抗震设计的基本知识讲解

第三篇抗震设计的基本知识

一、地震的一些基本概念

地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。

地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有500万次。其中约5万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有1000次；

7级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是

8.9级，发生于1960年5月22日的智利地震。

什么是地震？什么叫震源、震中、震中距？地球内部发生地震的地方叫震源；震源在地面上的投影点称为震中；震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区；从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。地震分类1.按地震成因分类---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震1).构造地震

破坏性地震主要属于构造地震。据统计，构造地震约占世界地震总数的90%以上。

92%的地震发生在地壳中，

其余的发生在地幔上部

地震天然地震人工地震2）.火山地震

由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，这类地震只占全世界地震的7%左右。

1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.7级地震。

3）.陷落地震

由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少。

人工地震

因人为因素直接造成的地震是人工地震。

如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。

1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震，震级为6.1级。

---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震地震天然地震人工地震2.按震源深浅分类浅源地震——震源深度小于60千米的称为浅源地震。全世界85%以上的地震都是浅源地震。中源地震——震源深度在60至300千米的称为中源地震。深源地震——震源深度在300千米以上的称为深源地震。

浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震波及范围大，但破坏力小。2002年6月29日晨1：20发生于吉林的7.2级地震，震源深度为540km，无破坏。目前有记录的最深震源达720公里。1960年2月29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5.8级地震，深度为3km。震中破坏极为严重，但破坏仅局限在震中8km内。地震波地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。地震波分为体波和面波。体波横波（S波）纵波（P波）面波瑞利波乐甫波横波特点:周期长、振幅大、波速慢,100-800m/s纵波特点:周期短,振幅小,

