国家标准中国地震烈度表修订doc.docx
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国家标准中国地震烈度表修订doc
国家标准《中国地震烈度表》(修订)
征求意见稿编制说明
一、任务来源、计划编号等基本情况
地震烈度标准是评定烈度的重要依据,应当随着震害经验的积累、人们对地震认识的深化以及房屋结构的变化等进行不定期的修订,以便使烈度标准更科学、合理、实用。
为此中国地震局应急司和法规司于2015年初立项,决定对烈度表进行修订。
项目研究经费主要由应急司支持,法规司也进行了配套支持。
修订组于2007年~2011年承担了质检行业科研专项《地震烈度标准研究》和地震行业科研专项《宏观震害等级标准研究》两个专门研究烈度标准的课题。
期间,因标准需求,完成2008版烈度表。
此后,继续用时三年,完成两项目研究,取得了大量成果,为本次修订奠定良好基础。
2015年初立项后,修订组进一步开展研究,工作包括近年地震震害资料搜集和分析,各类工程结构地震易损性研究,不同烈度下评定对象的典型标志和评定指标等。
经反复论证,最终提出本次修订稿。
二、标准编制的背景、目的和意义
(一)修订背景
本次中国地震烈度表修订是基于以下原因:
1)现行标准是2008年颁布的,已经到了修订日期;
2)现行标准中房屋破坏评判对象主要为A类旧式民房和B、C类砖砌体房屋,增加量大面广的钢筋混凝土房屋作为评判对象并给出相应的评定指标,可使标准适用性更强;
3)近年发生了汶川、玉树、芦山等大地震,从中积累了大量地震现场实际经验和研究成果,更进一步充实了修订现行烈度标准的条件;
4)修订组于2011完成质检行业专项《地震烈度标准研究》和地震行业专项《宏观震害等级标准研究》两个专门研究烈度标准的课题,取得了大量成果,为此次修订奠定基础。
(二)修订目的和意义
地震烈度是衡量地面震动和地震破坏力强弱的尺度,它可直观地反映区域震害程度,因此震后受到政府和公众的高度关注。
同时地震烈度分布也是应急救援、损失评估、恢复重建等工作的基础。
另外,它在地震科学研究中,也有着广泛的应用。
在地震学中,地震烈度被用来分析历史地震资料,区别不同地区地震活动性的强弱,作为地震区域划分的标志以及用来研究地震影响场、震源深度等等。
在工程上,地震烈度是地震设防的标准,是工程抗震措施的根据。
我国绝大部分地区的房屋建筑以及桥梁、水坝、通讯、供水、供电和交通等生命线工程均需要满足指定的烈度设防要求。
可以说,地震烈度是各项地震工作的交汇枢纽,在地震工作中占有重要地位。
制定合理的烈度标准,客观地评价地震烈度是一项十分重要的工作。
因地面运动的随机性和工程结构破坏的复杂性等因素,导致烈度标准难以准确定量化。
但随着震害经验的积累以及人们对地震认识的深化,可以不断总结出一些规律性的现象,分析、统计这些地震破坏规律,从而提炼出量测地震烈度的尺度,并结合震害经验的积累和国家房屋及工程结构的变化,不断修改烈度标准,使烈度评定越来越客观与科学。
鉴于GB/T17742-2008已颁布实施八年,已到标准修订日期,另外由于国家经济发展,城乡房屋结构发生很大变化,钢筋混凝土结构比例逐年增加,已成为城乡建筑的主体类型结构之一,同时旧式民房仍然大量存在,这些都需要在地震烈度评定中考虑。
为此,在总结以往烈度评定实践经验和大量震害资料研究的基础上,参照国外地震烈度表,对《中国地震烈度表》GB/T17742-2008予以修订,旨在提高烈度评定水平,为地震应急行动和地震科学研究提供可靠地震烈度基础资料。
三、工作简况
(一)工作组的组成单位
本次修订主要参加单位:
