工程结构抗震：第一章 绪 论

1、工程结构抗震名称时间地点震级死亡人数意大利墨西拿大地震1908年12月18日5时25分西西里岛墨西拿市7.5级7.5万人日本关东大地震1923年9月1日上午11时58分日本横滨、东京一带8.2级13万余人土耳其大地震1939年12月27日凌晨2时到5时东部城市埃尔津詹8.0级5万人智利大地震1960年5月21日下午3时智利8.5级1万人死亡失踪秘鲁大地震1970年5月31日秘鲁渔港钦博特市7.6级6万多人死亡中国唐山大地震1976年7月28日3时42分54点2秒河北省唐山市7.8级24.2万人墨西哥大地震1985年9月19日上午7点19分西部太平洋沿岸4个州7.8级3.5万人伊朗大地震1990

2、年6月21日凌晨西北部7.3级5万人日本神户大地震1995年1月17日晨5时46分日本神户市7.2级5400多人印度洋地震海啸2004年12月26日早8点印尼苏门答腊岛北部8.9级30万人中国汶川大地震2008年5月12日14时28分四川汶川县8.0级69226人死亡、失踪17923人印尼苏门答腊地震2009年9月30日当地下午印尼苏门答腊岛海域7.9级1115人、失踪210人海地大地震2010年1月12日16时53分海地7.3级20多万人智利大地震2010年2月27日凌晨3时34分智利8.8级300人近百年来国际大地震一览第一章 绪 论第一节 地震基本知识一、地球的构造1地壳2地幔3地核二、

3、地震的类型和成因1按成因分诱发地震：由于人工爆破、矿山开采及工程活动（如兴建水库）等引发的地震。 火山地震：由于火山爆发，岩浆猛烈冲出地面时引起的地面振动。陷落地震：由于地表或地下岩层因某种原因(如较大地下溶洞的塌陷或古旧矿坑的塌陷)突然造成大规模陷落和崩塌时导致的地面振动。构造地震：由于地壳的构造运动使得地壳的岩层在其薄弱部位突然发生断裂、错动而引起的地震。2构造地震成因 板块构造学说。六大板块：欧亚、太平洋、美洲、澳洲、南极和非洲板块。 2构造地震成因 构造地震形成示意图3地震序列地震序列: 在一定时间内相继发生在岩层破碎地带的一系列大小地震。主震: 某一序列地震中，最大的一次地震。主震之

4、前的称前震。主震之后的称余震。地震序列可分为三种基本类型：（1）主震型：序列中主震很突出，主震释放的能量占全序列的绝大部分。（2）群震型：或称多发型地震。没有突出的主震，主要能量是通过多次震级相近的地震释放出来。（3）孤立型：或称单发型地震。前震和余震都很稀少甚至没有，地震能量基本上通过主震一次释放出来。三、世界的地震活动三、世界的地震活动主要有两大地震带1环太平洋地震带：80%浅源地震和90%中、深源地震集中发生在这一带。 2欧亚地震带：几乎所有其他中、深源地震和一些大的浅源地震都发生在这一带。 另外：沿太平洋、大西洋和印度洋中主要山脉的狭窄浅震地震带。四、中国的地震活动四、中国的地震活动1

5、主要有两条地震带（1）南北地震带 （2）东西地震带2六个地震活动区（1）台湾及其附近海域（2）喜马拉雅山脉地震活动区（3）南北地震带（4）天山地震活动区（5）华北地震活动区（6）东南沿海地震活动区第二节 地震的基本术语一、 常用术语 术语示意图地表建筑物震中距震源距震中震源极震区震源深度震源：地层构造运动中，发生岩层断裂、错动的地方。震中：震源正上方的地面位置。震中距：建筑物到震中之间的距离。震源距：建筑物到震源之间的距离。震源深度：震中到震源的垂直距离。浅源地震：震源深度在70km以内，释放能量占全年地震的85%中源地震：震源深度在70300km，占12%深源地震：震源深度大于300km，占

