第1章-地震概述

建筑工程结构抗震设计主讲教师：尹红宇yhyamy@126.co木学院主要内容第一章地震概述第二章地震作用第三章结构抗震计算第四章结构抗震概念设计第五章混凝土结构房屋抗震设计第六章砌体结构房屋的抗震设计第七章建筑结构基础隔震设计课程要求了解地震基本知识，产生地震灾害的原因,如何减轻和防止地震灾害；掌握结构抗震的基本知识、基本理论、基本技能，了解抗震设计的一般规律；培养运用规范、标准，查阅技术资料的能力和抗震计算能力；了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震理论、方法的发展趋势。新西兰北岛南部地区，2014年1月20日发生6．3级地震，震源深度50公里，首都惠灵顿震感强烈。尚未接到人员伤亡或严重财产损失的报告。第1章地震概述1.1地震基本知识1.2地震基本术语

1.3地震动地球构造地震类型与成因震源和震中地震波震级地震烈度地震动的量测地震类型与成因地震基本知识工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用1、什么是地震？全球平均每年发生约500万次地震，其中能被人感觉到的约5万次能造成工程破坏的5级以上地震约1000次6级以上地震超过120次能造成巨大灾害的7级以上地震有10多次全球平均每年都会有一次8级以上地震地震是大地的振动，是地球上经常发生的一种自然现象。由于地球不断运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩层突然发生破裂，或者引发原有断层的错动，这就是地震。工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用地球构成：地壳、地幔、地核

2、地震成因地幔物质对流板块构造运动（根本原因）地震地震的形成：92%的地震发生在地壳中，其余的发生在地幔上部地球内部的分层及物质成分地球内部分层地球内部化学成份岩石圈软流圈地幔地壳地核地球内部的圈层及温度分布地壳地幔塑性刚性外核内核地幔对流带动刚性板块运动在板块边界上产生地震?地幔热对流示意图大陆曾发生过大规模的水平移动2亿年前大陆漂移学说岩石圈软流圈动力学过程示意图大洋与大洋板块碰撞大陆与大陆板块碰撞印度板块插入青藏高原

板块张裂海洋大洋板块张裂板块交界处：大陆板块张裂裂谷板块构造学说大陆板块大陆板块大陆板块大洋板块高大山脉海沟、岛弧海沟、海岸山脉板块交界处：板块碰撞板块构造学说菲律宾群岛阿留申群岛日本群岛马来群岛南岛北岛科迪勒拉山系喜马拉雅山地中海大西洋海岭印度洋海岭太平洋海岭红海海沟海沟海沟块板洲极南非洲板块度印洋板块亚欧板块美洲板块平太板块洋板块构造学说板块内部：地壳稳定板块交界处：地壳活动张裂碰撞两大陆板块相撞——裂谷或海洋——巨大山脉大陆和大洋板块相撞海沟岛弧海岸山脉（喜马拉雅山脉的形成）（马里亚纳海沟、东亚群岛、科迪勒拉山系）（东非大裂谷、红海）板块构造学说工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用a、岩层的原始状态b、受力发生弯曲c、岩层破裂发生震动地震形成的局部机制:地球板块运动

板块之间的相互作用力

地壳中岩层变形变形积聚超过岩石所能承受的程度岩体就会发生突然断裂或错动地震

工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震的类型和成因原因：人工爆破；矿山开采；工程活动构造地震原因：地壳构造运动工程地震的主要研究对象天然地震诱发地震影响：一般不太强烈，个别情况会造成严重的地震灾害火山地震影响：发生数量大、影响范围广（占地震总数约90%）

陷落地震地震类型工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震的类型和成因主震型：前震、主震、余震地震序列分类震群型（多发型）：多个主震孤立型（单发型）地震类型工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用3、全球地震分布情况环太平洋地震带——集中了全世界地震总数的75%欧亚地震带阿尔卑斯地震带（地中海南亚地震带）——集中了全球大陆地震的90%环太平洋地震带欧亚地震带全球两大地震带工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用/onmap/id:9工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用4、地震灾害是群灾之首全世界因地震死亡的人数超过全球其他自然灾害死亡人数总和的1/2我国地震灾害同样特别惨重20世纪，全球因地震死亡120万人以上21世纪前10年，全球因地震死亡近90万人工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用台湾地震时地表出现长达1公里的地表裂缝2002年2月3日上午约9时11分，土耳其中部阿菲翁省，发生里氏6.0级地震，大量房屋倒塌1995年1月17日，清晨5点46分，在神户东南的兵库县淡路岛，发生7.2级地震。由于煤气管道破裂，使煤气泄露，引起熊熊大火，约有200多处地表破坏建筑物的破坏次生灾害地震灾害工程结构抗震设计-地震概述地震的破坏作用—地表破坏现象§1.1地震及其破坏作用地裂缝、地面下沉、滑坡、喷水冒砂等形式

