建筑抗震等级、抗震设防烈度、地震震级三者之间有什么区别和联系？
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猪小宝，博士僧 | 一级注册结构工程师
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谢邀。
每次地震发生，可能很多人都会有类似的问题。有时候，有些媒体也会在这里犯一些错误，被大家诟病为「不专业」。当然，这些东西也挺复杂的，媒体搞混了也正常。
一 地震震级
地震震级是某次地震的属性，某个地震只会有一个震级。比如1995年阪神大地震是矩震级6.8，2008年汶川大地震是矩震级是7.9。
注意到，可能对于某次地震，不同媒体的报道有所不同，那是因为他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过不同的震级标准，比如里氏震级、面波震级、体波震级等等。比如说，有些国内官方媒体采用的就是面波震级，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。
震级是什么意思呢？简单说，震级衡量的是地震的大小，或者严谨一点，地震所释放的能量的大小。某次地震所释放的总能量是固定的，所以它的震级也是唯一的。
绝大多数地震是由断层引起的，地震所释放的能量的大小，取决于引发地震的断层的大小、断层两边相对运动的距离、断层处的岩石强度。断层的面积乘以断层移动的距离再乘以岩石的剪切模量，得到的就是Seismic Moment，也就是所谓的地震矩。这个地震矩的数值，直接反映了地震释放能量的大小。
而矩震级就是对地震矩的衡量，这两者之间的关系是 ，其中地震矩 M0的单位为牛乘以米。注意到，地震矩和矩震级之间是三分之二 log 的关系。换言之，震级大一级，地震矩变为原来的10的1.5次方倍，也就是31.6倍；震级大两级，地震矩变为原来的31.6的平方倍，也就是 1000 倍。
简单说，8级地震释放的能量，是7级的31.6倍，6级的1000倍，5级的31623倍，4级的1000000倍。
二 地震烈度
地震烈度衡量的是某次地震发生之后对某个地区的影响。比如说，1976年唐山大地震，震中唐山的烈度为11度，天津的烈度为8度，北京为6度，石家庄为5度。通常情况下，越靠近震中最大，越远离震中越小。这也很好理解，越靠近震中受影响越大，越远离震中受影响越小。
你可以想象成一个靶子，震中就是靶心10环，外边一点9环，再靠外8环。同样的地震，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。由于地形地质的不同，所以烈度的分布并不是个完美的同心圆，只是大致上遵循着越靠近震中越大的规律。
烈度的大小与地震震级相关，但并没有明确的数值关系，而是因为其它条件的不同而不同。简单说，烈度是一个主观性比较强的参数，跟震源深浅、地震类型、地质条件等等都有关系，不同的地震会有不同的情况。正如世界上没有两片相同的叶子，世界上也没有两次相同的地震。同样都是6级地震，一个震中烈度可能是7度，另一个可能会达到8度。
三 抗震设防烈度
抗震设防烈度是某个地区的属性。比如说北京的抗震设防烈度是 8 度，上海的抗震设防烈度是 7 度。
这个是怎么确定的呢？一定程度上，设防烈度的制定跟设防目标相关。就拿北京来说，先统计一下历史上一定时期之内影响到北京的历次地震，看一下这些地震引起的北京地区的烈度分别是多少。比如说1976年唐山地震是6度，某某年某次地震是4度，某某年某次地震是5度……然后再利用统计学知识，根据既定的可靠度目标，比如说，让设防烈度大于这些已经发生过的地震烈度的90%，继而确定出一个设防烈度。换句话说，这种情况下，所有可能发生的地震里，我能保证有90%的实际地震烈度都小于我的这个设防烈度。
现在的抗震规范，采用的是 50 年内超越概率为 10% 的地震烈度作为抗震设防烈度。也就是说，50年之内，发生比这个设防烈度还大的地震烈度的可能性是10%。折算下来，也就是俗称的「475年一遇」。
什么意思呢？475年一遇的地震，今年发生的概率是475分之一，也就是0.211%，今年不发生的概率是1减去0.211%，也就是99.789%。50年之内都不发生这样的地震，这个概率是 99.789% 的 50次方，也就是90%。而50年之内发生这样的地震的概率，则是 1 减去 90%，等于 10%。
也就是说，我们的目标是 475 年一遇的地震。100年一遇的地震，小意思，都在我们的设防范围之内，也就是俗称的「小震不坏」；500年一遇的地震，刚刚好跟我们的设防目标差不多，次要结构可能会有小范围破坏，但是主体结构不会发生大的破坏，也就是俗称的「中震可修」；1000年一遇的地震，已经超过了我们的设防目标，但是尽量通过合理的构造措施，保证结构足够的延性和塑性变形能力，争取做到房子虽然变形很大，但不会整体垮塌，保证逃生通道和逃生时间，这也就是俗称的「大震不倒」。