6、3%极震区：震中附近，振动最剧烈、破坏最严重的地区。地表建筑物震中距震源距震中震源极震区震源深度地震术语示意图二、地震波、震级及地震烈度1地震波定义：由震源释放出来的地震能量是以波的形式向四周的地面传播的，这种波称为地震波。它是一种弹性波，可分为体波和面波。（1）体波定义：在地壳内部传播的地震波称为体波。 可分为纵波和横波。纵波：质点运动方向与波传播方向相同，又称压缩波。特点：周期较短，振幅较小横波：质点运动方向与波传播方向垂直，又称剪切波。特点：周期较长，振幅较大波长质点振动方向波前进方向（a）纵波 体波质点振动形式波前进方向质点振动方向（b）横波纵波波速为：横波波速为：式中E介质的弹性模量

7、； G介质的剪切模量；介质的密度； 介质的泊松比。一般情况下，可以取泊松比 0.22，则： Vp=1.67Vs 纵波先于横波到达地面。通常，纵波称为P波(即初波)，横波称为S波(即次波)。（2）面波面波：是体波经地层界面多次反射后形成的次生波，它只沿地球表面传播。特点：振幅大，周期长，约为横波波速的0.9倍可分为瑞雷波（R波）和乐甫波（L波）（a） R波：在地面上呈滚动形式。（b） L波：在地面上呈蛇形运动形式。L waveR wave地震波的传播速度纵波最快，横波次之，面波最慢。地震波记录图在地震记录图上，纵波最先到达，横波次之，面波到达最晚。（3）地震记录地震记录：在工程抗震领域，主要是指

8、地震时的地面运动加速度记录。一条完整的加速度记录：通常包括东西、南北、上下三个方向的地面运动加速度分量。地震加速度记录三要素：1）加速度峰值 2）频谱特性 3）地震动持续时间2震级地震震级：是表示地震本身大小的尺度。目前，国际上通用的是里氏震级，其定义是1935年里里克特(C.F.Richter)给出的。例：在距震中100km处标准地震仪记录的振幅为10mm 震级为 一次7级地震，振幅将达107m，即10m。震级与震源释放的能量的大小有关，震级每差一级，地震释放的能量将差32倍，可用下述关系式表达：lgE11.8+1.5M 式中，M为震级；E为地震能量，单位为尔格。一般说来M 2的地震，称为微

9、震；M = 24的地震，称为有感地震；M 5的地震，统称为破坏性地震；M 7的地震，称为强烈地震或大地震；M 8的地震，称为特大地震。目前世界上记录到的最大地震为8.9级，如1960年5月22日南美智利与2004年12月26日印尼发生的地震。3地震烈度地震烈度：是指某一地区地面和各类结构物遭受一次地震影响的强弱程度。对应于一次地震a震级只有一个b烈度随震中距离的远近而有所不同4地震烈度表地震烈度表：是评定地震烈度大小的标准和尺度。我国地震烈度：分12度无感 1室内个别静止中的人感觉 2悬挂物微动门、窗轻微作响室内少数静止中的人感觉 3悬挂物明显摆动，器皿作响门、窗作响室内多数人感觉。室外少数人

10、感觉。少数人梦中惊醒 43（2-4）31（22-44）不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人梦中惊醒 56（5-9）63（45-89）河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝惊惶失措，仓皇逃出 613（10-18）125（90-177）河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏局部破坏开裂，但不妨碍使用大多数人仓皇逃出 725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏结构受损，需要修理摇

11、晃颠簸，行走困难 850（36-71）500（354-707）干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏墙体龟裂，局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人可能摔跤 9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌大部倒塌，不堪修复骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感 10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁灭11地面剧烈变化，山河改观12 个别：10%以下 少数：10%50% 多数：50%70%大多数：70%90% 普遍：90%以上速度加速度 其它现象

