抗震结构设计绪论.ppt

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1、地震与地震动地震与地震动1 1 绪绪 论论地震活动性地震活动性地震震害地震震害结构的抗震设防结构的抗震设防1.1 地震与地震动地震与地震动1.1.1 地震及其成因地震及其成因按成因：按成因：(1)构造地震：构造地震：由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂而引起的地震。构造地震破坏性大，影响范围广。而引起的地震。构造地震破坏性大，影响范围广。(2)火山地震：火山地震：由于火山爆发，岩浆猛烈冲出地面而引起的地震。这由于火山爆发，岩浆猛烈冲出地面而引起的地震。这类地震在我国很少见。类地震在我国很少见。(3)陷落地震：陷落地震：由于地表或地下岩层突

2、然大规模陷落或崩塌而造成的由于地表或地下岩层突然大规模陷落或崩塌而造成的地震。这类地震的震级很小，造成的破坏也很小。地震。这类地震的震级很小，造成的破坏也很小。(4)诱发地震：诱发地震：由于水库蓄水或深井注水等引起的地震。由于水库蓄水或深井注水等引起的地震。构造地震的发生与发展构造地震的发生与发展地震序列：地震序列：在一定时间内（一般是几十天至数月）相继发生在相邻在一定时间内（一般是几十天至数月）相继发生在相邻地区的一系列大小地震称为地震序列。地区的一系列大小地震称为地震序列。主震：主震：在某一地震序列中，其中最大的一次地震叫主震。在某一地震序列中，其中最大的一次地震叫主震。前震：前震：在主震

3、之前发生的地震。在主震之前发生的地震。余震：余震：在主震之后发生的地震。在主震之后发生的地震。按主震震级是否突出：按主震震级是否突出：(1)主震型地震：主震型地震：在一个地震序列中，若主震震级很突出，其释放的在一个地震序列中，若主震震级很突出，其释放的能量占全序列中的绝大部分的叫主震型。能量占全序列中的绝大部分的叫主震型。(2)群震型或多发型地震：群震型或多发型地震：在一个地震序列中，若主震震级不突出，在一个地震序列中，若主震震级不突出，主要地震能量是由多个震级相近地震释放出来的叫群震型。主要地震能量是由多个震级相近地震释放出来的叫群震型。(3)孤立型或单发型地震：孤立型或单发型地震：在一个地

4、震序列中，若前震和余震都很在一个地震序列中，若前震和余震都很少，甚至没有，绝大部分地震能量都是通过主震一次释放出来的叫孤少，甚至没有，绝大部分地震能量都是通过主震一次释放出来的叫孤立型。立型。据统计，上述三种类型地震中主震型地震占据统计，上述三种类型地震中主震型地震占60，群震型地震，群震型地震占占30，单发型地震占，单发型地震占10。按震源的深浅不同：按震源的深浅不同：(1)浅源地震：浅源地震：震源深度在震源深度在 70 km以内，一年中全世界所有地震释放以内，一年中全世界所有地震释放能量的约能量的约85%来自浅源地震。来自浅源地震。(2)中源地震：中源地震：震源深度在震源深度在 70300

5、km，一年中全世界所有地震释放，一年中全世界所有地震释放能量的约能量的约 12%来自中源地震。来自中源地震。(3)深源地震：深源地震：震源深度超过震源深度超过 300km，一年中全世界所有地震释放能，一年中全世界所有地震释放能量的约量的约 3%来自中源地震。来自中源地震。震源震源：断层形成的地方，即大量释放能量的地方。断层形成的地方，即大量释放能量的地方。震源不是一个点，而有一定的范围和深度。震源不是一个点，而有一定的范围和深度。震中震中：震源正上方的地面位置。震源正上方的地面位置。1.1.2 地震波地震波地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，这就是地震波。地震引起的振动以波的形式从震

6、源向各个方向传播，这就是地震波。体波体波(1)纵波：纵波：由震源向外传播的疏密波，其介质质点的振动方向与波的由震源向外传播的疏密波，其介质质点的振动方向与波的前进方向一致。特点：周期短，振幅小。前进方向一致。特点：周期短，振幅小。(2)横波：横波：由震源向外传播的剪切波，其介质质点的振动方向与波的由震源向外传播的剪切波，其介质质点的振动方向与波的前进方向垂直。特点：周期较长，振幅较大。前进方向垂直。特点：周期较长，振幅较大。根据弹性理论，纵波的传播速度大约为横波的根据弹性理论，纵波的传播速度大约为横波的1.67倍，说明纵波的倍，说明纵波的传播速度快，因此也把纵波叫初波，横波叫次波。传播速度快，

