地震灾害及其工程防御T65

工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院2022/11/29主讲教师李鸿晶教授、博士、博导陆伟东教授、博士徐德良副教授郭樟根副教授、博士孙广俊副教授、博士李秀菊讲师2022/11/29李鸿晶1984-1988，哈尔滨建筑工程学院（现哈尔滨工业大学土木工程学院），本科；1988-1990，黑龙江省第一建筑工程公司，助理工程师；1990-1993，国家地震局工程力学研究所，硕士；1993-1998，国家地震局工程力学研究所，博士（在职）；1996.08-11，马其顿共和国地震工程研究所，国际培训；1998-1999，美国地质调查局局（USGS），合作研究；1998-2000，哈尔滨工业大学力学博士后流动站，博士后；2001-，南京工业大学土木工程学院，结构工程学科责任教授。

主要从事工程抗震、时变力学、结构分析等方向研究，曾7次获得国家自然科学基金项目资助，主持完成国家、部（省）和国际合作研究项目10余项。2022/11/29第1讲地震灾害及其工程防御4地震灾害和土木工程专业有什么关系？面对地震灾害，土木工程师能够做些什么？想知道答案吗？本门课程将回答你的疑问，我们开始学习吧！疑问2022/11/29第1讲地震灾害及其工程防御5内容1.地震灾害及其工程防御2.地震的工程特征与结构概念设计3.建筑场地的选择4.液化与地基基础抗震5.单自由度体系地震反应分析6.反应谱概念与设计反应谱7.多自由度体系地震反应分析8.振型分解反应谱法9.底部剪力法10.扭转、竖向效应与抗震验算11.混凝土结构抗震概念设计12.混凝土框架结构抗震设计13.砌体房屋和底框房屋抗震设计14.观看录像片第1

讲地震灾害及其工程防御2022/11/29第1讲地震灾害及其工程防御7地震的危害性

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空前的灾难

2008年5月12日14时28分，一场8.0级特大地震袭击了四川、陕西、甘肃等广大地区。大地震持续了大约100秒，却造成了空前的灾难：

死亡69197人，失踪18222人，受伤374176人；

直接经济损失达8451亿元人民币；

山崩地裂，江河改观，生态环境遭到极大破坏；

建筑物和基础设施损毁严重，间接经济损失和社会影响难以估量；

。。。。。。2022/11/29第1讲地震灾害及其工程防御8地震的危害性

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家园被毁地震前的北川县城地震后的北川县城2022/11/29第1讲地震灾害及其工程防御9地震的危害性

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家园被毁地震前的映秀镇地震后的映秀镇2022/11/29第1讲地震灾害及其工程防御10地震的危害性

