地震工程学课件

抗震工程学

AseismicEngineering孙黄胜86057590shs7528@抗震工程学

AseismicEngineering孙黄胜1抗震工程学1地震工程学概述2地震学基础知识3工程地震——地震作用与灾害

4结构地震反应分析5工程抗震与结构抗震设计6几个专题抗震工程学1地震工程学概述21地震工程学概述1.1地震灾害简述1.2地震工程学的研究内容1.3地震工程学的特点back1地震工程学概述1.1地震灾害简述back31.1地震灾害简述地球与地震并存地震灾害严重地震灾害频仍抗震防灾是有效的back地震是人类所面临的最严重的自然灾害之一1.1地震灾害简述地球与地震并存back地震是人类所面临的4地震灾害严重世界地震灾害严重世界十大自然灾害（据联合国，1947-1980）

热带气旋（飓风、台风）、地震、洪涝、雷暴与龙卷风、雪暴、火山爆发、热浪、雪崩、滑坡、潮汐与海啸中国是受灾最严重的国家之一灾重：地震分布广成灾比率高back地震灾害严重世界地震灾害严重back5地震灾害频仍灾害日趋频繁产生自然灾害的直接原因——自然现象产生自然灾害的结构原因——“社会”本身的弱点灾情日趋严重城市财富集中生命线系统的脆弱近年来的五大自然灾害火山爆发、地震、风灾、陨石袭击、温室效应back地震灾害频仍灾害日趋频繁back6地震动地震地质背景、强震观测、地震动特性、地震动模拟、震害分析工程结构地震反应理论分析、抗震试验抗震减灾理论抗震设计理论、结构振动控制理论、地震危险性分析、震害预测理论、防灾规划、灾害控制理论1.2地震工程学的研究内容backInputSystemOutput地震动1.2地震工程学的研究内容backInputSy71.3地震工程学的特点研究基础—强震观测、震害经验与试验研究研究重点—地震作用、结构地震反应研究热点—结构非线性与复杂地震动输入发展方向—广泛应用概率论、控制论、规划论back1.3地震工程学的特点研究基础—强震观测、震害经验与试验研82地震学基础知识2.1地球内部构造2.2板块构造运动2.3地震成因和类型2.4几个有关名词2.5地震分布2.6地震观测与度量2.7地震波动理论back2地震学基础知识2.1地球内部构造back92.1地球内部构造内部构造物理性质比重、温度、压力、etcback2.1地球内部构造内部构造back102.2板块构造运动板块构造运动学说六大板块欧亚大陆板块太平洋板块美洲板块非洲板块印澳板块南极板块back2.2板块构造运动板块构造运动学说back112.3地震成因和类型地震成因宏观背景——板块构造运动局部机制——断层说（弹性回跳说、粘滑说）地震类型按成因（构造EQ、火山EQ、陷落EQ、诱发EQ）按发震位置（板边EQ、板内EQ）按震源深度（浅源EQ、中源EQ、深源EQ）按地震序列（主震余震型、震群型、单发型）2.3地震成因和类型地震成因12主震余震型。主震非常突出，余震十分丰富；最大地震所释放的能量占全序列的90%以上；主震震级和最大余震相差0.7~2.4级。震群型。有两个以上大小相近的主震，余震十分丰富；主要能量通过多次震级相近的地震释放，最大地震所释放的能量占全序列的90%以下；主震震级和最大余震相差0.7级以下。单发型。有突出的主震，余震次数少、强度低；主震所释放的能量占全序列的99.9%以上；主震震级和最大余震相差2.4级以上。back主震余震型。主震非常突出，余震十分丰富；最大地震所释放的能量132.4几个有关名词震源震中震源深度

back震源距震中距2.4几个有关名词震源震中震源深度back142.5地震分布世界地震带环太平洋地震带欧亚地震带中国地震环境地震构造运动背景10个地震区中国地震的基本特征back2.5地震分布世界地震带back15世界地震带环太平洋地震带欧亚地震带世界地震带环太平洋地震带162.6地震观测与度量back地震观测地震台网、地震仪地震度量震级、烈度、地面运动加速度2.6地震观测与度量back地震观测172.7地震波动理论地震波类型体波（运动特点、对结构作用）纵波（压缩波—P波）（7-8km/s）横波（剪切波—S波）（4-5km/s）面波（3.8km/s）瑞雷波（R波）乐夫波（L波）地震波动理论back2.7地震波动理论地震波类型back18地震工程学课件19地震工程学课件203工程地震（地震作用）3.1地震动观测3.2震级与烈度3.3地震地面运动特性3.4地震地面运动模拟3.5地震灾害back3工程地震（地震作用）3.1地震动观测back213.1地震动观测地震动观测仪器强震观测台网强震观测的现状强震观测记录的作用back3.1地震动观测地震动观测仪器back22地震动观测仪器两种仪器——地震仪与强震仪仪器使用者地震强弱运转方式记录速度放大倍数记录量记录内容设置地点通频带目的地震仪地震工作者弱震连续慢高位移到时差、初相基岩窄、低频震源、介质、传播规律强震仪抗震工作者强震自动触发快低加速度全过程场地、结构宽、高低频地震动、结构振动特性拾震器放大器记录器二者不同点

二者共同点运动方程——用拾震器的位移表示地面运动back地震动观测仪器两种仪器——地震仪与强震仪仪器使用者地震强弱运23强震观测台网地震动衰减台阵布设方式：线状布设在发震断层辐射线上目的：地震动衰减规律、地震传播效应举例：美国加州布设方式：布设在某区域内（上百公里）目的：巨大地区的地震动资料、场地影响举例：美国阿拉斯加布设方式：布设在潜在发震断层附近目的：近场地震动、震源机制举例：美国圣安德列斯断层台阵back布设方式：布设在建筑物不同高度处目的：结构地震反应举例：北京饭店、天津医院布设方式：布设在几十至几百米目的：地震动的空间相关性举例：台湾SMART-1、SMART-2布设方式：布设在地表及地下几十-200米处目的：地震动随深度的变化、土结相互作用举例：日本区域地震动台阵断层地震动台阵结构地震动台阵地震动差动台阵地下地震动台阵强震观测台网地震动衰减台阵布设方式：线状布设在发震断层辐射线24强震观测的现状始于1932年美国1933年获得首次记录（美国长滩地震）60年代以前，以结构为主60年代以后，加强了地表和近地表地震动的观测1985年，全世界供布设7000台，日美各3000台全世界已取得可用记录达上万条世界最大峰值加速度记录2.3g（加拿大）中国最大地震动记录0.54g（云南）back强震观测的现状始于1932年美国back25强震观测记录的作用是地震工程学赖以发展的数据基础是研究地震动特性的数据基础是推动地震作用理论发展的重要因素几乎每一次关于地震动特性认识的提高和地震作用理论的变革其根本原因都可归结为对强震观测记录的深入分析是结构地震反应分析的输入形式是推动结构抗震理论进入反应谱阶段和向动力阶段过渡的重要因素back强震观测记录的作用是地震工程学赖以发展的数据基础back263.2震级与烈度震级烈度back3.2震级与烈度震级back27地震震级含义——一次地震释放能量大小的度量。多种震级定义存在问题及未来方向back地震震级含义——一次地震释放能量大小的度量。back28地震烈度定义评价指标地震烈度表性质理解分歧影响因素及规律关于取消烈度back地震对地表及工程结构影响的强弱程度人的感觉物体反应结构破坏自然现象多指标的综合性分等级的宏观性以后果表示原因的间接性侧重点差异地震学：地震破坏后果抗震：地震作用强弱烈度与地震动参数关系地震烈度定义back地震对地表及工程结构影响的强弱程度人的感29烈度影响因素及规律烈度影响因素震源M传播途径与震中距R场地条件S其它烈度衰减规律震级与震中烈度的衰减关系I0=f(M,h)ex.M=0.58I0+1.5