波速快,200-1400m/s面波比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。建筑物破坏主要由面波造成。杂波P波开始S波开始面波开始二、尝震级恐与烈雀度1、垒地震培震级1）.定义能量仁越大去，震结级就绳越大效；震戏级相僻差一等级，冈能量帽相差尖约32倍；想相差爆二级损，能四量相马差10萍00倍。反映较一次激地震拐本身仙大小筒的等每级，咬用M表示式中A表示则标准户地震猛仪距凶震中10手0k景m纪录舍的最僚大水菊平地动位愿移，忧单位友为微问米。2）.震级林与能拿量的箩关系一个6级地非震相蒸当于针一个都两万昼吨级乳的原春子弹眯。能量E的单位：尔格（1尔格=）3）.按震军级的周地震艇分类微震--天-誉2级以削下。疾人曲感觉宇不到有感谎地震--旋-僚2-沙4级朱人有猫感觉破坏掉性地工震--岭-巷5级以矮上蜻有破译坏强烈招地震--签-蛙7级以本上竞有破制坏特大那地震--亿-拼8级以刑上捉有破隔坏由于遇震源类深浅浇、震资中距饺大小躁等不桨同，酸地震箭造成的破淡坏也敌不同斧。震望级大悔，破果坏力哀不一韵定大弹；震样级小鲜，破坏具力不叨一定岭就小舅。2、殊地震家烈度一般必而言前，震赢级越司大，包烈度沫就越演大。停同一蓝次地迁震，忠震中屿距小疗烈度剂就高抱，反蒸之烈气度就秒低。雀影响禁烈度掩的因客素，碎除了恒震级夕、震上中距姑外，伙还与芒震源福深度休、地暗质构卷造和馒地基吹条件沉等因虑素有形关。1）.定义踏及影训响因鸭素一次党地震咏对某玻一地鸡区的歪影响泪和破寺坏程船度称柴地震兆烈度眨，简称享为烈艳度。病用I表示亏。2）.地震惧烈度撕表地震失烈度浸表是晚评定览烈度芽的标叼准和宜尺度行。我国赖在19默80年制渠定了《中国迅地震伴烈度驴表》。《中国辞地震核烈度域表》将地么震烈琴度分氏为1-仔12度。3）.基本甲烈度一个犹地区筐未来50年内敏一般序场地悄条件优下可昌能遭筋受的位具有10秀%超越枕概率彻的地注震烈葬度值范称为配该地拿区的解基本案烈度翠。用Ib表示瞒。相当仇于47撤5年一释遇的吉最大助地震捏的烈熟度。各地估区的粥基本冻烈度徐由《中国案地震强动参傅数区嚷划图》（GB拥18搂30李6-蜓20步01谊)确定籍。（下肌图是双原中管国地土震烈蒸度区驴划图便）基本牧烈度喂也称鞠为偶爸遇烈伏度或袋中震肃烈度谣。按国衔家规仇定的宁权限梦批准兔作为络一个好地区跨抗震膜设防丧依据剑的地骡震烈牺度称化为设烧防烈退度，劈燕用Id表示烂。）规范阅规定灶：一怕般情汉况下闷，可铺采用《中国挨地震仰动参浩数区先划图》中的赴地震掌基本志烈度冶。对漏已编纷制抗病震设舌防区主划的扔城市神，可弊按批乎准的搏抗震闷设防脸烈度悬进行岗抗震草设防西。4）.设防疗烈度设防辱烈度刃的取斯值依奋据：规范都规定候：抗震聚设防腥烈度珍为6度及粱以上挨地区烧的建捆筑必农须进渴行抗波震设呀计建筑封所在雁地区壶在设射计基贝准期笔（50年）柔内出淹现的持频度届最高的千烈度螺。也福称为搏常遇蜜烈度穗、小科震烈铜度，峰用Is表示扯。其蹈超越概累率为63场.2章%，重在现期欺为50年。5）.多遇盒烈度6）.罕遇页烈度建筑母所在作地区嫁在设雷计基灯准期描（50年）置内具过有超伏越概呢率2%狐-3蒸%的地鸽震烈彼度。屑也称化为大礼震烈近度，巧重现骂期约彼为20拿00年。地震烈韵度、提震级柜与地陆震影缸响的闸关系（1）级颗地震忌，震稍中烈猫度多顺为六斩度，之其面兽积小愉于50疲0平方宇公里善。（2）级店地震严，震需中烈疯度多负为七届度，害其面针积不溪超过20鸭0平方掩公里胶；六政度区堤面积范也只叼有数蛙百平押方公轨里。（3）级愈地震降，震祥中烈烘度多北数为抓八度肌，其橡面积萝几十怠平方致公里找；七雷度区袜不超塌过20蜡0平方摸公里吵，六贯度区尼数百状平方灯公里购，如窜震中循烈度份为七奋度，辞则与观级地扇震结煤果相秧同。（4）地速震，龙震中鸦烈度奸一半颈为八餐度，狼结果粱与级按地震弟一样经；另拴一半鱼为九末度，锡其面叔积小仿于10忍0平方股公里允，八栽度区搜不超能过50辛0平方娃公里种，七辛度区者则在15白00平方般公里管以内劣。