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山体滑坡北川县陈家坝乡太洪村地震前的太洪村2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御11地震震的的危危害害性性>山体体滑滑坡坡平武武县县平平通通镇镇牛牛飞飞村村2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御12地震震的的危危害害性性>山体体滑滑坡坡汶川地震震中发生生了什么么事情？？--山体滑坡坡王家岩滑滑坡新北川中中学滑坡坡老县城新县城2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御13地震的危危害性>山体滑坡坡汶川地震震中发生生了什么么事情？？--山体滑坡坡1600人死亡！！老县城2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御14地震的危危害性>山体滑坡坡汶川地震震中发生生了什么么事情？？--山体滑坡坡906人死亡！！新北川中中学岩崩崩2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御15地震的的危害害性>建筑物物破坏坏北川县县城汶川县县映秀秀震都江堰堰市青川县县城2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御16地震的的危害害性>建筑物物破坏坏北川县县陈家家坝乡乡什邡市红白镇镇绵竹市汉旺镇镇平武县平通镇镇2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御17地震的危害性性>建筑物破坏彭州市白鹿中中心学校2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御18地震的危害性性>建筑物破坏都江堰市新建建小学都江堰市聚源源中学都江堰市中医医院2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御19地震的危害性性>桥梁破坏百花大桥2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御20地震震的的危危害害性性>桥梁梁破破坏坏小鱼鱼洞洞大大桥桥2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御21地震震的的危危害害性性>桥梁梁破破坏坏都汶汶公公路路上上的的桥桥梁梁映秀秀镇镇顺顺河河大大桥桥庙子子坪坪岷岷江江大大桥桥映秀秀岷岷江江大大桥桥2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御22地震震的的危危害害性性>隧道道破破坏坏龙池池隧隧道道2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御23地震震的的危危害害性性>隧道道破破坏坏龙洞洞子子隧隧道道2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御24地震的的危害害性>道路破破坏2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御25地震的的危害害性>通讯设设施破破坏都江堰堰市2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御26地震的的危害害性>给水设设施破破坏2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御27地震的的危害害性>水库震震害安县丰丰收水水库2022/11/26第1讲地地震灾害及及其工程防防御28地震的危害害性>地面破坏都江堰市龙龙池镇2022/11/26第1讲地地震灾害及及其工程防防御29地震的危害害性>人员伤亡292022/11/26第1讲地地震灾害及及其工程防防御30汶川地震震震害的几点点启示地震灾害目目前是无法法避免的。=>地震预报技技术还不成成熟。。。。地震对人类类的危害是是巨大的。。=>人员伤亡、、财富损失失、社会秩秩序。。。。土木工程的破坏坏是震害形形成的主要要原因。=>建筑、桥梁梁、基础设设施。。。。现代工程结结构仍然无无法完全抵抵御地震作作用。=>合理设防可可以极大地地减轻工程程结构的地地震破坏！！防震减灾任任重道远。。=>土木工程师师的作用是是。。。2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御31结论论地震灾害害的主要要属性是是土木工工程灾害害！如此说来来，土木木工程师师不是大大有作为为吗？2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御32土木工程程给人类类带来了了无限的的文明，，同时也也给人类类带来了了无尽的的灾难。。这个灾灾难就是是土木工工程灾害害！2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御33地震的危危害性时间地点M死亡人数时间地点M死亡人数1905.04.041906.04.181920.12.161923.09.011927.03.071933.03.021935.05.301939.01.251939.12.261946.12.201948.06.281952.07.211960.02.29克什米尔美国旧金山中国海原日本关东日本丹后日本三陆冲巴基斯坦智利土耳其日本南海道冲日本福井美国加州摩洛哥8.68.38.68.37.98.97.58.37.98.47.37.75.61.9万7万余20万余10万死，4万不明3千3千3万3万2.3万千余千余10人1.2万1960.05.221964.03.281964.06.161970.05.311971.02.091972.04.101972.12.231975.02.041976.07.281989.10.181994.01.171995.01.171999.08.171999.09.21智利美国阿拉斯加日本新舄秘鲁美国加州伊朗马拉瓜中国海城中国唐山美国加州美国加州日本兵库县土耳其台湾集集镇8.37.97.47.76.67.06.57.07.66.96.77.27.47.6日本死120人130人26人4万65人1.7万1万1.3万24万63人57人5438人1.7万余2千余人二十世纪纪部分强强震死亡亡人数2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御34地震发生生的地点点是有规规律的。。。。