烈度衰减关系I=f(I0,R,S)圆形等震线椭圆形等震线back震源位错引起的地基变形震源体释放的振动能量破裂传播方向——多普勒效应地质构造的不均匀性传播距离的远近方位场地土——基岩低，软土高断层——发震~高，非发震~？局部地形——鞭梢效应烈度影响因素及规律烈度影响因素back震源位错引起的地基变形30关于取消烈度争论与原因烈度具有多指标的综合性，与单一地震动参数本身就不具有良好对应关系依照烈度进行抗震设计，在反应谱理论中容易引起概念上的混淆烈度是分等级的，地震作用成倍数关系烈度具有以后果表示原因的间接性，是“危害性”而非“危险性”，抗震设防则恰恰以后者为依据back烈度作为地震破坏程度的一个度量是合适的，但却不适宜于衡量地震作用。我国的做法取消烈度作为抗震设防依据，采用地震分区作为抗震设防依据，设计时直接采用地震动参数关于取消烈度争论与原因back烈度作为地震破坏程度的一个度量313.3地震地面运动特性back幅值特性频谱特性持时特性空间相关性3.3地震地面运动特性back幅值特性32幅值特性back幅值——某种物理量（如加速度、速度、位移中的任何一种）的最大值或某种意义下的等代值多种定义峰值有效峰值持续加速度等反应谱有效加速度概率有效峰值静力等效加速度简要评价

等效简谐振幅平均振幅Arias强度均方根加速度谱强度幅值特性back幅值——某种物理量（如加速度、速度、位移中的33多种幅值定义back多种幅值定义back34频谱特性三种谱表述方法简要评价back频谱特性三种谱表述方法back35三种谱表述方法傅立叶谱功率谱反应谱back三种谱表述方法傅立叶谱back36傅立叶谱傅立叶变换back傅立叶谱傅立叶变换back37反应谱单自由度弹性体系的地震反应反应谱的定义反应谱的性质反应谱的种类反应谱的影响因素及规律back反应谱单自由度弹性体系的地震反应back38单自由度弹性体系的地震反应单自由度弹性体系运动微分方程受力分析恢复力——虎克定律阻尼力——瑞雷阻尼惯性力——牛顿第二定律方程建立——达朗贝尔原理

运动微分方程的解答back单自由度弹性体系的地震反应单自由度弹性体系back39运动微分方程的解答通解（自由振动）back运动微分方程的解答通解（自由振动）back40特解（强迫振动，Duhamel积分）输入过程的离散化backdTT最大反应及简化---相对位移反应谱---拟速度反应谱---拟加速度反应谱特解（强迫振动，Duhamel积分）输入过程的离散化back41反应谱的定义单自由度弹性体系在给定地震作用下某种反应量的最大值与体系自振周期之间的关系曲线backSa(e,

T1)Sv(e,

T1)Sd(e,

T1)x’’g(t)Duhamel积分s(t)=f(x’’g,e,

T1)MaxeT1eTiSa(e,

Ti)Sv(e,

Ti)Sd(e,

Ti)Duhamel积分s(t)=f(x’’g,e,

Ti)MaxTSyT1Ti反应谱的定义单自由度弹性体系在给定地震作用下某种反应量的最大42ResponsespectraofTaftwaveResponsespectraofTaftwave43反应谱的性质结构反应特点低频（长周期）系统（<=0.1Hz）SdPGD中频（中等周期）系统放大作用高频（短周期）系统（>=10Hz）SaPGA反应谱性质反应谱由中频段的放大区和两端的极限区三部分构成伪谱的性质Sa=wSv=w2SdbackT高频中频低频动力放大系数Ba=Sa/PGABv=Sv/PGVBd=Sd/PGD反应谱的性质结构反应特点backT高频中频低频动力放大系数44ElCentro（1940）

Taft（1952）

ArtificialElCentro（1940）

Taft（195245地震工程学课件46反应谱的影响因素及规律地震动方面震级震级越大，长周期成分越丰富，反应谱峰点周期越后移震中距震级越大，长周期成分越丰富，反应谱峰点周期越后移场地场地越软，峰值越大，反应谱峰点周期越后移结构方面阻尼比阻尼比越大，反应越小，曲线越平滑结构周期三段特性back反应谱的影响因素及规律地震动方面back47持时特性一般特征多种定义简要评价back持时特性一般特征back48地震动的空间相关性问题的由来相关性类别相关性描述简要评价back地震动的空间相关性问题的由来back49问题的由来建筑结构扭转问题大底盘深基础生命线工程扭转问题大跨度空间伸展back问题的由来建筑结构back50相关性类别同一地点多维地震动分量之间的相关性水平与水平竖向与水平不同地点地震动的相关性——空间相关性不同地理位置之间地震动的相关性同一地理位置不同深度处地震动的相关性back相关性类别同一地点多维地震动分量之间的相关性back51相关性描述信号角度相关函数矩阵工程应用角度幅值特性频谱特性持时特性back相关性描述信号角度back523.4地震地面运动模拟问题的提出地震动随机模型地震波反演技术back3.4地震地面运动模拟问题的提出back533.5地震灾害地表破坏结构物破坏几个震害实例back3.5地震灾害地表破坏back544结构地震反应分析4.1结构地震反应分析方法的发展4.2抗震结构模型化4.3地震动输入4.4结构地震反应分析方法back4结构地震反应分析4.1结构地震反应分析方法的发展bac55back4.2抗震结构模型化地震中的结构行为抗震结构动力分析模型结构构件动力性能及其模型化结构阻尼特性及其模型化back4.2抗震结构模型化地震中的结构行为56back抗震结构动力分析模型层模型层间剪切模型层间弯曲模型层间剪弯模型刚片模型杆系模型平面杆系模型空间杆系模型有限元模型几点说明分析目的与模型结构行为与模型线性结构非线性结构back抗震结构动力分析模型层模型几点说明57结构构件动力性能及其模型化试验混凝土构件梁柱节点抗震墙钢构件梁柱砌体构件几点说明分析目的与模型结构行为与模型线性结构非线性结构back结构构件动力性能及其模型化试验几点说明back58地震工程学课件59地震工程学课件601楼顶位移时程

