建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課件：第1章-抗震設(shè)計的基本知識和基本要求1

1、第一章 抗震設(shè)計的基本知識和基本要求1.2 地震的一些基本概念 地震是指因地球內(nèi)部緩慢積累的能量突然釋放而引起的地球表層的振動。 地震是一種自然現(xiàn)象，地球上每天都在發(fā)生地震，一年約有500萬次。其中約5萬次人們可以感覺到；能造成破壞的約有1000次；7級以上的大地震平均一年有十幾次。 什么是地震（earthquake）？什么叫震源、震中、震中距？地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方叫震源（source）；震源在地面上的投影點稱為震中（epicentre ）；震中及其附近的地方稱為震中區(qū)（epicentre area）；從震中到地面上任何一點的距離稱為震中距（epicentre distance）地震波是地震

2、發(fā)生時由震源地方的巖石破裂產(chǎn)生的彈性波。地震波分為體波和面波。體波橫波（S波）：剪切波，質(zhì)點振動方向與波的前進方向垂直縱波（P波）：脹縮波，質(zhì)點振動方向與波的前進方向一致面波瑞利波樂甫波橫波特點:周期長、振幅大、 波速慢,100-800m/s縱波特點:周期短,振幅小, 波速快,200-1400m/s面波比體波衰減慢、振幅大、周期長、傳播遠。建筑物破壞主要由面波造成。雜波P波開始S波開始面波開始地震波（earthquake wave）預(yù)報和預(yù)警？地震分類一.按地震成因分類-天然地震包括構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震1.構(gòu)造地震 破壞性地震主要屬于構(gòu)造地震。據(jù)統(tǒng)計，構(gòu)造地震約占世界地震總數(shù)的90%以

3、上。 92%的地震發(fā)生在地殼中，其余的發(fā)生在地幔上部 地震天然地震人工地震2.火山地震 由于火山作用，如巖漿活動、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震，這類地震只占全世界地震的7%左右。 1914年日本櫻島火山爆發(fā)，產(chǎn)生的震動相當于一個6.7級地震。 3.陷落地震 由于地下溶洞或礦井頂部塌陷而引起的地震稱為塌陷地震。這類地震的規(guī)模比較小，次數(shù)也很少。 人工地震 因人為因素直接造成的地震是人工地震。 如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動；在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼的壓力，有時也會誘發(fā)地震。 1962年3月19日在廣東河源新豐江水庫壩區(qū)發(fā)生了迄今我國最大的水庫誘發(fā)地震，震級為6.1級。

4、 -天然地震包括構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震地震天然地震人工地震二.按震源深淺分類淺源地震震源深度小于60千米的稱為淺源地震。 全世界85%以上的地震都是淺源地震。中源地震震源深度在60至300千米的稱為中源地震。深源地震震源深度在300千米以上的稱為深源地震。 淺源地震波及范圍小，但破壞力大；深源地震波及范圍大，但破壞力小。 2002年6月29日晨1：20發(fā)生于吉林的7.2級地震，震源深度為540km，無破壞。 目前有記錄的最深震源達720公里。地震分類一.按地震成因分類 1960年2月29日發(fā)生于摩洛哥艾加迪爾城的5.8級地震，深度為3km。震中破壞極為嚴重，但破壞僅局限在震中8km內(nèi)。1

5、.3 震級與烈度一、 地震震級（magnitude）1.定義 能量越大，震級就越大；震級相差一級，能量相差約32倍；相差二級，能量相差1000倍。 反映一次地震釋放能量大小的等級，用M表示式中A表示標準地震儀距震中100km紀錄的最大水平地動位移，單位為微米（Richter震級或里氏震級或地方震級）。2.震級與能量的關(guān)系一個6級地震相當于一個兩萬噸級的原子彈。 能量E的單位：爾格（1爾格= ）面波震級、體波震級、矩震級3.按震級的地震分類微震- 2級以下 人感覺不到有感地震- 2-4級 人有感覺破壞性地震- 5級以上 有破壞 強烈地震- 7級以上 有破壞 特大地震- 8級以上 有破壞 由于震源