7、因此也把纵波叫初波，横波叫次波。面波：面波：只限于在地面附近传播的波，也就是体波经过地层界面多只限于在地面附近传播的波，也就是体波经过地层界面多次反射形成的次生波。周期长，振幅大，比体波衰减慢，能传播到次反射形成的次生波。周期长，振幅大，比体波衰减慢，能传播到很远的地方。很远的地方。面波包括：瑞雷波和洛夫波面波包括：瑞雷波和洛夫波从实际地震时记录到的地震波可以看出，首先达到的是纵波（初从实际地震时记录到的地震波可以看出，首先达到的是纵波（初波、波、P波），接着是横波（次波、波），接着是横波（次波、S波），面波到达的最晚。波），面波到达的最晚。一般情况下，当横波或面波达到时，振幅增大，地面振动最

8、猛烈，一般情况下，当横波或面波达到时，振幅增大，地面振动最猛烈，造成的危害也最大。造成的危害也最大。地震波记录图1.1.3 地震强度（地震强度（通常用震级和烈度反映）通常用震级和烈度反映）震级：震级：表示一次地震本身强弱程度的大小和尺度。表示一次地震本身强弱程度的大小和尺度。里氏震级：里氏震级：式中式中 A是标准地震仪（周期是标准地震仪（周期0.8s，阻尼系数，阻尼系数0.8，放大倍数，放大倍数2800倍的倍的地震仪）在距震中地震仪）在距震中100km处记录的以微米为单位的最大水平地动位移处记录的以微米为单位的最大水平地动位移（单振幅）。（单振幅）。logMA震级与地震释放能量震级与地震释放能

9、量E之间存在关系：之间存在关系：lg11.81.5EM即震级每差一级，地震释放的能量相差即震级每差一级，地震释放的能量相差32倍。倍。地震按震级大小分为：地震按震级大小分为：大震微震有感地震破坏性地震特大地震2级4级5级7级8级地震烈度地震烈度 指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。烈度主要与震中距离、地震大小、震源深度、地震的传播介质、烈度主要与震中距离、地震大小、震源深度、地震的传播介质、表土性质、建筑物的动力特性和施工质量等许多因素有关。表土性质、建筑物的动力特性和施工质量等许多因素有关。地震烈度表地震烈度表 为评

10、定地震烈度，需要建立一个标准，这个标准就是地震烈度表。为评定地震烈度，需要建立一个标准，这个标准就是地震烈度表。它以描述震害宏观现象为主，即根据建筑物的破坏程度、地貌变化它以描述震害宏观现象为主，即根据建筑物的破坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、家具的动作反应等进行区分。特征、地震时人的感觉、家具的动作反应等进行区分。日本采用日本采用8个等级的地震烈度表。一些欧洲国家采用个等级的地震烈度表。一些欧洲国家采用10度划分的地度划分的地震烈度表。我国和世界上大多数国家都采用震烈度表。我国和世界上大多数国家都采用12度划分的地震烈度表。度划分的地震烈度表。见附表。见附表。1.1.4 地震区划与地震

11、影响地震区划与地震影响地震烈度区划图地震烈度区划图 （地震危险性分析概率方法）地震危险性分析概率方法）地震基本烈度：在地震基本烈度：在50年期限内，一般场地条件下可能遭遇超越概年期限内，一般场地条件下可能遭遇超越概率为率为10的地震烈度值。的地震烈度值。一般情况下，抗震设防烈度可采用我国地震烈度区划图的地震一般情况下，抗震设防烈度可采用我国地震烈度区划图的地震基本烈度或与基本烈度或与抗震规范抗震规范设计基本地震加速度对应的烈度值。设计基本地震加速度对应的烈度值。常用术语：常用术语：(1)震源深度震源深度(2)震中距震中距(3)震源距震源距(4)极震区极震区(5)等震线等震线1.2 地震活动型地