中国地震局工程力学研究所,中国地震局地球物理研究所,云南省地震局,新疆维吾尔自治区地震局,中国地震台网中心,中国地震局地质研究所,河北省地震局,广东省地震局,四川省地震局,中国地震灾害防御中心。
(二)主要工作过程、工作组会议的主要议题和结论
项目启动至今共召开了6次工作会议,每次会议各专题负责人汇报研究进展情况,会议进行充分讨论,促进修订进展。
各次会议的时间、主要议题及成果如下。
第一次会议。
2015年5月19日~22日,第一次启动会。
全体参编人员、地震局应急司和法规司领导以及有关专家共计30余人出席会议。
两司领导强调了完成本标准修订的重要性,修订组提出了修订计划和修订大纲,20余位专家准备了PPT发言,其他专家也进行了充分讨论。
第二次会议。
2015年6月18日,阶段工作会议。
大部分参编人员出席会议。
基于两个行业专项研究成果和启动会专家意见,各专题负责人提出初步修订意见,共同讨论了下一步修订工作,达成房屋评定对象从现标准三类扩充至五类,增加生命线工程中桥梁、供电系统中的变电设备以及供水系统作为烈度评定的参考指标等一致意见。
第三次会议。
2015年8月19日,阶段工作会议。
大部分参编人员出席会议。
各专题汇报了修订工作进展,讨论了所提出的烈度评定指标,存在的问题及解决方法。
另外还讨论了非结构构件、不同设防标准的结构在烈度评定中如何考虑等问题。
第四次会议。
2015年12月11日,阶段工作会议。
全体参编人员、地震局应急司和法规司领导以及有关专家共计30多人出席会议。
会议讨论了编制组提出的修订讨论稿,确定了一些重大修改条目,集中并统一了下一步修改意见,讨论了在无人区,利用地震地质灾害评估烈度的技术问题以及其它修订问题。
第五次会议。
2016年7月4日,征求意见初稿讨论会议。
大部分参编人员出席会议。
在各专题进一步工作的基础上,提出征求意见初稿,经深入讨论,达成一致意见,形成征求意见初稿,准备召开全体编委讨论。
第六次会议。
2016年7月29日,形成征求意见稿会议。
全体参编人员、地震局应急司和法规司领导以及有关专家共计30余人出席会议。
对总体修订情况进行了讨论和确认,并对标准各项条款进行讨论与修改,使标准技术内容更严密,更符合规范要求。
四、标准规范的对象和范围
本标准规定了地震烈度的评定指标,包括房屋震害、人的感觉、器物反应、生命线工程震害、其他震害现象、水平向地震动参数。
本标准适用于地震烈度评定。
五、标准编制原则
1)科学性
烈度标准中所提出的指标应建立在充分震害数据支持和科学研究成果的基础上,以保证科学、合理地评估地震烈度。
2)一致性
尽可能地保证用不同对象评定出的烈度基本一致。
3)继承性
继承我国历史烈度表,保持烈度表各烈度等级刻度不变,使无论用旧式建筑还是当今建筑评定出的烈度和过去评定的烈度基本一致。
4)可操作性
增加结构类型和相应的评定指标,增加人的感觉和器物反应指标,增加生命线有关评定指标,从而增加了烈度表的可操作性。
六、确定标准主要技术内容的依据和过程
2007年~2011年,中国地震局工程力学研究所和地球物理研究所承担了质检行业专项《地震烈度标准研究》和地震行业专项《宏观震害等级标准研究》两个专门研究烈度标准的课题,该课题分别进行了中外烈度标准对比、依据房屋震害、人的感觉和器物反应、生命线工程、地震地质灾害、地震动参数评定烈度等共计八个专题的研究,取得了大量成果。
课题前期,为完成当时烈度标准修订任务,对标准进行了第一次修订,完成2008版烈度标准,使用至今。
此后,继续用时三年,完成了两个行业专项。
两个行业专项的主要成果是本次修订的重要技术支撑。