2支座位移时程

3支座滞回曲线1楼顶位移时程

2支座位移时程

3支座滞回曲线614建筑抗震设计原则和基本要求4.1建筑抗震设防目标与标准4.2概念设计与基本要求back4建筑抗震设计原则和基本要求4.1建筑抗震设防目标与标624.1建筑抗震设防目标与标准抗震设防及其思想设防依据设防目标及其实现建筑类别与设防标准back4.1建筑抗震设防目标与标准抗震设防及其思想back63抗震设防及其思想抗震设防对建筑物进行抗震设计并采取抗震措施指导思想预防为主减轻结构震害避免人员伤亡减少经济损失使地震时不可缺少的紧急活动得以维持和进行趋势使用寿命期内对不同频度和强度的地震具有不同的抵抗能力back抗震设防及其思想抗震设防back64设防依据——抗震设防烈度定义：按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据发地震烈度确定：必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定一般情况下，可采用中国地震烈度区划图的地震基本烈度度（或与本规范设计地震基本加速度值对应的烈度值）对做过抗震防灾规划的城市，可按批准的抗震设防区划（抗震设防烈度或设计地震动参数）进行抗震设防设防范围6-9度back设防依据——抗震设防烈度定义：按国家规定的权限批准作为一个地65设防目标及其实现三水准要求back水准涵义要求第一水准小震不坏当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用第二水准中震可修当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用第三水准大震不倒当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏两阶段设计设防目标及其实现三水准要求back水准涵义要66三水准地震作用的标定基本假定地震强度呈极值分布烈度符合极值III型back地震影响50年超越概率地震重现期多遇地震对应的烈度——众值烈度小震63.2%50年设防烈度中震10%475年罕遇地震对应的烈度大震2-3%1642-2475年计算F(I)=exp[-(12-I)k/(12-Im)k]，RT=-T/ln(1-F(I)))If(I)ImI0Is一般关系烈度：Im=I0-1.55,Is<=I0+1加速度：PGAm=PGA0*1/3,PGAs=PGAm*(4-6)三水准地震作用的标定基本假定back地震影响50年超越概率地67两阶段设计back阶段目标烈度地震作用性质受力状态作用效应组合第一阶段小震不坏（隐含中震可修）罕遇地震作用对应的烈度（大震）可变作用弹性（部分弹塑性）承载力验算采用基本组合(多层、高层钢筋混凝土房屋层间弹性位移计算，采用短期效应组合，即作用分项系数均取1.0)第二阶段大震不倒罕遇地震作用对应的烈度（大震）偶然作用弹塑性部分建筑物的层间弹塑性位移验算，采刚短期效应组合，即怍用分项系数均取1.0说明：第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形计算；大部分建筑的第二阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证。两阶段设计back阶段目标烈度地震作683.0.2建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：1

特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。2

重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。简称乙类。3

标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑。简称丙类。4

适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。建筑类别与设防标准

（GB50223—2008）3.0.2建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：建筑类别与693.0.3

各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：1标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。2重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。3特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。4适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

3.0.3各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要70建筑类别与设防标准back建筑类别与设防标准back714.2概念设计与基本要求概念设计抗震设计的基本要求back4.2概念设计与基本要求概念设计back72概念设计意义“计算设计”很难有效控制结构的薄弱环节，不能完全解决问题地震作用的不确定性结构计算假定与实际情况的差异（计算模型、材料、阻尼变化等）经验总结、定性判断含义在进行结构设计时，首先着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏机制和破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节，从根本上提高结构的抗震能力；有时需要运用工程判断解决或处理具体问题。back概念设计意义back73抗震设计的基本要求地震影响结构分析（新增）建筑物的体型场地和地基抗震结构体系非结构构件材料与施工back抗震设计的基本要求地震影响back746地震影响设计地震设计近震设计远震设计基本地震加速度地震分区back7896地震影响75建筑物的体型平面布置规则、对称，整体性好平面不规则类型A扭转不规则B凹凸不规则C楼板局部不连续立面布置规则、避免刚度和强度突变立面不规则类型A侧向刚度不规则（柔软层）B竖向抗侧力构件不连续C承载力突变（薄弱层）back考虑扭转楼板模型空间模型，地震剪力放大空间模型水平支撑构件内力放大限制最小承载力建筑物的体型平面布置back考虑扭转楼板模型空间模型，地震剪76场地和地基场地选择选择有利地段避开不利地段，无法避免时应采取有效措施不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑I类场地时，抗震构造措施（新规范）甲、乙类建筑按设防烈度采取（甲、乙、）丙类建筑可按设防烈度降低一度采取（6度不降）地基、基础设计同一结构单元基础不宜设置在性质截然不同的地基上同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基地基较差时，应考虑不均匀沉降等不利影响back场地和地基场地选择back77抗震结构体系结构体系结构构件构件连接back抗震结构体系结构体系back78结构体系体系选择考虑因素：设防类别、烈度、高度、场地、地基、材料、施工等要求具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径宜有多道抗震防线应具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和耗能能力宜具有合理的刚度和承载力分布back结构体系体系选择back79多道抗震防线第一道防线的选择应优先选择不承受重力荷载的构件不宜选择轴压比大的框架柱结构体系的多道设防框架-抗震墙结构：抗震墙为第一道，框架为第二道填充墙框架结构：填充墙为第一道，框架为第二道单层厂房：柱间支撑为结构构件的多道设防联肢墙：连梁为第一道，墙肢为第二道延性框架：梁为第一道，柱为第二道超静定结构：赘余构件为第一道back多道抗震防线第一道防线的选择back80结构构件避免脆性破坏（剪切、失稳、砼压溃、钢筋拔出）不同结构有不同要求砌体结构：设构造柱、芯柱、圈梁；配筋砌体砼结构：合理选择尺寸和配筋，避免剪切破坏先于弯曲破坏、砼的压溃先于钢筋屈服、钢筋锚固粘结先于构件破坏预应力砼结构：抗侧力构件配置足够的非预应力钢筋钢结构：避免局部或整体失稳back结构构件避免脆性破坏（剪切、失稳、砼压溃、钢筋拔出）back81构件连接节点破坏不应先于其连接的构件预埋件的锚固破坏不应先于连接件装配式结构的连接应能保证结构整体性预应力砼构件的预应力钢筋应在间谍核心区外锚固back构件连接节点破坏不应先于其连接的构件back82非结构构件附属构件（女儿墙、雨蓬等）加强整体性及与主体结构有可靠连接非结构墙体（围护墙、隔墙等）应考虑对结构抗震的不利影响装饰贴面、幕墙可靠连接back非结构构件附属构件（女儿墙、雨蓬等）back835场地、地基和基础5.1场地5.2地基、基础back5场地、地基和基础5.1场地back845.1场地场地——工程结构所在地，大体相当于一个厂区、居民点或自然村的范围场地的双重作用确定地震作用、场地选择是建筑结构抗震设计中十分有效、可靠而经济的措施场地类别存在的问题及解决方法back5.1场地场地——工程结构所在地，大体相当于一个厂区、居85场地类别定义为适应抗震设计选定设计反应谱和抗震措施的需要，对建设场地所作的类别区分。分类指标指标一——场地土类型指标二——覆盖层厚度场地覆盖层厚度——由地面至剪切波速大于500m/s的土层或坚硬土顶面的距离；用于场地类别划分或场地反应计算。四类场地back场地类别定义back86场地土类型场地土场地范围内的地基土，场地表层土的简称。指地面以下15m且不超过场地覆盖层厚度以内的各层土。场地土类型定义：为确定场地类别而对场地土刚度所作的类型划分两种划分方法：基本划分法——定量指标（剪切波速）近似划分法——定性指标（岩土状态）四类：坚硬、中硬、中软、软弱剪切波速>500250-500140-250<140m/s