6、深淺、震中距大小等不同，地震造成的破壞也不同。震級大，破壞力不一定大；震級小，破壞力不一定就小。二、 地震烈度（intensity） 在同一地震的影響下，各地烈度不同；地震烈度不僅取決于地震本身的大小，同時還受震源處巖層錯動的方式、震源深度、震中距離、地震波的傳播介質(zhì)、表土性質(zhì)、地下水埋藏深度，以及建筑物的動力特性、建筑材料、設(shè)計標準、施工質(zhì)量和維護情況等許多條件的綜合影響。1.定義及影響因素 地震時一定地點的地面震動強烈程度的尺度；是指該地點周圍一定范圍內(nèi)平均水平而言 2.地震烈度表地震烈度表是評定烈度的標準和尺度。我國在1980年制定了中國地震烈度表。中國地震烈度表將地震烈度分為1-12度

7、。 烈度是在還沒有地震動觀測儀器以前，地震動強弱的評定不得不以宏觀現(xiàn)象為依據(jù)的物理量，它以人的感覺、物體的反應(yīng)、各種結(jié)構(gòu)的破壞以及地表破壞為標準。 不同的國家有不同的烈度表，采用的標準不同，所分的級別也不相同。 缺點、震害指數(shù)無感 1室內(nèi)個別靜止中的人感覺 2懸掛物微動門、窗輕微作響室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺 3懸掛物明顯擺動，器皿作響門、窗作響室內(nèi)多數(shù)人感覺。室外少數(shù)人感覺。少數(shù)人夢中驚醒 43（2-4）31（22-44）不穩(wěn)定器物翻倒門窗、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落。抹灰出現(xiàn)微細裂縫室內(nèi)普遍感覺。室外多數(shù)人感覺。多數(shù)人夢中驚醒 56（5-9）63（45-89）河岸和松軟土出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出

8、現(xiàn)噴砂冒水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫掉頭損壞個別磚瓦掉落、墻體微細裂縫驚惶失措，倉皇逃出 613（10-18）125（90-177）河岸出現(xiàn)坍方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞輕度破壞局部破壞開裂，但不妨礙使用大多數(shù)人倉皇逃出 725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴重破壞中等破壞結(jié)構(gòu)受損，需要修理搖晃顛簸，行走困難 850（36-71）500（354-707）干硬土上有許多地方出現(xiàn)裂縫，基巖上可能出現(xiàn)裂縫?；?、坍方常見。磚煙囪出現(xiàn)倒塌嚴重破壞墻體龜裂，局部倒塌，修復(fù)困難坐立不穩(wěn)。行動的人可能摔跤 9100（72-141）1

9、000（708-1414）山崩和地震斷裂出現(xiàn)?；鶐r上的拱橋破壞。大多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀倒塌大部倒塌，不堪修復(fù)騎自行車的人會摔倒。處不穩(wěn)狀態(tài)的人會摔出幾尺遠。有拋起感 10地震斷裂延續(xù)很長。山崩常見?；鶐r上的拱橋毀壞毀滅11地面劇烈變化，山河改觀121-5度：以人的感覺為主6-10度：以房屋震害為主10-12度：以地表現(xiàn)象為主個別：10%以下少數(shù)：10%50%多數(shù)：50%70%大多數(shù)：70%90%普遍：90%以上速度加速度 其它現(xiàn)象 一般房屋 人的感覺烈度二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.基本烈度 一個地區(qū)未來50年內(nèi)一般場地條件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈

10、度值稱為該地區(qū)的基本烈度。 相當于475年一遇的最大地震的烈度。 各地區(qū)的基本烈度由中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001)確定。（下圖是中國地震烈度區(qū)劃圖）基本烈度也稱為偶遇烈度或中震烈度。中國地震烈度區(qū)劃圖 按國家規(guī)定的權(quán)限批準作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度稱為設(shè)防烈度。規(guī)范規(guī)定：一般情況下，可采用中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖中的地震基本烈度。對已編制抗震設(shè)防區(qū)劃的城市，可按批準的抗震設(shè)防烈度進行抗震設(shè)防。4.設(shè)防烈度設(shè)防烈度的取值依據(jù)：規(guī)范規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設(shè)計二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）規(guī)范