四 抗震等级
抗震等级是建筑结构的属性。比如说，这栋楼的抗震等级是一级，那栋楼的抗震等级是二级。抗震等级也可以在局部调整，比如这栋楼的抗震等级是三级，但是某一层或者某一个柱子的抗震等级是二级。
抗震等级当然跟抗震能力相关，但并不是说一级的就一定比二级的好。举个类似的例子，汽车的碰撞试验，有五星的，也有三星的，但是并不是说五星的就一定比三星的更好。一个五星的微型车，跟一个三星的大皮卡相比，孰高孰低还很难说。
抗震等级也是如此，它取决于抗震设防烈度、结构重要性、结构类型、结构高度。对于普通的钢筋混凝土结构，可以参见抗震规范里的这张表格。
比如说，上海的一栋高层住宅楼，采用剪力墙结构，高度为100米。我们就去查表，上海设防烈度为7度，抗震墙结构高度大于80米，所以是二级。再比如说，济南的一栋高层写字楼，框架核心筒。我们继续查表，济南是6度区，所以框架核心筒的框架部分是三级，核心筒部分是二级。
注意到，我们说这张表适用于「普通的钢筋混凝土结构」，也就是所谓的「丙类建筑」。目前的抗震规范，已经把中小学校舍提高到了「乙类建筑」。换言之，医院、中小学校舍等等非常重要的建筑物，需要在这张表的基础上进一步提高，一般是查表的时候提高一个烈度。
比如说，以上海为例，同样是小于24米的框架结构，如果是菜市场，那就按7度查表，也就是三级，如果是小学教学楼，那就要按7+1=8度查表，抗震等级为二级。也就是说，同一个地区、同一个结构类型、差不多高度的建筑物，中小学、医院等等通常要比菜市场、普通办公楼、住宅楼高一个抗震等级。
抗震等级有什么用呢？主要体现在结构的各种内力调整和构造措施上。
比如一级框架结构的角柱，最小配筋率需要到达1.1%，而四级的角柱，最小配筋率达到0.7%就可以了。也就是说，在计算允许的前提下，抗震等级低的结构可以用更少的钢筋。
再比如说，一级和二级框架结构的角柱，箍筋必须全高加密，而三级和四级的角柱就不需要特殊处理。
五 总结
每次地震发生，可能很多人都会有类似的问题。有时候，有些媒体也会在这里犯一些错误，被大家诟病为「不专业」。当然，这些东西也挺复杂的，媒体搞混了也正常。
一 地震震级
地震震级是某次地震的属性，某个地震只会有一个震级。比如1995年阪神大地震是矩震级6.8，2008年汶川大地震是矩震级是7.9。
注意到，可能对于某次地震，不同媒体的报道有所不同，那是因为他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过不同的震级标准，比如里氏震级、面波震级、体波震级等等。比如说，有些国内官方媒体采用的就是面波震级，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。
震级是什么意思呢？简单说，震级衡量的是地震的大小，或者严谨一点，地震所释放的能量的大小。某次地震所释放的总能量是固定的，所以它的震级也是唯一的。
绝大多数地震是由断层引起的，地震所释放的能量的大小，取决于引发地震的断层的大小、断层两边相对运动的距离、断层处的岩石强度。断层的面积乘以断层移动的距离再乘以岩石的剪切模量，得到的就是Seismic Moment，也就是所谓的地震矩。这个地震矩的数值，直接反映了地震释放能量的大小。
而矩震级就是对地震矩的衡量，这两者之间的关系是 ，其中地震矩 M0的单位为牛乘以米。注意到，地震矩和矩震级之间是三分之二 log 的关系。换言之，震级大一级，地震矩变为原来的10的1.5次方倍，也就是31.6倍；震级大两级，地震矩变为原来的31.6的平方倍，也就是 1000 倍。
简单说，8级地震释放的能量，是7级的31.6倍，6级的1000倍，5级的31623倍，4级的1000000倍。
二 地震烈度
地震烈度衡量的是某次地震发生之后对某个地区的影响。比如说，1976年唐山大地震，震中唐山的烈度为11度，天津的烈度为8度，北京为6度，石家庄为5度。通常情况下，越靠近震中最大，越远离震中越小。这也很好理解，越靠近震中受影响越大，越远离震中受影响越小。
你可以想象成一个靶子，震中就是靶心10环，外边一点9环，再靠外8环。同样的地震，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。由于地形地质的不同，所以烈度的分布并不是个完美的同心圆，只是大致上遵循着越靠近震中越大的规律。
烈度的大小与地震震级相关，但并没有明确的数值关系，而是因为其它条件的不同而不同。简单说，烈度是一个主观性比较强的参数，跟震源深浅、地震类型、地质条件等等都有关系，不同的地震会有不同的情况。正如世界上没有两片相同的叶子，世界上也没有两次相同的地震。同样都是6级地震，一个震中烈度可能是7度，另一个可能会达到8度。
三 抗震设防烈度
抗震设防烈度是某个地区的属性。比如说北京的抗震设防烈度是 8 度，上海的抗震设防烈度是 7 度。