后期,编制组成员继续搜集资料,开展烈度标准研究,为本次修订进一步奠定基础。
关于烈度标准调查、研究概况如下:
1)依据房屋震害评定烈度研究
调查、搜集了唐山、海城、汶川、玉树等72次地震房屋破坏和烈度评定资料,统计分析了不同类型的房屋,在不同烈度区,不同震害程度的破坏比例(表1给出B类房屋的统计示例)。
进一步对各类建筑在不同烈度下、不同破坏状态的概率分布进行拟合,给出五类结构的地震易损性曲线如图1所示。
同时统计分析了各类结构在不同烈度下,平均震害指数的均值和离散范围。
表1B类建筑(未经抗震设防砖混)震害矩阵(%)
烈度
破坏等级
基本完好
轻微破坏
中等破坏
严重破坏
毁坏
Ⅵ
68.3
25.3
5.6
0.8
0.0
Ⅶ
42.2
31.6
17.2
8.3
0.7
Ⅷ
19.3
28.9
27.5
19.9
4.4
Ⅸ
7.7
12.2
21.9
37.3
20.9
Ⅹ
0.6
5.0
6.5
19.9
68.0
Ⅺ
0.3
2.0
5.9
13.7
78.1
A1类
A2类
D类
图1五类结构地震易损性曲线
基于以上研究结果,结合近年烈度评定实践,提出了钢筋混凝土框架结构、穿斗木构架房屋的烈度评定指标,并对现行烈度表中的三类房屋的烈度评定指标进行了修订。
2)人的感觉和器物反应评定烈度研究
调查和搜集了近千条汶川等地震中有关人的感觉和器物反应的信息,通过整理与分析,总结出各烈度区人的感觉和器物的反应典型现象,并对国内外烈度表有关人的感觉和器物反应条款进行了比对研究。
在此基础上,开展了用于烈度评定的“人的感觉和器物的反应”修订研究。
3)依据生命线工程震害评定烈度研究
收集、总结了唐山地震、海城地震和汶川地震中管道、电力设备、桥梁的破坏资料,其中仅桥梁破坏资料就有2100多座。
分析了管道破坏与地震烈度、管道直径、材料的关系,研究了汶川等大地震中供水管道功能状态与地震烈度的关系;分析了电力设备震害与地震烈度、安装方式的关系,研究了汶川地震中电力系统功能状态与地震烈度的关系;分析了桥梁及各构件破坏与地震烈度、桥梁类型等的关系。
4)其它震害现象评定烈度研究
研究了大量汶川等地震地质灾害资料,并调研了目前有关滑坡与烈度相关性的研究成果,尝试给出依据地震滑坡评判烈度的定量指标。
鉴于地震滑坡影响因素极其复杂,其与烈度的相关性离散很大,纳入规范基础不够扎实,故本次未对地震地质灾害部分进行修订。
5)水平向地震动参数与烈度相关性研究
总结了百年来国内外关于烈度与水平向地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)关系的研究成果。
结果表明,我国现行标准采用的不同烈度下对应的地震动参数偏低(其值出自刘恢先院士编制的80年烈度表),而美国近期研究给出的值则偏高,例如我国VII度对应的PGA均值为125gal,而美国USGS给出的均值是220gal。
本修订组搜集了大量国内外地震动和宏观烈度评定资料,涉及97次地震以及800个强震动观测台站。
在不同背景的基础数据分析与整理的基础上,采用箱线图检验数据中的离群值,层次分析法设置权重的加权最小二乘法进行回归分析,进行了地震烈度与PGA和PGV相关性研究,提出了烈度与PGA、PGV的定量关系公式,以及不同烈度下PGA、PGV的均值和范围。
研究给出的烈度与PGA、PGV的定量关系为:
I=3.73logPGA-1.23
I=3.61logPGV+2.72
该定量关系得到的不同烈度下PGA、PGV值高于现行烈度标准中的值,但远远低于美国USGS给出的值。