地裂缝危害：当地裂缝穿过建筑物时，会造成结构开裂直至倒塌1976年7月28日唐山大地震造成的地裂缝地震断层错动后在地表形成的痕迹由于地表土质不匀及受地貌影响，其规模较前者为小构造式地裂缝：重力式地缝：工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用多发生在软土分布地区和矿业采空区危害：不均匀沉陷易引起建筑物的破坏甚至倒塌地面下沉2005年11月26日九江县和瑞昌市之间发生5.7级地震滑坡在河岸、山崖、丘陵地区，地震时极易诱发滑坡危害：切断交通通道，冲毁房屋和桥梁、堵塞河流

2003年5月27日日本东北部里氏7级地震在宫城县筑馆镇造成的一处山体滑坡山崩、滑坡工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用喷水冒砂地面下水位较高地震波的作用地下水压急剧增高地下水经地裂缝或其它通道喷出地面地表土层含有砂层或粉土层砂土液化甚至出现喷水冒砂2001年昆仑山大地震时在库塞湖畔的喷水冒砂危害：液化可以造成建筑物倾斜与倒塌、埋地管网的大面积破坏

1995年神户地震中由于液化引起地面的下沉工程结构抗震设计-地震概述地震的破坏作用—建筑物破坏§1.1地震及其破坏作用主要破坏原因结构物动力破坏机制的分析，是结构抗震研究的重点和结构抗震设计的基础：建筑物的破坏因地表破坏引起：建筑物的破坏由于地震地面运动的动力作用引起静力破坏动力破坏两类动力破坏形式：强度破坏、丧失整体性破坏土木工程灾害工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用主要是因为结构承重构件的抗剪、抗弯、抗压等强度不足而形成。如：墙体裂缝、钢筋混凝土构件开裂或酥裂强度破坏承重结构强度不足结构丧失整体性在强度破坏前后，结构物一般进入弹塑性变形阶段。此时，在强烈振动下会因为延性不足、节点连接失效、主要承重构件失稳等原因而丧失整体性，从而造成局部或整体结构的倒塌工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用2005年3月20日日本福冈县以西海域发生里氏7级地震，结构丧失整体性1988年11月6日，澜沧－耿马发生7.6级地震，因结构变形过大导致倒塌房屋倒塌桥梁断落水坝开裂铁轨变形工程结构抗震设计-地震概述造成土木工程灾害的原因§1.1地震及其破坏作用不当的选址不当的知识不当的设计不当的施工不当的材料不及时加固不合格的土木工程工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用地震烈度调查情况震害程度6度7度8度9度10度栋数百分比栋数百分比栋数百分比栋数百分比栋数百分比基本完好轻微损坏中等破坏严重破坏倒毁总计230212563—50145.942.311.20.6—1002502317554361340.837.712.28.80.510022245440814914.816.136.227.55.41007351381691014501..67.830.737.523.410021923682293410.65.66.719.967.2100

我国历史强震中多层砖房屋震害程度统计(2054幢)工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用地震烈度调查情况震害程度7度8度9度10度栋数百分比栋数百分比栋数百分比栋数百分比基本完好轻微损坏中等破坏严重破坏倒毁总计31132—1915.857.915.810.5—10024465938817513.726.333.721.74.6100—127—10—102070—100—315111645—6.733.324.435.6100我国历史强震中单层混凝土柱工业厂房震害统计(249栋)工程结构抗震设计-地震概述地震的破坏作用—次生灾害§1.1地震及其破坏作用次生灾害：地震时，水坝、煤气管道，供电线路的破坏，以及易燃、易爆、有毒物质容器的破坏，均可造成水灾、火灾、空气污染等次生灾害1999年9月21日（北京时间），台湾省花莲西南发生7.6级地震,受断层作用北段三跨泄洪道断塌，造成水坝破坏。工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用1995

神户地震燃烧中火灾后2011日本地震工程结构抗震设计-地震概述§1.1地震及其破坏作用海啸瞬间泰国酒店浸泡在海水中

印尼亚齐居民站在大街上

斯里兰卡居民房屋变成废墟

工程结构抗震设计-地震概述灾难前的平静→海浪冲击堤岸→瞬间的汹涌澎湃→死亡地狱美国DigitalGlobe公司于2004年12月29日发布的卫星照片，照片是当地时间12月26日上午10：20在斯里兰卡西南部城市卡卢特勒上空拍摄的。照片显示了卡卢特勒海岸遭到海啸袭击后不久的情形。