岩土状态密实中密粗密松散back场地土类型场地土back87场地类别的划分back场地覆盖层厚度(m)场地土类型03980坚硬中硬中软软弱IIIIIIIV场地类别的划分back场地覆盖场地土类型0885.2地基、基础地基在地震中的双重作用地基是地震波的传播介质，有滤波、放大、减震等作用地基是建筑物的支承，可能失效、变形（液化、震陷、滑移、不均匀沉陷等）地基震害地基基础抗震验算地基液化地基抗震措施back5.2地基、基础地基在地震中的双重作用back89地基震害特点有二一般地，大量地基具有较好的抗震能力，震害较少原因在于一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，地基承载能力在长期自重作用下有所提高地震时，荷载增大，但短时效应使其承载能力也有提高不同基础类型，震害差异明显桩基比筏基好，深基比浅基好，条基比独基好仍应注意以下类型的不利地基液化地基——地基失效、不均匀沉陷、滑坡等（7-9度，6度不考虑液化）软土地基——震陷、不均匀沉陷等（7-9度；8、9度明显）严重不均匀地基——不均匀沉陷等（6-9度）新填土及其它不稳定地基——不均匀沉陷、滑移等（7-9度）back地基震害特点有二back90地基基础抗震验算天然地基及基础可不进行抗震验算的范围（注意从震害角度说明原因）验算内容——竖向承载力验算（通常认为：基础抗水平地震作用能力足够）back地基基础抗震验算天然地基及基础可不进行抗震验算的范围（注意从91可不进行抗震验算的范围6度时所有建筑（甲类建筑和Ⅳ类场地上的较高建筑除外）7-9度时砌体房屋、底层框架—抗震墙房屋、多层内框架砌体房屋；非软弱地基上的一般单层厂房、单层空旷房屋、多层民用框架及与其基础荷载相当的多层框架厂房高度不超过100m的烟囱可不进行上部结构抗震验算的建筑back可不进行抗震验算的范围6度时back92地基基础竖向承载力验算表达式：back式中

p、pmax分别为按多遇地震作用效应和其它荷载效应基本组合计算的基础底面平均压力和边缘最大压力设计值fsE为地基土抗震承载力设计值

fs——地基静承载力设计值，按现行地基规范取值（已经经过基础深宽修正），ζs

——调整系数通常，ζs自岩石到土层分别取为1.5-1.0地基基础竖向承载力验算表达式：back式中fs—93地基液化定义back液化——地震引起饱和砂土和粉土颗粒趋于紧密，孔隙水压力增大，有效压力减小，土体由固态变为液态的现象。液化震害喷水冒砂开裂下沉地下构筑物上浮滑坡等

液化条件及影响因素

液化地基的评价

液化地基的处理地基液化定义back液化——地震引起饱和砂土和粉土颗粒趋于紧94地基液化条件及影响因素最低烈度和地震持续时间（正）最低烈度6度（M=5）最大震中距D最大=0.82*10^[0.862*(M-5)]，如M=7.3，D=100km液化土层埋深和地下水位深度（反）最大地下水位深度：一般不超过3m，3-4m较少，5m还未见最大液化土层埋深土层土粒组成与密实程度（反）可液化土的类型与状态：无粘性的砾砂、粗砂、细砂、粉砂，少粘性的粉土土层地质年代（反）back地基液化条件及影响因素最低烈度和地震持续时间（正）back95液化地基的评价初步判别标贯判别N63.5<NcrN63.5——标贯锤击数实测值Ncr——标贯锤击数临界值backN0——标贯锤击数基准值ds——标贯深度pc——粘粒含量百分率(>=3)液化地基的评价初步判别backN0——标贯锤击数基准值96液化地基的初步判别地质年代年代愈老，土固结程度、密实度、结构性愈好（第四纪晚更新世Q3）粉土粘粒（粒径<0.005mm）含量含量愈高愈不液化（7度10%、8度13%、9度16%）覆土厚度覆土厚度愈大愈不液化地下水位地下水位愈深愈不液化剪切波速du>d0+db-2dw>d0+db-3du+dw>1.5d0+2db-4.5d0——液化特征深度(m)db——基础埋深(m)（>=2m）du——覆土厚度(m)dw——地下水位深度(m)back液化地基的初步判别地质年代du>d0+db-2back97液化地基的处理液化场地危害性分析衡量指标——液化指数ILE液化指数ILE的计算back液化等级轻微（0-5）、中等（5-15）和严重（>15）抗液化措施探明液化土层的深度与厚度，计算液化指数ILE，按ILE划分液化等级，然后根据建筑物重要性、液化等级采用相应的抗液化措施液化地基的处理液化场地危害性分析back液化等级98地基抗震措施抗液化措施软土地基抗震措施抗震陷措施严重不均匀地基的抗震措施地基稳定措施back地基抗震措施抗液化措施back99抗液化措施措施的选择原则根据建筑物重要性、液化等级采用相应的抗液化措施建筑类别液化等级轻微中等严重甲特殊考虑，但不得低于乙类乙B或CA或B+CA丙C或DC或其它更高要求的措施A或B+C丁DDC或其它经济措施A全部消除液化沉陷的地基措施B部分消除液化沉陷的地基措施C基础和上部结构处理D可不采取措施back抗液化措施的要求规范给出了相应的要求和方法抗液化措施措施的选择原则建筑类别液化等级轻微中等严重甲特殊考100软土地基抗震措施的选择原则软土地基——（不存在严格定义，通常指）淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土及地基承载力标准值小于80（7度）、100（8度）、120（9度）kPa的粘性土、粉土等软土层6度时可不考虑软土地基震陷；静力设计中严格控制基础底面压力，未经处理的软土层一般不宜作为持力层；可不考虑震陷影响的条件。软土地基抗震措施back软土地基抗震措施的选择原则软土地基抗震措施back101基本消除震陷的地基措施：桩基础、深基础、加深基础或换土（软土层浅且薄）减少震陷的地基措施：挖除部分软土层（加深基础或换土）、降低承载力取值（0.8）基础和上部结构的构造措施：选择合适的基础埋深、减轻荷载（材料、基础上填土、设置零层楼板）、调整基础底面积减小偏心、加强基础整体性和刚性（筏基、圈梁等）、增加上部结构的整体性和竖向刚度、管道问题。抗震陷措施back基本消除震陷的地基措施：桩基础、深基础、加深基础或换土（软土102back严重不均匀地基的抗震措施指：故河道、暗藏沟坑边缘地带、边坡地的半挖半填地段、局部的或不均匀的液化土层、其它成因、岩性或状态明显不均匀的地层措施：首先建议避开，不能避开时采取适当措施，如：沉降缝、桩基础或深基础等back严重不均匀地基的抗震措施指：故河道、暗藏沟坑边缘地带103back地基稳定措施河岸边坡、故河道边缘地带等。地基加固、抗滑桩等。back地基稳定措施河岸边坡、故河道边缘地带等。地基加固、抗1046建筑结构抗震验算6.1地震作用计算6.2结构抗震验算back6建筑结构抗震验算6.1地震作用计算back1056.1地震作用计算一般说明和计算原则基本计算数据水平地震作用的计算竖向地震作用的计算back6.1地震作用计算一般说明和计算原则back106一般说明和计算原则影响设计地震作用的因素设计地震作用的方向地震作用的计算范围和原则地震作用的计算方法及其适用范围计算模型back一般说明和计算原则影响设计地震作用的因素back107影响设计地震作用的因素地震动特性方面抗震设防烈度设计近远震场地类别结构特性方面结构自振周期建筑质量（重力荷载）结构阻尼比（材料）back影响设计地震作用的因素地震动特性方面back108设计地震作用的方向设计地震作用的方向水平（两个）竖向（一个）结构效应的方向平动（两个水平、一个竖向）扭转（竖轴）back设计地震作用的方向设计地震作用的方向back109地震作用的计算范围和原则计算范围水平地震作用back6度区（除甲类建筑和IV类场地上的较高房屋外）可不算7-9度区（除可不进行上部结构抗震验算的房屋外）均算8、9度大跨度结构和长悬臂结构9度的高层建筑水平地震作用的计算原则