（1）级蝴地震饼造成减人员修伤亡叙者占24阔%。而陆仅引株起人距员死循亡的黎地震赖更少沫，只盟占11种.5锡%。一临次5级多充地震盒中死草亡人陶数最辽多为11壁7人，驻而死直亡29人以饮上的坡地震胖都发悼生在池夜间研。（2）级史地震叉有43湖%造成挖人员彩伤亡什，而迁只有笋人员晒死亡强仅占35惭%，一钓次地工震死督亡人洗数最令多为60逼0人。震级夺与伤财亡的庭关系三、寇设计跟地震耻分组请思梨考：毛图中肤的两诉座建邮筑在厉经历炸不同吧周期拨特点番的地右震作用下肺，那苍座建签筑更闻易破虑坏？设计助地震往分组跟是新王规范黎新提出的诱概念瓜，用浪以代叹替旧烫规范趁设计近震角、设课计远应震的魔概念撕。在宏敞观烈邪度大绵体相猫同条件而下，掩处于店大震内级远洋离震中羊的高次耸建净筑物潜的震申害比中何小级改震级赚近震流中距店的情况现严重择的多好。设计严地震绘分三体组对于Ⅱ类场灵地，威第一耳、二距、三菊组的设课计特久征周闷期分绪别为俱：0.淹35短s、0.性40蜜s、0.俯45集s.黑龙际江省悉各地芬震设疲防地央区均译属第岔一组锻。6度近震6度远震7度近震7度远震四、地震邀地面盯运动协的一秃般特蜓征1.地面和运动贡最大瞧加速讨度2.地面冲运动象的周阔期3.强震傻的持之续时衣间地面何运动冻的一嚼般特傍征可卧用地赞面运糟动加那速度丈记录杯曲线哈来说芝明。五、诵地震从的破斥坏作鸟用（典震害杏现象览）由地房诚震的袋原生帮现象神如地忙震断雹层错木动，故以及乎地震交波引膛起的吵强烈牲地面也振动晶所造雨成的侨灾害雨。1、直杯接灾亮害：2、次躺生灾笋害：直接第灾害布发生略后，做破坏仪了自惧然或然社会葛原有各的平快衡、寒稳定子状态但，从蓝而引债发出组的灾店害。其有时通，次恶生灾翅害所扑造成造的伤绑亡和芽损失阁比直缩慧接灾眠害还陷大。六、须抗震狼设防昏的基文本要拍求通过替抗震芦设防真，减劲轻建允筑的滔破坏献，避恨免人墨员死追亡，侧减轻预经济翻损失瞒。1、抗踩震设大防目召标及读方法1）.总目巨标具体炎通过“三水狐准”的抗音震设衬防要伸求和“两阶震段”的抗震设枪计方搁法实戴现。2）.“三水漆准”抗震迷设防蒙目标当遭评受低号于本扇地区踪蝶抗震撤设防按烈度行的多汤遇地电震影瞒响时绢，一般帝不受期损坏柳或不君需修车理可腿继续刺使用壶。当遭志受相安当于凤本地送区抗助震设休防烈巩度的割地震杂影响叶时，可能侵损坏糖，经课一般尘修理未或不寻需修脉理仍醉可继由续使歼用。当遭凉受高谅于本鸟地区小抗震豆设防资烈度跳的预仗估的羊罕遇锐地震影响牌时，调不致误倒塌能或发骗生危炉及生泄命的骂严重宪破坏港。简称茶为：“小震旅不坏牢，中夹震可皇修，妖大震僻不倒”。3）.“三水饰准”抗震揭设防狼是对记单一光水准舱设防挡的改容进，是向“性能租设计”发展忠的重健要步敬骤单一虫水准述设防颠思想斑是我苍国《7糖4规范》、《7摇8规范》和目轰前许联多国屯家采携用的阀设防俘思想丑。设防挠目标债是：招当遭祝遇相润当于泄设计孟烈度狡的地斯震时必，建鱼筑物的个损坏草不致驰使人值民生疫命财敌产和爪重要妙生产劣设备朵遭受柜危害桨，建筑旋物不命需修长理或驰经一蚀般修层理仍炕可继如续使否用。19翠89年美词国Lo衣ma锦P所re惑it扣a地震(7栏.1级）灵，死冰亡65人，大直接经敞济损色失（逐建筑王物破芝坏重唱建）80亿美舱元，枯间接捧经济幻玉损失15昼0亿美矿元。19弓94年美禽国No膜rt彩hr晋id办ge地震(6锈.7级),伤亡螺不多叫，经顿济损失晌为20晋0亿美炭元。19满95年日卷本阪谦神地和震(7碗.2级),经济组损失幻玉为10世00亿美蛛元。19遮99年台屈湾集娱集地蔬震(7币.3级),经济散损失替为94亿美女元。单一根设防应目标居不适山合当府前现意代化从发展娘要求竟，应趋研究呈开发下偶一代多性能揉设计街规范反和抗财震设盒计方珠法。“性能红设计”要点（1）.对抗啦震设颜计规铃定相砖应的际地震逆作用候标准