§1.1地震及其破坏作用工程结构抗震设计-地震概述5、描述地震特征的参数§1.1地震及其破坏作用震源：地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位震中：震源正上方的地面位置震中距：地面某处至震中的水平距离震源震源深度震中等震线震中距震源深度:从震中到震源的距离震源深度在70公里以内的地震为浅源地震震源深度超过300公里的地震叫深源地震震源深度介于70-300公里之间的地震为中源地震震中距在100-1000公里的称为近震震中距超过1000公里的称为远震地震波地震波

体波：地下传播纵波（压缩波、P波、初波）：周期短、振幅小、传播快、破坏力小横波（剪切波、S波）:周期长、振幅大、传播慢、破坏力大地震波地震波

面波：地表传播瑞雷波（Rayleigh）：上下运动乐夫波（Love）:水平左右运动成因：地表反射地震波通常到达次序：纵波---横波----面波震动最剧烈：

横波+面波§1.2地震基本术语工程结构抗震设计-地震概述震级地震震级：表示地震本身大小（释放能量多少）的一种度量近震震级M计算：M=logA+R(Δ)震级M与震源释放能量之间的关系：又称为里氏震级式中A—记录图上量得的以m为单位的最大水平位移；

R(Δ)—依震中距Δ而变化的起算函数。logE=1.5M+11.8其数值是根据地震仪记录到的地震波图确定的,国际上比较通用的是里氏震级，其原始定义为1935年由里克特(Richter)给出。震级与震源释放能量的大小有关，震级每差一级，地震释放的能量将差32倍。工程结构抗震设计-地震概述烈度地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个；随距离震中的远近不同，烈度就有差异。评定地震烈度的标准就称为地震烈度表。绝大多数国家包括我国都采用分成12度的地震烈度表。基本烈度：作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，它是指该地区今后一定时期内，在一般场地土条件下，按一定的概率（我国取10%）可能遭受的最大地震烈度，也就是由国家地震局制定的全国地震烈度区划图规定的烈度。设防烈度：建筑物抗震设防时采用的烈度。§1.2地震基本术语§1.2地震基本术语工程结构抗震设计-地震概述区别：地震烈度与震级

＊一次地震，表示地震大小的震级只有一个＊由于同一次地震对不同地点的影响不一样随着距离震中的远近会出现多种不同的烈度地震烈度、抗震设防烈度、抗震设防标准的区别地震烈度抗震设防烈度抗震设防标准定义某地区遭受一次地震影响的强弱程度在一定时期内，一个地区可能遭遇到的最大地震烈度对毎一个具体建设工程项目，抗震设防时所采用的烈度确定依据地震发生后按《中国地震烈度表》来确定该地区的烈度根据《中国地震动参数区划图》确定的地震基本烈度应按《建筑工程抗震设防分类标准》确定用途用于评定一次地震对该地区的破坏（影响）程度用于评定该地区的地震危险性作为该建设工程项目的抗震设防依据与场地的关系―次地震的烈度是针对该区域的所有场地的综合影响仅针对该区域的一般场地仅针对该建设工程项目的场地与建筑的关系无关无关同一地点不同的建设工程项目可有不同的抗震设防标准§1.2地震基本术语1.3地震动

震幅—一般指波的加速度、速度和位移的峰值大小

频谱—地震波是各种频率波的集成，可按频率高低分解出一系列波，每次地震的波均不相同，而传播到地震影响区的地震波也各不相同。低频、中频或高频为主。

持时—地震最激烈一段的持续时间，与震级与震中距和场地条件有关。震级大持时长，震级相同但持时长的建筑物破坏重。为了反映同样烈度下，不同震级和震中距的地震对建筑物的影响《建筑抗震规范》将建筑工程的设计地震划分为三组：第一组近震短周期分量为主第二组中震介于两者之间第三组远震长周期分量为主不同设计地震分组，采用不同的设计特征周期和设计基本地震加速度值。1.3地震动设计地震分组58抗震规范附录中列出了我国主要城镇的抗震设防烈度江苏省1抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g:

第一组:宿迁、宿豫*2抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g:

第一组:新沂、邳州、睢宁3抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g:

第一组:扬州(3个市辖区)、镇江(2个市辖区)、东海、沭阳、泗洪、江都、大丰4抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g:

第一组:南京(11个市辖区)、淮安(除楚州外的3个市辖区)、徐州(5个市辖区)、铜山、沛县