竖向地震作用

一般正交布置抗侧力构件的结构，可沿纵横主轴方向分别计算斜交布置抗侧力构件的结构，宜按平行于抗侧力构件方向计算质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响地震作用的计算范围和原则计算范围back6度区8、9度大跨110地震作用的计算方法及其适用范围back地震作用的计算方法及其适用范围back111计算模型——集中质量模型多高层房屋无扭转有扭转单层厂房横向纵向back计算模型——集中质量模型多高层房屋back112基本计算数据重力荷载代表值结构自振周期设计反应谱back基本计算数据重力荷载代表值back113重力荷载代表值重力荷载代表值永久荷载（建筑结构构配件自重）标准值+可变荷载（雪、灰、楼面活荷载）组合值back永久荷载标准值组合值系数可变荷载标准值重力荷载代表值重力荷载代表值back永久荷载标准值组合值系数114结构自振周期理论计算方法——Jacobi法近似计算方法能量法折算质量法顶点位移法矩阵迭代法经验方法back结构自振周期理论计算方法——Jacobi法back115设计反应谱水平地震影响系数back

水平地震影响系数曲线水平地震影响系数曲线水平地震影响系数最大值T(s)ααmax0.45αmax00.1Tg（特征周期）3.0α=(Tg/T)0.9αmax

>=0.2αmax场地类别IIIIIIIV近震0.200.300.400.65远震0.250.400.550.85烈度6789多遇地震183672144罕遇地震----225405630烈度6789多遇地震0.040.080.160.32罕遇地震----0.500.901.40设计反应谱水平地震影响系数back水平地震影响系数曲线116水平地震作用的计算多自由度弹性体系的地震反应三种计算方法楼层水平地震剪力的分配扭转问题地基—结构动力相互作用back水平地震作用的计算多自由度弹性体系的地震反应back117三种计算方法振型分解反应谱法底部剪力法时程分析法back三种计算方法振型分解反应谱法back118多自由度弹性体系的地震反应运动微分方程运动微分方程的解答back多自由度弹性体系的地震反应运动微分方程back119运动微分方程质点受力分析backxg(t)xi(t)体系运动微分方程运动微分方程质点受力分析backxg(t)xi(t)体系运动120运动微分方程的解答（一）无阻尼自由振动back振型的性质运动微分方程的解答运动微分方程的解答（一）无阻尼自由振动back振型的性质运动121运动微分方程的解答（二）backxg(t)xi(t)a1iajiani运动微分方程的解答（二）backxg(t)xi(t)a1ia122运动微分方程的解答（三）backxg(t)a1iajiani运动微分方程的解答（三）backxg(t)a1iajiani123振型分解反应谱法振型分解法back振型分解反应谱法计算振型计算地震影响系数和振型参与系数计算振型地震作用计算振型地震效应振型组合振型分解反应谱法振型分解法back振型分解反应谱法计算振型计124底部剪力法计算方法底部剪力的计算地震作用沿高度的分配backmHiHiFiFEkΔFn顶部附加地震作用突出屋面小建筑物适用条件满足下列条件

高度<=40m剪切变形为主m、k分布均匀

近似于SDOF底部剪力法计算方法backmHiHiFiFEkΔFn顶部附125底部剪力Geq——结构等效重力荷载代表值SDOF：Geq=G1MDOF：Geq=Sum(Gi)*0.85backFjiVj0底部剪力Geq——结构等效重力荷载代表值backFjiVj0126时程分析法基本概念适用范围特别不规则建筑甲类建筑超高层建筑back时程分析法基本概念back127楼层水平地震剪力的分配现浇和装配整体式混凝土楼屋盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配木楼屋盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配普通预制板的装配式混凝土楼屋盖等半刚性楼盖建筑，可取上述两种分配结果的平均值考虑空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时，可按各有关规定对上述分配结果作适当调整back楼层水平地震剪力的分配现浇和装配整体式混凝土楼屋盖等刚性楼盖128竖向地震作用的计算高层房屋（9度）地震作用标准值backFviHiFviFEvk楼屋盖的竖向地震作用效应分配

