重要医疗任务的门诊、医技、住院用房，承担研究、中试和存放剧毒的高危险传染病病毒任务的病毒预防与控制中心的建筑或其区段；电力建筑中的国家和区域的电力调度中心；邮电通信建筑中的国际出入口局、国际无线电台、国家卫星通信地球站、国际海缆登陆站；广播电视建筑中的国家级、省级的电视调频广播发射塔建筑（当混凝土结构塔高度大于250m或钢结构塔的高度大于300m时）及国家级卫星地球站上行站；以及科学实验建筑中的研究、中试生产和存放具有高放射性物品、剧毒的生物制品、化学制品、天然和人工细菌、病毒的建筑等属于特殊设防类建筑工程。

2. 重点设防类

指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。简称乙类。其抗震设防标准应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，尚应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

在实际工程中属于这类设防的建筑工程不少，特别是在总结我国地震震害的经验教训后，考虑到我国现阶段的国民经济已有较大发展，因而2008年以来对中小学校、幼儿园、二、三级医院、体育场馆、博物馆、文化馆、图书馆、影剧院、商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施，国家标准GB50223规定应当按照高于当地一般房屋建筑的抗震设防要求进行抗震设防，增强其抗震能力。以上建筑的抗震设防标准均确定为乙类。

3. 标准设防类

指大量的一般性建筑工程，按标准要求进行设防的建筑（除特殊、重点和适度设防类以外的建筑），简称为丙类。对这类建筑应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。也即这类房屋可按《建筑抗震设计规范》的标准要求有关规定进行抗震设计。

4. 适度设防类

指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害、允许在一定条件下适度降低抗震设防要求的建筑。简称丁类。其抗震设防标准允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时，不应降低。一般情况下仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

在实际工程中属于这类设防的建筑工程较少，例如储存价值低物品的单层仓库，且其中活动人员少、无次生灾害，可划为适度设防类房屋。

由于《建筑工程抗震设防分类标准》中不可能将各行各业涉及的建筑工程对其进行细致抗震设防分类规定，在实际工程设计中可根据以下因素的综合分析后对该标准未明确分类房屋确定其设防分类：

1. 遭受地震后建筑破坏可能造成的人员伤亡、直接和间接经济损失和社会影响的大小。

2. 城镇的大小、行业的特点、工矿企业的规模。

3. 建筑使用功能失效后，对全局的影响范围大小，抗震救灾影响及恢复的难易程度。

4. 建筑各区段的重要性有显著不同时，可按区段划分抗震设防类别，但下部区段的设防类别不应低于上部区段。

5. 不同行业的相同建筑，当所处地位及地震破坏所产生的后果和影响不同时，其抗震设防类别可不相同。

二、设防烈度

区划标定或确定的烈度 是考虑地震危险性特征，对未来一段时间内遭遇地震烈度的预测结果进行归并、区划，代表一个地区地震危险性的烈度值。一般由地震部门发布。地震工程学名词。一般用罗马数字表示，如，VI度、VII度、VIII度、IX度、X度等。

抗震设防烈度 ，指的是按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度。

——GB50011-2010《建筑抗震设计规范》第2.1.1条

中国地震动参数区划图主要特点有：

（1）将抗倒塌作为编图的基本准则，以50年超越概率10% 地震动峰值加速度与50年超越概率2%地震动峰值加速度除以1.9 所得商值的较大值作为编图指标；

（2）全国设防参数整体上有了适当提高，基本地震动峰值加速度均在0.05g及以上，0.10?g及以上地区面积从49%上升到 51%，其中Ⅷ 度及以上地区的面积从 12% 增加到 18%。

“全国都是设防区”，这一命题的完整表述是由地震和建设两个部门前后接续的规定形成的。

地震部门规定（GB18306-2015），全国的地震动峰值加速度都是0.05g及以上（6度及以上）。
建设部门规定（GB50011-2010），6度及以上地区必须进行抗震设防。