重现期常遇地震43年（新建），72年（现有工程加固）偶遇地震72年（新建），225年（现有工程加固）少遇地震475年（新建和现有工程加固）罕遇地震970年（新建），2475年（现有工程加固）（2）.建立五建筑蛾应满跌足的欠性能债水准

性能水准

要求正常使用结构和非结构构件不损坏或很小损坏可以暂时使用结构和非结构构件需很少量的修复工程生命安全结构保持稳定，具有足够的竖向承载能力储备，非结构构件的破坏控制在保障生命安全范围防止倒塌建筑保持不倒，其余破坏都在可接受范围（3）.确立蓝设防党性能携目标dgij罕遇地震cfh少遇地震

be偶遇地震a常遇地震防止倒塌生命安全可暂时使用正常运行地震作用水准建筑性能水准基本擦目标一般删使用色要求旅的建继筑应蔑具备a、b、c、d项的吐组合纺。重要给性较呈高或养地震裂破坏舞后危目险性付较大蜓的性蔽能目魂标为e、f、g的组柳合。对安库全有榆十分叫危险肝影响竖的性兵能目港标为h、i、j项的鸣组合纯。（4）.规定浴地震喝作用置下结干构变扣形的租允许泼指标应建姑立结喊构构壤件在圈规定经的地泻震作垃用水度平下执的允羽许破坏水调平，镜结构最和非半结构衣构件戴宏观硬破坏片状态麻的描行述和附允许变形壁指标眼。4）.“两阶蝇段”抗震妨设计要方法第一成阶段软：对绝衔大多常数结搁构进环行小夕震作视用下浆的结滩构和暂构件助承载力验刮算；辰在此诊基础能上对煮各类指结构绸按规灭定要务求采芒取抗膀震措蛮施。第二尾阶段屈：对一涝些规跳范规棕定的坛结构坚进行石大震浴作用喝下的静弹塑小性变形验妨算。有特鸦殊要优求的挪建筑肃、地芬震易旗倒塌掠的建侦筑、域有明骂显薄雀弱层倒的建卵筑，尘不规管则的等建筑斑等2、抗慕震设邮防范校围抗震程设防箭烈度赌为6度及筐以上卡地区贝的所姑有新你建建氏筑工浮程均呈必需哨进行休抗震育设计喊。规范桐适用急于6-老9度地寒区抗滩震设炒计及乖隔震朋、消灵能减容震设牵计。超过9度的汽地区缎和行尿业有柿特殊永要求海的工概业建渴筑按咳有关专泉门规爪定执祸行。3、抗鼓震设朋防依挣据一般悲情况脚下采蛇用抗全震设桃防烈慎度。在一咱定条信件下书可采栏用抗充震设托防区认划提平供的祸地震婚动参荷数。4、射抗震股设防单分类严及抗蓄震设拿防措胜施建筑慢类别隐不同辈，抗懂震设逃防标素准也鄙不同零。抗震次要建筑丁类

除甲乙丁类以外的一般建筑丙类

地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑乙类

重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑甲类

设防分类1）.抗震婆设防末分类国家骡技术爪监督阔局和训建设跑部在19承95年4月19日公瓣布了《建筑凝抗震抢设防渠分类哲标准》G移B5独02疗23。该标紧准主令要以情地震婶中和踢地震俯后房放屋的泥损坏纵对社圣会和扒经济庙产生抖的影革响的添程度扔大小享，将题建筑城分成4个抗毙震设抄防类疮别。国家稍质量暑监督饱检验柔检疫币总局途和建疤设部则在20观01年7月20日公读布了《建筑态抗震晌设计踢规范》G浪B5漂00腥11扩-2缝00避1。该宜规范真对上把面标叶准作来了修福改。A、中央级、省级的电视调频广播发射塔建筑，国际电信楼、国际海缆登陆站、国际卫星地球站、中央级的电信枢纽（含卫星地球站）。B、研究、中试生产和存放剧毒生物制品和天然人工细菌与病毒（如鼠疫、霍乱、伤寒等)的建筑。C、三级特等医院的住院部、医技楼、门诊部。抗震次要建筑丁类

除甲乙丁类以外的一般建筑丙类

地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑乙类

重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑甲类

设防分类应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低丁类应符合本地区抗震设防烈度度的要求丙类一般情况下，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1度的要求；当9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施乙类当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1度的要求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求甲类抗震措施较小辅乙类拿建筑名：工欲矿企夫业的弊变电红所、斩空压助站以壁及城筝市供往水水才源的倚泵房匠等。抗震戴性能哑较好们的结平构类贝型指虏钢筋疤混凝姿土结肌构或究钢结尽构。2）.抗震喉设防挣措施抗震妥措施:除结雅构地刮震作书用计谅算和香抗力蛾计算熔以外丽的抗厉震设诉计内辞容，裁包括煤抗震过构造耳措施逮。抗震粥构造笨措施创：一策般不仁须计图算而原对结年构和龙非结邮构各司部分翠必须惜采取氏的各文种细侨部要驻求。3）.地震邮作用一般情况下仍应符合本地区抗震设防烈度的要求丁类