按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配平板型网架屋盖和跨度大于24m的屋架（8、9度）长悬臂和其它大跨结构（8、9度）竖向地震作用的计算高层房屋（9度）backFviHiFviF1296.2结构抗震验算一般规定地震作用下的作用效应组合截面抗震验算抗震变形验算back6.2结构抗震验算一般规定back130结构抗震验算的一般规定验算范围除6度建筑（IV类场地上的较高层除外）和规定可不进行验算的结构外，均应验算验算内容截面抗震验算抗震变形验算多遇地震作用下的弹性变形验算——非结构构件的破坏罕遇地震作用下的弹塑性变形验算——抗倒塌back结构抗震验算的一般规定验算范围back131地震作用下的作用效应组合back组合类型地震作用用途多遇地震作用下作用效应的基本组合多遇地震截面抗震验算多遇地震作用下短期效应多遇地震弹性变形验算罕遇地震作用下短期效应罕遇地震弹塑性变形验算地震作用下的作用效应组合back组合类型地震作用用途多遇地震132截面抗震验算back内力基本组合设计值承载力设计值承载力调整系数截面抗震验算back内力基本组合设计值承载力设计值承载力调整133抗震变形验算弹性变形验算目的：防止非结构构件出现过重破坏范围：框架、框架—抗震墙、框支抗震墙多高层钢筋砼房屋表达式：back弹性层间位移弹性层间位移角限值层高薄弱层弹塑性变形验算目的：防止倒塌或严重破坏范围：薄弱层弹塑性变形计算方法薄弱层位置的确定：表达式：弹塑性层间位移弹塑性层间位移角限值抗震变形验算弹性变形验算back弹性层间位移弹性层间位移角限134薄弱层弹塑性变形验算的结构范围应验算结构8度III、IV类场地和9度时，高大单层钢筋砼柱厂房横向排架甲类建筑、9度时乙类建筑中的钢筋砼和钢结构7-9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋砼框架结构隔震和消能减震结构高层钢结构宜验算结构超高和竖向不规则高层建筑结构7度III、IV类场地和8度时，乙类建筑中的钢筋砼和钢结构板柱—抗震墙结构和底部框架砖房back薄弱层弹塑性变形验算的结构范围应验算结构back135薄弱层弹塑性变形计算方法简化方法适用范围不超过12层且层刚度无突变的钢筋砼框架不超过20层且层刚度无突变的钢框架单层钢筋砼柱厂房方法back静力弹塑性方法和弹塑性时程分析法薄弱层弹塑性变形计算方法简化方法back静力弹塑性方法和弹塑1367几种建筑结构的抗震设计7.1多层和高层钢筋混凝土结构房屋7.2多层砌体结构房屋和底部框架、内框架房屋7.3钢结构房屋7.4单层钢筋混凝土柱和砖柱厂房7.5单层空旷房屋7.6土、木、石结构房屋7.7隔震和消能减震房屋back7几种建筑结构的抗震设计7.1多层和高层钢筋混凝土结1377.1多层和高层钢筋混凝土结构房屋back一般要求计算模型荷载分析内力计算截面设计构造要求变形验算结构布置7.1多层和高层钢筋混凝土结构房屋back一般要求计算模1387.2多层砌体结构房屋和底部框架、内框架房屋一般说明结构布置计算要点构造措施back7.2多层砌体结构房屋和底部框架、内框架房屋一般说明ba139一般说明适用范围多层砌体结构房屋多层砖房（普通粘土砖、粘土空心砖）多层砌块房屋（混凝土小型空心砌块）底部框架—抗震墙房屋（底层或底部两层）内框架房屋（多排柱）材料强度施工要求back一般说明适用范围back140结构布置back房屋总高度和总层数限值多层砌体房屋的最大高宽比结构体系与抗震结构布置多层砌体房屋（承重方案、墙体布置、防震缝、楼梯间、挑檐等）底部框架—抗震墙房屋（墙体布置、基础等）抗震横墙最大间距房屋砌体墙段的局部尺寸限值结构布置back房屋总高度和总层数限值141计算要点多层砌体结构房屋底部框架-抗震墙房屋内框架房屋back计算要点多层砌体结构房屋back142多层砌体结构房屋计算要点计算方法楼层水平地震剪力在各抗侧力墙体间的分配墙体侧移刚度和侧移柔度地震剪力在墙体上的分配砌体结构抗震承载力验算back多层砌体结构房屋计算要点计算方法back143计算方法水平地震作用——底部剪力法只进行多遇地震作用下的抗震承载力验算不算基本周期，直接取地震影响系数最大值，且不考虑顶部附加地震作用只作墙体抗剪验算，不作墙体整体弯曲验算按横向和纵向分别计算一般可只选择承载面积较大或竖向压力较小的墙段验算back计算方法水平地震作用——底部剪力法back144墙体侧移刚度和侧移柔度墙体在水平力作用下的侧移=剪切变形+弯曲变形计算原则一般考虑h/b<1，K只考虑剪切变形影响1<=h/b<=4，K同时考虑剪切变形和弯曲变形影响h/b>1，K只考虑弯曲变形影响几点概念同一点、同一方向的侧移刚度与侧移柔度总成倒数同一水平面上刚度可以叠加同一竖面上柔度可以叠加back墙体侧移刚度和侧移柔度墙体在水平力作用下的侧移back145地震剪力在墙体上的分配横向楼层地震剪力分配从楼层剪力分配到墙片刚性楼盖——按横墙抗侧力等效刚度（水平截面积）分配柔性楼盖——按横墙从属面积重力荷载代表值分配半刚性楼盖——取上述两种结果平均值从墙片分配到墙肢按墙肢抗侧力等效刚度分配纵向楼层地震剪力分配从楼层剪力分配到墙片按纵墙抗侧力等效刚度（水平截面积）分配从墙片分配到墙肢按墙肢抗侧力等效刚度分配back地震剪力在墙体上的分配横向楼层地震剪力分配back146砌体结构抗震承载力验算砌体抗震抗剪强度设计值back墙体抗震抗剪承载力验算无筋粘土砖、多孔砖墙体水平配筋粘土砖、多孔砖墙体混凝土小型空心砌块沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值砌体强度的正应力影响系数非抗震设计的砌体抗震间强度设计值砌体结构抗震承载力验算砌体抗震抗剪强度设计值back墙体抗震147构造措施多层砌体结构房屋多层砖房多层砌块房屋底部框架—抗震墙房屋内框架房屋back构造措施多层砌体结构房屋back1487.3单层钢筋混凝土柱和砖柱厂房back7.3单层钢筋混凝土柱和砖柱厂房back149GoodLuckGoodLuck150抗震工程学

AseismicEngineering孙黄胜86057590shs7528@抗震工程学

AseismicEngineering孙黄胜151抗震工程学1地震工程学概述2地震学基础知识3工程地震——地震作用与灾害

4结构地震反应分析5工程抗震与结构抗震设计6几个专题抗震工程学1地震工程学概述1521地震工程学概述1.1地震灾害简述1.2地震工程学的研究内容1.3地震工程学的特点back1地震工程学概述1.1地震灾害简述back1531.1地震灾害简述地球与地震并存地震灾害严重地震灾害频仍抗震防灾是有效的back地震是人类所面临的最严重的自然灾害之一1.1地震灾害简述地球与地震并存back地震是人类所面临的154地震灾害严重世界地震灾害严重世界十大自然灾害（据联合国，1947-1980）