12、 一般房屋 人的感觉烈度中国地震烈度表（1999年颁布） 5基本烈度和烈度区划图地震基本烈度：是指某地区在今后一定时期内，一般场地条件下可能遭遇的最大烈度地震烈度区划图：是指在地图上按地震基本烈度的差异划分出不同区域的图。中国地震烈度区划图7等震线等震线：烈度相同区域的外包线，又称等烈度线。一般情况下，等震线的度数随震中距的增大而递减。8度7度6度等震线示意图6设防烈度 设防烈度：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。一般情况下取基本烈度第三节 地震的破坏作用三种形式：地表破坏、工程结构破坏与次生灾害 1地表破坏 （1）山石崩裂（2）滑坡、塌方（2）滑坡、塌方（3）喷砂冒

13、水（4）地面下沉(或称为震陷)（4）地面下沉(或称为震陷)叠溪海子1933年地震遗址 （5）地裂缝2工程结构破坏（1）结构强度不足（2）结构塑性变形能力不足（3）结构丧失整体稳定性（4）地基失效引起的破坏（5）非结构构件破坏唐山市文化路青年宫为砖混结构的二层楼房，除四根门柱外，全部坍塌 唐山市开滦煤矿救护楼为砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌 部分大震震害 日本阪神地震桥的破坏台湾集集地震水坝的破坏铁路扭曲破坏公路路破坏压力脊 水平错断 塌陷和拱起 玻璃墙破坏外墙面瓷砖破坏3次生灾害水灾、火灾、毒气污染、海啸3次生灾害水灾、火灾、毒气污染、海啸第四节 工程结构的抗震设防一、抗震设防烈度抗震

14、设防是指对建筑物进行抗震设计，并采取一定的抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。抗震设防烈度是按国家批准权限审定的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。抗震设防烈度一般情况下可采用中国地震烈度区划图的地震基本烈度；对做过抗震防灾规划的城市，可按批准的抗震设防区划（设防烈度或设计地震动参数）进行抗震设防。 二、小震、中震与大震小震：多遇烈度时的地震，50年超越概率63.2%中震：基本烈度时的地震，50年超越概率10%大震：罕遇烈度时的地震，50年超越概率23%三种烈度的超越概率示意图三、抗震设防的目标：“三水准”第一水准：当遭受到低于本地区设防烈度的多遇地震(简称“小震”)影响时，主体结构不受

15、损坏或不需修理仍能继续使用。即“小震不坏”。第二水准：当遭受到本地区设防烈度影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用。即“中震可修”。第三水准：当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震(简称“大震”)时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。即“大震不倒”。四、建筑结构抗震设计方法：“两阶段”第一阶段设计：按小震作用效应和其它荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力，以及在小震作用下验算结构的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标的要求。第二阶段设计：在大震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。第二水准抗震设防目标的要求，规范是以抗震构造措施来加以保证的。五、建筑物的分类

16、1建筑重要性分类特殊设防类（俗称甲类）建筑：重大建筑工程及地震时可能发生严重次生灾害的建筑。如核电站等。重点设防类（俗称乙类）建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。如供电、通讯、医疗、消防等城市生命线工程。 标准设防类（俗称丙类）建筑：甲、乙、丁类以外的一般建筑。指大量的一般工业与民用建筑物。 适度设防类（俗称丁类）建筑：抗震次要建筑，如一般的仓库、人员活动少的辅助建筑等。2地震作用计算甲类建筑：应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定。乙类建筑：应符合本地区的设防烈度的要求。丙类建筑：应符合本地区的设防烈度的要求。丁类建筑：一般情况下，应符合本地区的设防烈度的要求。除甲类建筑外，当设防烈度为6度时，除规范有具体规定，其它各类建筑可不进行地震作用计算。3抗震措施甲类建筑：68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。9度时，应比9度抗震设防更高。乙类建筑： 68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。9度时，应比9度抗震设防更高。丙类建筑：应符合本地区抗震设防烈度要求。丁类建筑：允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但6度时不应降低。六、抗震设计的基本原则1. 抗震设计包括不可分割的三个方面 概念设计、抗震计算、构造措施2. 概念设计：