这个是怎么确定的呢？一定程度上，设防烈度的制定跟设防目标相关。就拿北京来说，先统计一下历史上一定时期之内影响到北京的历次地震，看一下这些地震引起的北京地区的烈度分别是多少。比如说1976年唐山地震是6度，某某年某次地震是4度，某某年某次地震是5度……然后再利用统计学知识，根据既定的可靠度目标，比如说，让设防烈度大于这些已经发生过的地震烈度的90%，继而确定出一个设防烈度。换句话说，这种情况下，所有可能发生的地震里，我能保证有90%的实际地震烈度都小于我的这个设防烈度。
现在的抗震规范，采用的是 50 年内超越概率为 10% 的地震烈度作为抗震设防烈度。也就是说，50年之内，发生比这个设防烈度还大的地震烈度的可能性是10%。折算下来，也就是俗称的「475年一遇」。
什么意思呢？475年一遇的地震，今年发生的概率是475分之一，也就是0.211%，今年不发生的概率是1减去0.211%，也就是99.789%。50年之内都不发生这样的地震，这个概率是 99.789% 的 50次方，也就是90%。而50年之内发生这样的地震的概率，则是 1 减去 90%，等于 10%。
也就是说，我们的目标是 475 年一遇的地震。100年一遇的地震，小意思，都在我们的设防范围之内，也就是俗称的「小震不坏」；500年一遇的地震，刚刚好跟我们的设防目标差不多，次要结构可能会有小范围破坏，但是主体结构不会发生大的破坏，也就是俗称的「中震可修」；1000年一遇的地震，已经超过了我们的设防目标，但是尽量通过合理的构造措施，保证结构足够的延性和塑性变形能力，争取做到房子虽然变形很大，但不会整体垮塌，保证逃生通道和逃生时间，这也就是俗称的「大震不倒」。
四 抗震等级
抗震等级是建筑结构的属性。比如说，这栋楼的抗震等级是一级，那栋楼的抗震等级是二级。抗震等级也可以在局部调整，比如这栋楼的抗震等级是三级，但是某一层或者某一个柱子的抗震等级是二级。
抗震等级当然跟抗震能力相关，但并不是说一级的就一定比二级的好。举个类似的例子，汽车的碰撞试验，有五星的，也有三星的，但是并不是说五星的就一定比三星的更好。一个五星的微型车，跟一个三星的大皮卡相比，孰高孰低还很难说。
抗震等级也是如此，它取决于抗震设防烈度、结构重要性、结构类型、结构高度。对于普通的钢筋混凝土结构，可以参见抗震规范里的这张表格。
比如说，上海的一栋高层住宅楼，采用剪力墙结构，高度为100米。我们就去查表，上海设防烈度为7度，抗震墙结构高度大于80米，所以是二级。再比如说，济南的一栋高层写字楼，框架核心筒。我们继续查表，济南是6度区，所以框架核心筒的框架部分是三级，核心筒部分是二级。
注意到，我们说这张表适用于「普通的钢筋混凝土结构」，也就是所谓的「丙类建筑」。目前的抗震规范，已经把中小学校舍提高到了「乙类建筑」。换言之，医院、中小学校舍等等非常重要的建筑物，需要在这张表的基础上进一步提高，一般是查表的时候提高一个烈度。
比如说，以上海为例，同样是小于24米的框架结构，如果是菜市场，那就按7度查表，也就是三级，如果是小学教学楼，那就要按7+1=8度查表，抗震等级为二级。也就是说，同一个地区、同一个结构类型、差不多高度的建筑物，中小学、医院等等通常要比菜市场、普通办公楼、住宅楼高一个抗震等级。
抗震等级有什么用呢？主要体现在结构的各种内力调整和构造措施上。
比如一级框架结构的角柱，最小配筋率需要到达1.1%，而四级的角柱，最小配筋率达到0.7%就可以了。也就是说，在计算允许的前提下，抗震等级低的结构可以用更少的钢筋。
再比如说，一级和二级框架结构的角柱，箍筋必须全高加密，而三级和四级的角柱就不需要特殊处理。
五 总结
∙ 地震震级是地震的属性，一次地震只有一个震级。
∙ 地震烈度是地震对某个地区的影响，震中高，越往外越低。震中烈度和震级有关。
∙ 设防烈度可以简单理解成某个地区475年内所能发生的最强烈的地震烈度。如果实际发生的地震引起的烈度不大于设防烈度，建筑结构应该要做到不发生永久性的、不可修复的的破坏。
∙ 抗震等级是建筑物的属性，越重要、越容易受地震袭击、越需要保护的建筑物，抗震等级越高，对抗震能力的要求也越高。
发布于 2014-08-06 46 条评论 感谢
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杨佳文，先去学习，再去创造。
吴为、siphon、王安冬 赞同
其实之前我就一直在犯一个毛病 这个毛病就是地震震级与地震烈度之间的理解不清 以前不知道地震烈度这一说 只知道地震越大破坏力越强 其实衡量地震的破坏程度是靠地震烈度的 一样的震级 震源深度较浅肯定比较深的造成的地震烈度要大,这就是有些地方震级很大但是伤亡人数少,破坏力小的原因之一.房屋的抗震等级则需要根据本地区抗震设防烈度来设定.比如说鞍山的海城市地震设防烈度就是7级 而我家就是6级.不同地区的抗震设防烈度是不同的.