12、震活动型1.2.1 世界地震活动性世界地震活动性地球上的地球上的4 4个主要地震带：个主要地震带：(1)环太平洋地震带环太平洋地震带 全球约全球约8080浅源地震和浅源地震和9090的中深源地的中深源地震，以及几乎所有的深源地震都集中在这一地带。震，以及几乎所有的深源地震都集中在这一地带。(2)欧亚地震带欧亚地震带 除分布在环太平洋地震带的中深源地震外，除分布在环太平洋地震带的中深源地震外，几乎所有的其他中深源地震和一些大的浅源地震都发生在这一几乎所有的其他中深源地震和一些大的浅源地震都发生在这一地震活动带。地震活动带。(3)沿北冰洋、大西洋和印度洋中主要山脉的狭窄浅震活动带沿北冰洋、大西洋和

13、印度洋中主要山脉的狭窄浅震活动带(4)地震活跃的断裂谷地震活跃的断裂谷世界地震震中分布略图1.2.2 我国地震活动性我国地震活动性我国大致可划分为我国大致可划分为6 6个地震活动区：个地震活动区：(1)台湾及其附近海域台湾及其附近海域(2)喜马拉雅山脉活动区喜马拉雅山脉活动区(3)南北地震带南北地震带(4)天山地震活动区天山地震活动区(5)华北地震活动区华北地震活动区(6)东南沿海地震活动区东南沿海地震活动区我国的我国的2 2条主要地震带：条主要地震带：(1)南北地震带南北地震带(2)东西地震带东西地震带我国境内震级大于或等于6的强震震中分布1.2.2 近期世界地震活动性近期世界地震活动性时间

14、地点震级震害1999.8土耳其西北部7.415000多人死亡1999.11土耳其7.2近1000人死亡，5000多人受伤1999.9.21台湾省中部7.32000多人死亡2001.1.26印度西部7.9超过两万人死亡，16万人受伤2001.2萨尔瓦多6.6827人死亡2003.2.24中国新疆6.8268人死亡2003.5.21阿尔及利亚北部6.2近2300人死亡，1万余人受伤2003.12.26伊朗东南部克尔曼省巴姆地区 6.3至少3万人死亡，5万多人受伤，巴姆古城70的住宅被夷为平地，有2500多年历史的著名砖体建筑巴姆古城堡基本坍塌2004.2.24摩洛哥北部6.5628人死亡、926人

15、受伤，15万余人无家可归2004.10.23日本新潟县 6.8至少35人死亡、2000多人受伤2004.12.26印度尼西亚苏门答腊岛附近海域9引发的海啸波及东南亚和南亚数个国家，造成17.4万多人死亡，10.6万人下落不明，11个国家的150多万人流离失所1999年9月21日，台湾省中部地震 2001年1月26日，印度大地震 1.3 地震震害地震震害1.3.1 概述概述地表破坏：地表破坏：主要有山石崩裂、滑坡、地面裂缝、地陷和喷水冒砂等。主要有山石崩裂、滑坡、地面裂缝、地陷和喷水冒砂等。工程结构的破坏：工程结构的破坏：(1)承重构件承载力不足或变形过大造成的破坏。承重构件承载力不足或变形过大

16、造成的破坏。(2)结构丧失整体性而造成的破坏。结构丧失整体性而造成的破坏。(3)地基失效引起的破坏。地基失效引起的破坏。次生灾害造成的破坏：次生灾害造成的破坏：地震造成的次生灾害有水灾、火灾、毒气污地震造成的次生灾害有水灾、火灾、毒气污染、滑坡、泥石流和海啸等，由此引起的灾害也相当严重。染、滑坡、泥石流和海啸等，由此引起的灾害也相当严重。地震造成的破碎带，引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表破坏座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁建筑物倒塌楼房底层空旷，结构不合理，房屋整体倾斜，二楼成了一楼地震时河床变形，导致跨河公路桥梁跨塌地震后水坝被震塌建筑物倾斜、倒塌工厂倒塌1.3.2 工程地质条件对震害的影响工程地质条件对震害的影响 工程地质条件对建筑物的震害有较大影响，设计时应按抗震设计工程地质条件对建筑物的震害有较大影响，设计时应按抗震设计原则和要求选择建筑场地原则和要求选择建筑场地局部地形条件：局部地形条件：孤立突出的山梁、山包、条状山嘴、高度差较大的孤立突出的山梁、山包、条状山嘴、高度差较大的台地、陡坡及河道岸边等，均对建筑物的抗震不利。台地、陡坡及河道岸边等，均对建筑物的抗震