11、附錄中列出了我國主要城鎮(zhèn)的抗震設(shè)防烈度。如：1.抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g: 綏化，羅北，泰來；2.抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g: 哈爾濱（7個市轄區(qū)），齊齊哈爾（ 7個市轄區(qū)），注：全省縣級及縣級以上設(shè)防城鎮(zhèn)，設(shè)計地震分組均為第一組。3.威海市設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g: 建筑所在地區(qū)在設(shè)計基準期（50年）內(nèi)出現(xiàn)的頻度最高的烈度。也稱為常遇烈度、小震烈度。其超越概率為63.2%，重現(xiàn)期為50年。5.多遇烈度 6.罕遇烈度 建筑所在地區(qū)在設(shè)計基準期（50年）內(nèi)具有超越概率2%-3%的地震烈度。也稱為大震烈度，重現(xiàn)期約為20

12、00年。4.設(shè)防烈度二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）1.5 地震地面運動的一般特征地震動三要素： 幅值（最大加速度、最大速度及最大位移等） 頻譜特性 持續(xù)時間地震地面運動或地震動（ground motion）:是由震源釋放出來的地震波引起的地表的振動，是地震與結(jié)構(gòu)抗震的橋梁。強震觀測1.6 地震的破壞作用（震害現(xiàn)象） 由地震的原生現(xiàn)象如地震斷層錯動，以及地震動引起的強烈地面振動所造成的災(zāi)害。主要有：1、地面破壞 如地面裂縫、錯動、塌陷、噴水冒砂等；一、直接災(zāi)害：2、建筑物與構(gòu)筑物的破壞 如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等；2、建筑物

13、與構(gòu)筑物的破壞 如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等；2、建筑物與構(gòu)筑物的破壞 如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等；2、建筑物與構(gòu)筑物的破壞 如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等；3、山體等自然物的破壞。如山崩、滑坡等；二、次生災(zāi)害： 直接災(zāi)害發(fā)生后，破壞了自然或社會原有的平衡、穩(wěn)定狀態(tài)，從而引發(fā)出的災(zāi)害。有時，次生災(zāi)害所造成的傷亡和損失比直接災(zāi)害還大。1、火災(zāi) 由震后火源失控引起； 1923年日本關(guān)東地震，東京市內(nèi)227處起火，33處未能撲滅造成火災(zāi)蔓，舊市區(qū)燒毀約50%；橫濱市燒毀80%，死亡10萬。主要的次生災(zāi)害有：2、水災(zāi)。 由水壩決口或山崩擁塞河道等引起；3、毒氣

14、泄漏。 由建筑物或裝置破壞等引起；4、瘟疫。 由震后生存環(huán)境的嚴重破壞而引起.5、海嘯。 海底地震引起的巨大海浪沖上海岸，可造成沿海地區(qū)的破壞； 時間：2004年12月20日 事件：四十年來最強地震九級地震，在蘇門答臘島附近海底爆發(fā)，并引發(fā)海嘯。數(shù)十億噸重海水，高達十米的海浪，以噴氣式飛機的速度在印度洋擴散。范圍：海嘯波及分布兩大洲的十二個國家：印度尼西亞、斯里蘭卡、印度、泰國、馬爾代夫、馬來西亞、孟加拉、緬甸、索馬里、坦桑尼亞、塞舌爾、肯尼亞。損失：印度尼西亞的亞齊省距離震中最近，損失最重：一些村莊被海浪整個卷走，班達亞齊大部分被毀。在泰國，游人聚集的沿海旅游勝地一片廢墟。從斯里蘭卡到印度南部，乃至東非，沿海村莊都被夷為平地。印度洋大海嘯死亡人數(shù)：據(jù)各國官方權(quán)威統(tǒng)計，至少21.6萬人在這場災(zāi)難中喪生或失蹤。聯(lián)合國提供的數(shù)字是2.3萬人。由于許多遇難者遺體被海水沖走和統(tǒng)計方式的問題，精確統(tǒng)計數(shù)字難以做出。 重建：聯(lián)合國報告稱，允諾捐贈的136億美元中的75已經(jīng)到位。重建工作已經(jīng)開始。但救援組織透露，80的難民仍居住在帳篷或其他暫居點。預(yù)防：受災(zāi)各國政府已經(jīng)迅速做出承諾，