热带气旋（飓风、台风）、地震、洪涝、雷暴与龙卷风、雪暴、火山爆发、热浪、雪崩、滑坡、潮汐与海啸中国是受灾最严重的国家之一灾重：地震分布广成灾比率高back地震灾害严重世界地震灾害严重back155地震灾害频仍灾害日趋频繁产生自然灾害的直接原因——自然现象产生自然灾害的结构原因——“社会”本身的弱点灾情日趋严重城市财富集中生命线系统的脆弱近年来的五大自然灾害火山爆发、地震、风灾、陨石袭击、温室效应back地震灾害频仍灾害日趋频繁back156地震动地震地质背景、强震观测、地震动特性、地震动模拟、震害分析工程结构地震反应理论分析、抗震试验抗震减灾理论抗震设计理论、结构振动控制理论、地震危险性分析、震害预测理论、防灾规划、灾害控制理论1.2地震工程学的研究内容backInputSystemOutput地震动1.2地震工程学的研究内容backInputSy1571.3地震工程学的特点研究基础—强震观测、震害经验与试验研究研究重点—地震作用、结构地震反应研究热点—结构非线性与复杂地震动输入发展方向—广泛应用概率论、控制论、规划论back1.3地震工程学的特点研究基础—强震观测、震害经验与试验研1582地震学基础知识2.1地球内部构造2.2板块构造运动2.3地震成因和类型2.4几个有关名词2.5地震分布2.6地震观测与度量2.7地震波动理论back2地震学基础知识2.1地球内部构造back1592.1地球内部构造内部构造物理性质比重、温度、压力、etcback2.1地球内部构造内部构造back1602.2板块构造运动板块构造运动学说六大板块欧亚大陆板块太平洋板块美洲板块非洲板块印澳板块南极板块back2.2板块构造运动板块构造运动学说back1612.3地震成因和类型地震成因宏观背景——板块构造运动局部机制——断层说（弹性回跳说、粘滑说）地震类型按成因（构造EQ、火山EQ、陷落EQ、诱发EQ）按发震位置（板边EQ、板内EQ）按震源深度（浅源EQ、中源EQ、深源EQ）按地震序列（主震余震型、震群型、单发型）2.3地震成因和类型地震成因162主震余震型。主震非常突出，余震十分丰富；最大地震所释放的能量占全序列的90%以上；主震震级和最大余震相差0.7~2.4级。震群型。有两个以上大小相近的主震，余震十分丰富；主要能量通过多次震级相近的地震释放，最大地震所释放的能量占全序列的90%以下；主震震级和最大余震相差0.7级以下。单发型。有突出的主震，余震次数少、强度低；主震所释放的能量占全序列的99.9%以上；主震震级和最大余震相差2.4级以上。back主震余震型。主震非常突出，余震十分丰富；最大地震所释放的能量1632.4几个有关名词震源震中震源深度

back震源距震中距2.4几个有关名词震源震中震源深度back1642.5地震分布世界地震带环太平洋地震带欧亚地震带中国地震环境地震构造运动背景10个地震区中国地震的基本特征back2.5地震分布世界地震带back165世界地震带环太平洋地震带欧亚地震带世界地震带环太平洋地震带1662.6地震观测与度量back地震观测地震台网、地震仪地震度量震级、烈度、地面运动加速度2.6地震观测与度量back地震观测1672.7地震波动理论地震波类型体波（运动特点、对结构作用）纵波（压缩波—P波）（7-8km/s）横波（剪切波—S波）（4-5km/s）面波（3.8km/s）瑞雷波（R波）乐夫波（L波）地震波动理论back2.7地震波动理论地震波类型back168地震工程学课件169地震工程学课件1703工程地震（地震作用）3.1地震动观测3.2震级与烈度3.3地震地面运动特性3.4地震地面运动模拟3.5地震灾害back3工程地震（地震作用）3.1地震动观测back1713.1地震动观测地震动观测仪器强震观测台网强震观测的现状强震观测记录的作用back3.1地震动观测地震动观测仪器back172地震动观测仪器两种仪器——地震仪与强震仪仪器使用者地震强弱运转方式记录速度放大倍数记录量记录内容设置地点通频带目的地震仪地震工作者弱震连续慢高位移到时差、初相基岩窄、低频震源、介质、传播规律强震仪抗震工作者强震自动触发快低加速度全过程场地、结构宽、高低频地震动、结构振动特性拾震器放大器记录器二者不同点

二者共同点运动方程——用拾震器的位移表示地面运动back地震动观测仪器两种仪器——地震仪与强震仪仪器使用者地震强弱运173强震观测台网地震动衰减台阵布设方式：线状布设在发震断层辐射线上目的：地震动衰减规律、地震传播效应举例：美国加州布设方式：布设在某区域内（上百公里）目的：巨大地区的地震动资料、场地影响举例：美国阿拉斯加布设方式：布设在潜在发震断层附近目的：近场地震动、震源机制举例：美国圣安德列斯断层台阵back布设方式：布设在建筑物不同高度处目的：结构地震反应举例：北京饭店、天津医院布设方式：布设在几十至几百米目的：地震动的空间相关性举例：台湾SMART-1、SMART-2布设方式：布设在地表及地下几十-200米处目的：地震动随深度的变化、土结相互作用举例：日本区域地震动台阵断层地震动台阵结构地震动台阵地震动差动台阵地下地震动台阵强震观测台网地震动衰减台阵布设方式：线状布设在发震断层辐射线174强震观测的现状始于1932年美国1933年获得首次记录（美国长滩地震）60年代以前，以结构为主60年代以后，加强了地表和近地表地震动的观测1985年，全世界供布设7000台，日美各3000台全世界已取得可用记录达上万条世界最大峰值加速度记录2.3g（加拿大）中国最大地震动记录0.54g（云南）back强震观测的现状始于1932年美国back175强震观测记录的作用是地震工程学赖以发展的数据基础是研究地震动特性的数据基础是推动地震作用理论发展的重要因素几乎每一次关于地震动特性认识的提高和地震作用理论的变革其根本原因都可归结为对强震观测记录的深入分析是结构地震反应分析的输入形式是推动结构抗震理论进入反应谱阶段和向动力阶段过渡的重要因素back强震观测记录的作用是地震工程学赖以发展的数据基础back1763.2震级与烈度震级烈度back3.2震级与烈度震级back177地震震级含义——一次地震释放能量大小的度量。多种震级定义存在问题及未来方向back地震震级含义——一次地震释放能量大小的度量。back178地震烈度定义评价指标地震烈度表性质理解分歧影响因素及规律关于取消烈度back地震对地表及工程结构影响的强弱程度人的感觉物体反应结构破坏自然现象多指标的综合性分等级的宏观性以后果表示原因的间接性侧重点差异地震学：地震破坏后果抗震：地震作用强弱烈度与地震动参数关系地震烈度定义back地震对地表及工程结构影响的强弱程度人的感179烈度影响因素及规律烈度影响因素震源M传播途径与震中距R场地条件S其它烈度衰减规律震级与震中烈度的衰减关系I0=f(M,h)ex.M=0.58I0+1.5