鉴于烈度与地震动参数关系的复杂性和重要性,修订组希望积累更多震害资料,进一步研究、充实目前结论,争取给出更可靠的结果,因此本次修订关于地震动参数部分仍保留原标准值。
6)国内外烈度标准调研情况
搜集、总结了中国地震烈度表(1957,1980和1999)、欧洲EMS-98、日本JMA、美国MMI、前欧洲烈度表MSK等烈度表。
对比研究了相应条款,为修订提供了重要参考。
七、修订重点和相关问题处理
依据两个行业专项研究及后期继续研究的成果,本次修订重点和相关问题处理如下:
1)房屋类型
现行标准规定的房屋评判对象为三类,即A类―木构架和土、石、砖墙建造的旧式房屋;B类―未经抗震设计的单层或多层砖砌体房屋;C类―按照VII度抗震设计的单层或多层砖砌体房屋。
考虑到钢筋混凝土房屋目前在我国城镇广泛建设,在发达地区已成为建筑主体,为增强烈度表的实用性,故增加此类房屋作为烈度评定对象。
另外,震害经验表明,穿斗木构架房屋抗震性能与土、砖、石木等民宅存在一定差异,而且是我国常发生地震的云南、四川等地常见结构类型,因此将其从原标准中A类房屋中分出,单独作为一类评判。
这样本次修订的标准房屋评判对象扩充为五类,即A1类―未经抗震设防的土木、砖木、石木等房屋;A2类―穿斗木构架房屋;B类―同原标准;C类―同原标准;D类―按照Ⅶ度抗震设防的钢筋混凝土框架结构房屋。
2)依据房屋震害评定烈度的指标
依据72次地震中大量房屋震害总结与统计分析以及房屋地震易损性研究成果,本次修订如下:
a)给出D类―钢筋混凝土框架结构房屋和A2类―穿斗木构架房屋不同烈度下主要破坏等级数量(不同破坏等级的数量是评定烈度的主要依据)。
b)采用大量搜集和实际现场震害调查的数据,逐条对现行烈度标准的指标进行了检验,在此基础上,对现行标准中三类房屋不同烈度下的主要破坏等级数量进行了修订。
c)给出A1―土木、砖木、石木等旧式房屋、A2类―穿斗木构架房屋和D类―钢筋混凝土框架结构房屋不同烈度下的平均震害指数。
基于震害数据检验,修订了现行标准中B类和C类房屋的平均震害指数。
现行标准中沿用前人成果,A类房屋和B类房屋共用同一平均震害指数,当调查数据只有一类房屋时,用该指标评定烈度时不易掌握,本次修订在数据充分支持的情况下,将二者指标分别给出。
d)Ⅴ度时,增加了“个别老旧A1类或A2类房屋墙体出现轻微裂缝或原有裂缝扩展,个别檐瓦掉落”。
本烈度表给出的Ⅴ度时对应的地震动峰值加速度为0.22gal~0.44gal,在这种强度地震作用下,会有个别年久失修的A1类或A2类房屋墙体出现轻微裂缝或原有裂缝扩展,另外从震害统计来看,A1类房屋VI度时基本完好的比率为37.1%~80.6%(μ±σ),同样说明V度有个别轻微损坏是合理的。
e)现行标准中,两种破坏等级数量描述时均采用“和/或”表示,本次修订在数据的支持下,统一采用“和”表示,其确定性得以增强。
例如,甲和/或乙,有可能是甲+乙,也可能单独甲或单独乙,而后者明确为甲+乙。
3)依据人的感觉和器物反应评定烈度的指标
a)现如今,我国高层建筑林立,高层对地震动有一定放大作用,故根据调查研究结果,本次修订给出Ⅱ度时,增加个别较高楼层中的人有感觉;Ⅲ度时,增加少数较高楼层中的人有明显感觉。
另外Ⅴ度时,增加了少数人惊逃户外指标。
b)Ⅴ~Ⅸ时,增加了架子上小物品和顶部沉重物品的反应情况,以及较高烈度时,室内物品倾倒或移位描述。
4)依据生命线工程震害评定烈度的指标
生命线工程较为繁杂,在地震作用下的表现更是千变万化。
烈度标准就是要抽丝剥茧,寻找到不同烈度下的典型标志。
编制组搜集自海城、唐山到汶川、玉树以来历次强震的生命线工程震害资料,经统计、分析与研究,第一次在烈度表中给出依据生命线工程破坏评定烈度的指标,主要如下。