环太平洋洋地震带带：从南南美洲西西部海岸岸起，经经北美西西部海岸岸、阿拉拉斯加南南岸、阿阿留申群群岛，转转向西南南至日本本列岛，，然后分分成两支支，西支支经我国国台湾省省，菲律律宾、印印度尼西西亚至新新几内亚亚；东支支经马里里亚纳群群岛至新新几内亚亚；两支支汇合后后，经所所罗门到到汤加，，突然向向南到新新西兰。。这个地地震带的的地震活活动最强强，全球球约75％左右的的地震都都发生于于此地震震带内。亚欧地震震带：东东起环太太平洋地地震带的的新几内内亚，经经印度尼尼西亚的的南部和和西部、、缅甸，，而进入入我国西西南部和和西部与与印度北北部，再再经伊朗朗、土耳耳其、希希腊、意意大利南南部等地地中海地地区和非非洲北部部，至太太平洋亚亚速尔群群岛。全全世界地地震总数数的22%左右发生生于此地地震带内内。2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御35地震的危害性性全世界每年发发生地震100万次左右，但但大部分为无无感地震，不不会造成危害害。每年平均均有几百次破破坏较轻微的的地震，灾情情惨重的地震震约20次。据统计，二十十世纪有200多万人死于地地震，而地球球强烈震动的的时间总计不不超过1小时！2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御36中国的地震形形势与灾害情情况如何？2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御37世界死亡人数数最多的十大大地震时间地点震级死伤人数原因1556.01.23中国陕西华县>8.0死83万人2004.12.26印尼苏门答腊9.0死283106海啸1976.07.28中国河北唐山7.8死24.2万人，伤16.4万人1138.08.09叙利亚Aleppo-死23万人856.12.22伊朗Damghan-死20万人1927.05.22中国7.9死20万人巨大断裂1920.12.16中国宁夏海原7.8死20万人断裂、滑坡893.03.23伊朗Ardabil-死15万人1923.09.01日本关东7.9死14.3万人大火1948.10.05前苏联土库曼斯坦7.3死11万人资料来源：美美国地质调查查局（USGS）2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御38中国陕西关中中大地震嘉靖三十四年年十二月壬寅寅，是日山西西、陕西、河河南同时地震震，声如雷，，鸡犬鸣吠。。陕西渭南、、华洲、朝邑邑、三原等处处和山西蒲州州等处尤甚，，或裂泉涌，，中有鱼物；；或城廓房屋屋陷入地中，，或平地灾成成山阜；或一一日连震数次次，或累日震震不止。河渭渭泛涨，华岳岳、终南山鸣鸣，河壅数日日。压死官吏吏军民奏报有有名者八十二二万有余，其其不知名未经经奏报者复不不可数计。摘自《明嘉靖实录》2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御391949-1969年死亡人数与与地震次数资料来源：胡胡聿贤著《地震工程学》国家死亡人数地震次数国家死亡人数地震次数阿根廷51008伊朗750029智利2800032意大利180015中国15900017日本1580035厄瓜多尔550011巴基斯坦400005希腊150047土耳其4640054印度65006苏联1500022022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御402022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御41中国的的地震震区和和地震震带全国共共分为为10个地震震区，，其中中包括括23个地震震亚区区。地地震活活动主主要分分布在在23条地震震带上上。2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御42台湾地地震带带。───大板块块边缘缘地震震带西藏南南部地地震带带。───大板块块边缘缘地震震带中枢地地震带带。───板块内内地震震带华北地地震带带。───板块内内地震震带郯城-庐江地地震带带。───板块内内地震震带五大地地震带带：中国的的地震震区和和地震震带2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御43东南南地地震震区区。。包包括括台台湾湾地地震震区区、、南南海海地地震震区区、、华华南南地地震区区东东南南沿沿海海地地震震亚亚区区。。───属于于环环太太平平洋洋地地震震带带西部部地地震震区区。。包包括括青青藏藏高高原原南南、、中中、、北北部部地地震震区区和和新新疆中中、、北北部部地地震震区区。。───属于于亚亚欧欧地地震震带带华北北地地震震区区。。包包括括阴阴山山、、燕燕山山亚亚区区（（北北缘缘））、、许许昌昌-淮南南地地震震带带（（南南缘缘））、、营营口口-郯城城地地震震带带（（东东缘缘））、、山西西亚亚区区（（西西缘缘））。。───典型型板板块块内内部部地地震震区区三大大地地震震区区：：中国国的的地地震震区区和和地地震震带带2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御44结论论中国国的的地地震震活活动动性性强强。。=>频度度高高、、强强度度大大、、震震源源浅浅、、分分布布广广。。中国国是是世世界界上上地地震震灾灾害害最最严严重重的的国国家家。。=>人员员损损失失据据世世界界之之首首。。中国国的的土土木木建建筑筑工工程程量量大大面面广广、、抗抗震震性性能能差差异异巨巨大大。。=>土木木工工程程师师责责任任重重大大。。2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御45地震的发发生不以以人的意意志为转转移给人类带带来了空空前灾难难我们应该该怎么办？2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御46减轻地震震灾害的的对策不让地震发生生或选择择发生地地点？=>目前的技技术做不不到！切断地震传播播的途径径？=>目前的技技术做不不到！搬离地震区？？=>地球太拥拥挤，无无法实现现！地震预测测预报？？=>目前技术术还不成成熟，成成熟后仍仍无法避避免地震震灾害！！工程抗震震设防？=>目前可实实现的最最有效的的对策！！震后应急急救灾？=>控制灾害害进一步步扩大的的对策！！2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御47结论工程抗震震设防是是减轻地地震灾害害和损失失的行之之有效的的措施！！！！