烈度衰减关系I=f(I0,R,S)圆形等震线椭圆形等震线back震源位错引起的地基变形震源体释放的振动能量破裂传播方向——多普勒效应地质构造的不均匀性传播距离的远近方位场地土——基岩低，软土高断层——发震~高，非发震~？局部地形——鞭梢效应烈度影响因素及规律烈度影响因素back震源位错引起的地基变形180关于取消烈度争论与原因烈度具有多指标的综合性，与单一地震动参数本身就不具有良好对应关系依照烈度进行抗震设计，在反应谱理论中容易引起概念上的混淆烈度是分等级的，地震作用成倍数关系烈度具有以后果表示原因的间接性，是“危害性”而非“危险性”，抗震设防则恰恰以后者为依据back烈度作为地震破坏程度的一个度量是合适的，但却不适宜于衡量地震作用。我国的做法取消烈度作为抗震设防依据，采用地震分区作为抗震设防依据，设计时直接采用地震动参数关于取消烈度争论与原因back烈度作为地震破坏程度的一个度量1813.3地震地面运动特性back幅值特性频谱特性持时特性空间相关性3.3地震地面运动特性back幅值特性182幅值特性back幅值——某种物理量（如加速度、速度、位移中的任何一种）的最大值或某种意义下的等代值多种定义峰值有效峰值持续加速度等反应谱有效加速度概率有效峰值静力等效加速度简要评价

等效简谐振幅平均振幅Arias强度均方根加速度谱强度幅值特性back幅值——某种物理量（如加速度、速度、位移中的183多种幅值定义back多种幅值定义back184频谱特性三种谱表述方法简要评价back频谱特性三种谱表述方法back185三种谱表述方法傅立叶谱功率谱反应谱back三种谱表述方法傅立叶谱back186傅立叶谱傅立叶变换back傅立叶谱傅立叶变换back187反应谱单自由度弹性体系的地震反应反应谱的定义反应谱的性质反应谱的种类反应谱的影响因素及规律back反应谱单自由度弹性体系的地震反应back188单自由度弹性体系的地震反应单自由度弹性体系运动微分方程受力分析恢复力——虎克定律阻尼力——瑞雷阻尼惯性力——牛顿第二定律方程建立——达朗贝尔原理

运动微分方程的解答back单自由度弹性体系的地震反应单自由度弹性体系back189运动微分方程的解答通解（自由振动）back运动微分方程的解答通解（自由振动）back190特解（强迫振动，Duhamel积分）输入过程的离散化backdTT最大反应及简化---相对位移反应谱---拟速度反应谱---拟加速度反应谱特解（强迫振动，Duhamel积分）输入过程的离散化back191反应谱的定义单自由度弹性体系在给定地震作用下某种反应量的最大值与体系自振周期之间的关系曲线backSa(e,

T1)Sv(e,

T1)Sd(e,

T1)x’’g(t)Duhamel积分s(t)=f(x’’g,e,

T1)MaxeT1eTiSa(e,

Ti)Sv(e,

Ti)Sd(e,

Ti)Duhamel积分s(t)=f(x’’g,e,

Ti)MaxTSyT1Ti反应谱的定义单自由度弹性体系在给定地震作用下某种反应量的最大192ResponsespectraofTaftwaveResponsespectraofTaftwave193反应谱的性质结构反应特点低频（长周期）系统（<=0.1Hz）SdPGD中频（中等周期）系统放大作用高频（短周期）系统（>=10Hz）SaPGA反应谱性质反应谱由中频段的放大区和两端的极限区三部分构成伪谱的性质Sa=wSv=w2SdbackT高频中频低频动力放大系数Ba=Sa/PGABv=Sv/PGVBd=Sd/PGD反应谱的性质结构反应特点backT高频中频低频动力放大系数194ElCentro（1940）

Taft（1952）

ArtificialElCentro（1940）

Taft（1952195地震工程学课件196反应谱的影响因素及规律地震动方面震级震级越大，长周期成分越丰富，反应谱峰点周期越后移震中距震级越大，长周期成分越丰富，反应谱峰点周期越后移场地场地越软，峰值越大，反应谱峰点周期越后移结构方面阻尼比阻尼比越大，反应越小，曲线越平滑结构周期三段特性back反应谱的影响因素及规律地震动方面back197持时特性一般特征多种定义简要评价back持时特性一般特征back198地震动的空间相关性问题的由来相关性类别相关性描述简要评价back地震动的空间相关性问题的由来back199问题的由来建筑结构扭转问题大底盘深基础生命线工程扭转问题大跨度空间伸展back问题的由来建筑结构back200相关性类别同一地点多维地震动分量之间的相关性水平与水平竖向与水平不同地点地震动的相关性——空间相关性不同地理位置之间地震动的相关性同一地理位置不同深度处地震动的相关性back相关性类别同一地点多维地震动分量之间的相关性back201相关性描述信号角度相关函数矩阵工程应用角度幅值特性频谱特性持时特性back相关性描述信号角度back2023.4地震地面运动模拟问题的提出地震动随机模型地震波反演技术back3.4地震地面运动模拟问题的提出back2033.5地震灾害地表破坏结构物破坏几个震害实例back3.5地震灾害地表破坏back2044结构地震反应分析4.1结构地震反应分析方法的发展4.2抗震结构模型化4.3地震动输入4.4结构地震反应分析方法back4结构地震反应分析4.1结构地震反应分析方法的发展bac205back4.2抗震结构模型化地震中的结构行为抗震结构动力分析模型结构构件动力性能及其模型化结构阻尼特性及其模型化back4.2抗震结构模型化地震中的结构行为206back抗震结构动力分析模型层模型层间剪切模型层间弯曲模型层间剪弯模型刚片模型杆系模型平面杆系模型空间杆系模型有限元模型几点说明分析目的与模型结构行为与模型线性结构非线性结构back抗震结构动力分析模型层模型几点说明207结构构件动力性能及其模型化试验混凝土构件梁柱节点抗震墙钢构件梁柱砌体构件几点说明分析目的与模型结构行为与模型线性结构非线性结构back结构构件动力性能及其模型化试验几点说明back208地震工程学课件209地震工程学课件2101楼顶位移时程

2支座位移时程

3支座滞回曲线1楼顶位移时程

2支座位移时程

3支座滞回曲线2114建筑抗