编辑于 2014-08-08 1 条评论 感谢
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S beverage
大白猪、刘执壶 赞同
对结构设计中的抗震设计方面的知识很好的科普，有个笔误，把中小学校舍提高到了「乙类建筑」 的是抗震设防分类标准。
常遇烈度、基本烈度和罕遇烈度什么关系？
常遇烈度是50年内超越概率约为63％的地震烈度，是小震不坏中的小震，重现期是50年，也就是50年一遇，比基本烈度大概小1.5级，也叫众值烈度和多遇烈度
基本烈度，是另一个领域"中国地震区划"的名词在结构设计领域，设防烈度取当地的基本烈度，数值是一样的。50年超越概率约10％的地震烈度，中震可修中的中震，重现期是475
常遇烈度、基本烈度和罕遇烈度什么关系？
常遇烈度是50年内超越概率约为63％的地震烈度，是小震不坏中的小震，重现期是50年，也就是50年一遇，比基本烈度大概小1.5级，也叫众值烈度和多遇烈度
基本烈度，是另一个领域"中国地震区划"的名词在结构设计领域，设防烈度取当地的基本烈度，数值是一样的。50年超越概率约10％的地震烈度，中震可修中的中震，重现期是475
年，475年一遇
罕遇烈度 50年超越概率2％～3％的地震烈度，大震不倒中的大震，重现期1600-2400年，千年一遇，比基本烈度大1～1.5倍之间。
引入抗震等级的目的和意义区分不同的结构体系，结构重要性，结构高度等等来却有重点的加强结构的抗震措施，做到既安全又经济。
罕遇烈度 50年超越概率2％～3％的地震烈度，大震不倒中的大震，重现期1600-2400年，千年一遇，比基本烈度大1～1.5倍之间。
引入抗震等级的目的和意义区分不同的结构体系，结构重要性，结构高度等等来却有重点的加强结构的抗震措施，做到既安全又经济。
发布于 2014-08-07 添加评论 感谢
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知乎用户，前备胎
Andy Chang 赞同
1. 震级是按照地震本身强度而定的等级标度，用以衡量某次地震的大小，用M表示。震级的大小是地震释放能量多少的尺度，也是地震规模的指标，其数值是根据地震带记录到的地震波图来确定的。一次地震只有一个等级，国际上通用的是里氏震级；至于5.12地震为嘛最初报的是里氏7.8级后来2012.5.18修正为8.0级，大概是因为震级超过8级国际救援可以不经发生地震国允许直接介入救援，可能是当局出于国家安全的考虑吧。
2. 地震烈度是指某一地区的地面及建筑物遭受一次地震影响的强弱程度，比如人的感觉、地表现象及建筑物的破坏程度等等。世界上多数国家采用的是12个等级划分的烈度表。通常M<2的地震，人基本感觉不到，为无感地震或微震；M=2~5的地震为有感地震；M>5地震，对建筑物引起不用程度的破坏，为破坏性地震；M>7为强烈地震或大震；M>8为特大地震。通常距震中越远，地震影响越小，烈度就越小；反之越大。地震烈度还跟震源深浅、地震传播介质、表土性质、建筑物的动力特性等因素有关，大概是这个道理。
3. 根据建筑物功能的重要性、震后可能造成的人员伤亡、经济损失、社会影响等将建筑物的抗震设计分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别。绝大多数建筑物属于丙类。现行抗震设计规范适用于6、7、8、9度地区的抗震设计，1~6度对建筑物破坏不大或者无破坏，9~12度破坏力太大，设防无法抵御。
发布于 2014-08-07 1 条评论 感谢
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