这可是土土木工程程师的职职责啊！！2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御481986年日本东京发发生的6.2级地震为一城城市直下型地地震，上千万万人口的东京京市只死亡2人，整个城市市几乎未遭到到破坏。事例一：1995年发生于日本本第二大港神神户市的6.9级地震却导致致近十万栋房房屋毁坏、5500人死亡和约1000亿美元的经济济损失。原因：东京市市对工程抗震震设防非常重重视，长期以以来一直致力力于把东京建建设成为能够够抵御8级大地震的城城市。事例二：原因：神户市市对工程抗震震设防掉以轻轻心，低估了了该地区的地地震危险性。。2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御491988年前苏联的亚亚美尼亚共和和国发生的6.8级地震，使位位于震中附近近的斯皮塔克克（Spitak）全城变成废废墟，距离震震中40公里的列宁纳纳坎（Leninaken）市约有80%的建筑毁坏，，更远的基洛洛伐克（Kirovaken）市也有将近近一半的建筑筑物倒塌或严严重破坏。地地震中总的死死亡人数达4~5万人。事例三：原因：前苏苏联政府，，特别是城城市规划部部门和建设设部门，在在缺乏资金金的情况下下把该地区区多层建筑筑的抗震设设防标准一一律从Ⅸ度降低到Ⅶ度，致使这这些建筑物物在地震中中大量直落落倒塌。2022/11/26第1讲地地震灾害及及其工程防防御50震害经验反反复证明：：哪个地区区重视工程程抗震设防防，设防标标准制定得得高，遭遇遇地震时损损失就小；；反之，地地震损失就就大。2022/11/26第1讲地地震灾害及及其工程防防御51工程抗震设设防的目的的通过抗震设设防，减轻轻建筑的破破坏，避免免人员死亡亡，减轻经经济损失。。2022/11/26第1讲地地震灾害及及其工程防防御52问题是不是地震震区内工程程结构和设设施、设备备的抗震设设防标准制制订得越高高越好呢？？2022/11/26第1讲地地震灾害及及其工程防防御53抗震设防标标准的决策策对工程进行行抗震设防防，就意味味着增加建建设投资。。设防标准准制订得越越高，需要要增加的投投资就越大大。这些增增加的投资资只有在工工程遭遇设设防地震时时才能见到到效益。如如果设防工工程在服役役期内没有有遭到期望望强度及其其以上的地地震的袭击击，投入的的设防费用用无疑是一一笔巨大的的浪费。2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御54对策策多级级抗抗震震设设防防思思想想！！2022/11/26第1讲讲地地震震灾灾害害及及其其工工程程防防御御55抗震震设设防防目目标标当遭遭受受低低于于本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度的的多多遇遇地地震震影影响响时时，，一一般般不不受受损损坏坏或或不不需需修修理理可可继继续续使使用用。。当遭遭受受相相当当于于本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度的的地地震震影影响响时时，，可可能能损损坏坏，，经经一一般般修修理理或或不不需需修修理理仍仍可可继继续续使使用用。。当遭遭受受高高于于本本地地区区抗抗震震设设防防烈烈度度的的预预估估的的罕罕遇遇地地震震影影响响时时，，不不致致倒倒塌塌或或发发生生危危及及生生命命的的严严重重破破坏坏。。简称称为为：：““小小震震不不坏坏，，中中震震可可修修，，大大震震不不倒倒””。。2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御56实施过程三水准设计目目标、两阶段段设计步骤。。2022/11/26第1讲地震震灾害及其工工程防御57三水准的地震震作用水平多遇地震：50年超越概率为为63.2%的地震，重现现期为50年；基本地震：50年超越概率为为10%的地震，重现现期为475年；罕遇地震：50年超越概率为为2~3%的地震，重现现期平均约为为2000年。设防地震2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御58三水准准设防防对建建筑性性能的的要求求小震不不坏：：要求建建筑结结构满满足多多遇地地震作作用下下的承承载力力极限限状态态验算算要求求及建建筑的的弹性性变形形不超超过规规定的的弹性性变形形限值值；中震可可修：：要求建建筑结结构具具有相相当的的延性性能力大震不不倒：：要求建建筑结结构具具有足足够的的变形形能力力，其其弹塑塑性变变形不不超过过规定定的弹弹塑性性变形形限值值。2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御59两阶段段设计计步骤骤第一阶阶段：：对绝大大多数数结构构进行行多遇遇地震震作用用下的的结构构和构构件承承载力力验算算和结结构弹弹性变变形演演算。。在此此基础础上对对各类类结构构按规规定要要求采采取抗抗震措措施；；第二阶阶段：：对一些些规范范规定定的结结构进进行大大震作作用下下的弹弹塑性性变形形验算算；有特殊殊要求求的建建筑、、地震震易倒倒塌的的建筑筑、有有明显显薄弱弱层的的建筑筑，不不规则则的建建筑等等。2022/11/26第1讲讲地地震灾灾害及及其工工程防防御60抗震设设防的的范围围抗震设设防烈烈度为为6度及以以上地地区的的建筑筑，必必须进进行抗抗震设设计；；抗震设设防烈烈度为为6、7、8、9度地区区建筑筑工程程的抗抗震设设计及及隔震震、消消能减减震设设计，，应按按《建筑抗震震设计规规范》的规定执执行；抗震设防防烈度大大于9度地区的的建筑和和行业有有特殊要要求的工工业建筑筑，其抗抗震设计计应按有有关专门门规定执执行。2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御61抗震设防防的法律律依据《中华人民民共和国国防震减减灾法》(1997年12月29日第八届届全国人人民代表表大会常常务委员员会第二二十九次次会议通通过)第十七条条新建建、扩建建、改建建建设工工程，必必须达到到抗震设设防要求求。第十九条条建设设工程必必须按照照抗震设设防要求求和抗震震设计规规范进行行抗震设设计，并并按照抗抗震设计计进行施施工。第四十五五条违违反本法法规定，，有下列列行为之之一的，，由县级级以上人人民政府府建设行行政主管管部门或或者其他他有关专专业主管管部门按按照职责责权限责责令改正正，处一一万元以以上十万万元以下下的罚款款：（一）不不按照抗抗震设计计规范进进行抗震震设计的的；（二）不不按照抗抗震设计计进行施施工的。。2022/11/26第1讲地地震灾灾害及其其工程防防御62抗震设防防分类