应符合本地区抗震设防烈度要求丙类

应符合本地区抗震设防烈度要求乙类

按地震安全性评价结果确定甲类

地震作用在设革防烈强度为6度时屠，除亦规范壶有具五体规之定外挤，对伶乙、负丙、晶丁类购建筑险可不部进行光地震巩作用狡计算忙。七冻建筑匀抗震冠概念氏设计1、定吐义与顶基本切内容根据沿地震渗灾害英和工市程经闸验等沃所形辫成的鲁基本纸设计笛原则鸭和设浮计思此想进评行建召筑和群结构块总体卫布置摄并确概定细挖部构扩造的揭过程糊称为嫁概念骄设计偿。基本城内容警有三救部分用：1）.建筑含设计辫应重糕视建临筑结辫构的跌规则杜性；2）.合理煌的建箱筑结素构体尘系选标择；3）.抗侧销力结奔构和铁构件侮的延胞性设族计。2、建塔筑结伸构的池规则牵性建筑井结构腔的规游则性挑对抗骆震能戚力的眯重要闷影响腔的认呀识始知自若撑干现纲代建劈燕筑在帮地震旧中的赛表现愧。最为吵典型场的例逝子是19食72年2月23日南迅美洲刻的马禾那瓜引地震酬。马那底瓜有俩相距性不远没的两州幢高摊层建贷筑，古一幢扛为十荒五层棍高的储中央遮银行成大厦熊，另蒙一幢抚为18层高创的美库洲银杀行大灯厦。之当地悄地震颤烈度单估计召为8度。色一幢升破坏框严重蛇，震及后拆拐除；撕另一益幢轻约微损早坏，舌稍加铸修理套便恢格复使压用。不规则类型

定义扭转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层平面阿不规虎则的移类型扭转不规则凹凸角不规则局部不连续大开洞错层不规则类型

定义扭转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层平面得不规挡则的该类型不规则类型

定义侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%竖向心不规款则的老类型沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀（有薄弱层）

严重不规则是指体型复杂，多项不规则指标超过表中指标或某一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。注：以上规定主要针对钢筋混凝土和钢结构的多层和高层建筑。不规则类型

定义侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递)楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%竖向吹不规袍则的兴类型2、结贴构体镇系的口合理销选择抗震逢结构孩体系求是抗统震设裁计应渡考虑肿的关吹键问甘题，晕结构片方案据的选墓取是野否合完理，家对安命全性娃和经奶济性鸦起决战定性伞作用虎。规范砌规定戏：1）.结构合体系岭应具教有明跪确的谢计算井简图狐和合远理的复地震盗作用童传递羽途径家。受力稠明确厚、传陷力合享理、券传力勾路线使不间睡断、虑抗震朽分析友与实际界表现踏相符聋合。2）.应避拣免因野部分追结构刮或构除件破盛坏而经导致数整个淡结构诱丧失并抗震机能力牲或对脾重力捐荷载短的承夹载能张力。由于要柱子共的数逢量较材少或此承载将能力展较弱晚，部谷分柱荡子退粗出工莫作后味，整银个结习构系辆统丧甚失了休对竖喊向荷改载的荷承载须能力挺。抗震欠设计绝的一据个重取要原略则是岗结构它应有削必要拥的赘糟余度学和内缸力重骡分配幸的功倍能。3）.结构刻体系集应具锁备必软要的雷承载舍能力缺，良谦好的厉变形逮能力护和消科耗地重震能瓶量的穿能力小。足够庸的承精载力疼和变萝形能悼力是邀需要愤同时尚满足床的。有较侍大的嫌变形绕能力货而缺瓜少较沾高的敏抗侧寄向力件的能姨力如稳钢或件钢筋拆混凝姨土纯湾框架诵，由恭于在吩不大透的地并震作搏用下液会产诞生较今大的验变形钩，导痰致非皮结构娃构件狭的破础坏或全