a)给出桥梁(梁桥和拱桥)在不同烈度下的典型破坏标志。
b)给出供电系统中的易遭受地震破坏的变压器的套管和瓷柱型高压电气设备在不同烈度下的典型破坏标志。
c)给出供水系统管道在不同烈度下破坏的典型标志和管网供水状态。
5)地震地质灾害
本标准的业务主管部门领导和编制组一直希望能对地震地质灾害评定烈度条款进行修订,以达到更好辅助其它指标评定烈度,特别是解决无人区烈度评定问题。
为此,编制组作了如下努力:
1)两个行业专项,专门设立专题进行研究,搜集了大量地震地质灾害资料,最终给出发生滑坡等的烈度阈值;2)研究总结了大量文献资料;3)分别请两位专门从事地震滑坡研究的专家介绍了相关研究成果。
目前来看,虽然已进行了大量研究,但结果离散很大,作为成熟、可靠的成果纳入规范,指导烈度评定还有所欠缺,因此本次未对此部分进行修订。
希望进一步积累资料,简化评定方法,争取再次修订时纳入。
6)地震动参数
刘恢先院士主编的80版烈度表给出的地震动参数沿用至今,为烈度评定做出重要贡献,特别是指导了我国房屋建筑及工程结构抗震设计的地震作用取值。
但毕竟30多年过去,期间世界范围已取得大量数字化强震动记录和震害资料。
近年研究表明,过去给出的烈度对应的地震动参数偏低,为此本课题对该问题进行了行业专项专题研究以及后来的持续研究,系统总结了百年来这方面的研究成果,搜集了国内外大量地震动记录和相关的烈度资料,深入分析了烈度与地震动参数的相关性,初步给出了新的二者之间的回归公式和对应值。
但考虑到烈度表地震动参数的重要性,认为目前的研究结果还应进一步充实,故此次烈度表仍采用原值。
7)数量词
现行烈度表数量词分5档,即个别(10%以下)、少数(10%~45%)、多数(40%~70%)、大多数(60%~90%)和绝大多数(80%以上)。
欧洲烈度表EMS-98的数量词分3档,即少数(10%~20%)、多数(10%~60%)和绝大多数(50%~100%)。
因地震作用极其复杂,震害资料离散很大,用较精确的数量词难以统计出合理的评定指标,事实上反而不科学,故本次修订仍采用现行标准的数量词。
八、与我国现行法律、法规、标准的关系
本标准在修订过程中充分考虑了与现行法律法规的协调一致性。
特别是在与相关标准、的协调方面,不仅考虑了与现行《地震现场工作》系列标准的一致性,还充分考虑了其它相关地震标准的一致性。
九、国外相关法律、法规和标准情况
欧洲目前采用统一的烈度表EMS-98,该表是欧洲地震工程委员会组织欧洲各国地震专家共同编制的。
日本采用日本气象厅编制的7度10个等级的烈度表JMA,目前实际采用仪器烈度评定地震烈度。
美国采用修正麦卡利烈度表MMI,目前实际应用中对一般地震多采用快速评估地震烈度,影响较大的地震,由少数专家学者后期评定给出。
我国与欧美均采用12等级烈度表,表的各烈度等级标尺基本相同,但由于建筑等不同,所以评定对象和评定指标存在一定差异。
十、对经济社会发展的影响
烈度标准是地震学科的重要法律法规,指导烈度评定实践。
科学、准确、快速给出地震烈度对地震应急救援、损失评估、恢复重建以及地震科学和工程结构抗震研究等均具有重要意义。
十一、标准实施的措施建议
由于本次对标准进行了较大修订,增加了烈度评定的房屋类型以及生命线工程评定指标等等,故建议对地震烈度评定人员进行宣讲、培训,并总结烈度评定实践,发现用新标准评定烈度时需注意的问题,及时进行宣传,切实达到提高烈度评定水准之目的。
标准编制工作组
2016年9月
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