地震与抗震设计的基本知识ppt课件

1、第一章，地震和地震设计的基本知识，1.1地震和地震波，地震，由于地球的构造运动而突然发生的岩爆，或由于局部岩石坍塌、火山喷发等原因而发生的震动，这些震动以波的形式传播到地表，引起地面的颠簸和震动，从而引起地面的运动。1.1.1地震分类、地震分类、人为地震、自然地震、构造地震、火山地震、崩塌地震、自发地震和非自发地震分布广泛、发生频繁、影响范围广。焦点深度从焦点到地面的距离。浅层地震：60公里以内(世界上大多数地震都是浅层地震)；中等地震：60300公里以内；300多公里是一次深度地震。震中正上方的地面位置。局部地震：震中距离在100公里以内的地震；近震：震中距离在1001000公里之间的地震；

2、震中距离超过1000公里的地震称为远震。从地面上的一点到震中的距离。图1.1震源、震中、震中距离和震中面积，1.1.3地震波地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向四面八方传播。它分为体波和面波。体波是通过地球体传播的波，包括纵波和横波。表面波是沿着地球表面传播的二次波，它指的是洛夫波和瑞利波。1)体波纵波是从震源向周围传播的拉压波。介质粒子的振动方向与波的传播方向一致，可以在固体和液体介质中传播。横波是从震源向周围传播的横波。介质粒子的振动方向与波的传播方向垂直，只能在固体介质中传播。图1.2体波粒子的振动形式。纵波和横波的传播速度，(1.1)、(1.2)、(1.3)，上述公式大于1，所以纵

3、波先于横波到达。其中e是介质的弹性模量。g是介质的剪切模量；是介质的泊松比；是介质的密度。在弹性介质中，它们之间有一种关系。2)表面波是在地面上传播的波，也称为L波。它是由体波通过地层界面的多次反射和折射形成的二次波。面波有两种主要形式：瑞利波和乐普波。当瑞利波传播时，介质粒子在由波的传播方向和表面法线组成的平面内椭圆运动，类似于波效应。当乐普波传播时，介质粒子在垂直于波传播方向的水平方向上以剪切模式运动，在地面上显示出蛇形运动。在地震记录中，纵波先到达，横波后到达，面波在体波之后到达。一般来说，当横波或面波到达时，地面振动最强。地震波记录是确定地震时间、震级和震源位置的重要依据，也是研究工程

4、结构在地震作用下实际反应的重要数据。1.1.4地面运动由地震波传播引起的地面振动通常称为地面运动。其中，震中附近的地面运动称为近场振动。地震动三要素：地震动峰值(最大振幅)谱持续时间，1.2级地震烈度测量，地震烈度测量系统：1.2级。烈度，1.2.1地震能量：震级是衡量地震本身烈度的指标，是地震的基本参数之一，用符号m表示。里氏震级是标准地震仪(自然振荡周期为0.8s的地震仪)记录的地震S波最大水平振幅A(以m为单位)的常用对数值。 距震中100公里处的阻尼系数为0.8，放大系数为2800倍：对于浅层地震，通常使用以下经验公式来表示震级M与地震能量E(在erg中，1erg=10-7J) A级2

5、4之间的关系1.2.2地震影响：烈度等级地震强度：地震对地面的影响强度，主要根据宏观地震影响和破坏现象来判断。对于一次地震，只有一个震级表示地震的震级，而同一震中不同地方的烈度是不同的。等烈度线：与地震相对应，受影响区域内每个具有相同烈度的地方的外包络的震中区的烈度称为震中烈度。对于中部浅层地震，震中烈度与震级的近似对比关系见表1.2，震级与震中烈度的关系见表1.2。地震烈度把地震的强度分成几个等级，从没有建筑物破坏的感觉到山川的变化，并把它们列成表格，用统一的尺度来衡量地震的强度。我国现行的中国地震烈度表(GB/T17742)采用12级地震烈度划分，如表1.3所示。表1.3中国地震烈度表、注

6、：量词的含义是：个人指不到10%；少数指10%-15%；大多数指50%-70%；大多数指70%-90%；一般指90%以上。表中的房屋包括以下三种类型：甲级木框架和用土、石、砖墙建造的旧房屋；无抗震设防的单层或多层砖房；丙类单层或多层砖砌体房屋，按抗震设防。使用说明如下：使用本标准评估地震烈度时，应根据人们的感受和地面及底层房屋的其他震害现象来确定烈度；其程度应以房屋的震害为基础，参照其他震害现象。当所用房屋的震害程度不同于平均震害指数评估结果时，评估结果应以震害程度为依据，综合考虑不同类型房屋的平均震害指数；度和度应综合房屋震害和地表震害现象。用高层建筑中人的感受和物体的反应来评价地震烈度时，

7、应适当降低评价值。当用抗震设计低于或高于地震烈度的建筑物的震害程度和平均震害指数来评价地震烈度时，应适当降低或提高评价值。当用建筑质量特别差或特别好的建筑物的震害程度和平均震害指数来评价地震烈度时，应适当降低或提高评价值。农村地区可以用自然村庄来评价，城镇可以用街区来评价，面积约为1平方公里。当自由地面有强震记录时，水平地面运动的峰值加速度和峰值速度可作为综合评价地震烈度的参考指标。1.3地震活动与地震灾害1.3.1世界地震活动中，地球上的震中分布沿一定深度和规律集中在某些特定的构造位置，分布一般呈带状。总的来说，可以划分出全球范围的四个地震活动带，其中环太平洋地震带和欧亚地震带是世界上两个主

8、要的地震活动带。图1.6世界地震震中分布示意图，1.3.2中国地震活动性，中国是世界上地震多的国家之一。它位于世界上两个最活跃的地震带之间，东部与环太平洋地震带接壤，西部和西南部与欧亚地震带接壤。图1.7是中国地震灾害分布示意图。南北地震带北起贺兰山，南至六盘山，穿越秦岭，沿四川西部延伸至云南省东北部，纵贯南北。(2)东西地震带有两条主要的东西地震带，一条在北部沿陕西、山西、河北北部向东延伸，到达辽宁北部的千山地区。南部从帕米尔出发，经过昆仑山和秦岭，到达大别山。据此，中国大致可分为六个地震活跃区：台湾及其邻近海域；你好(2)平原地区，特别是河流两岸最低的平地，当地下水位较高，砂层埋深较浅时，

9、地震时地震波产生的强烈振动使地下水压力急剧增加，地下水通过地裂缝或其他渠道从地下涌出。当局部表土层为砂土层或粉土层时，会引起砂土液化，甚至喷水和射砂。(3)地面沉降在强烈地震的作用下，在地下存在溶洞的地区，或由于人们的生产活动，如矿山或地铁，当发生强烈地震时，地表土壤会下沉，造成大面积的塌陷。此外，在松软且高度可压缩的土层中，地震大大减少了土壤颗粒之间的摩擦，土层变得密实，导致地面下沉。山体滑坡经常发生在陡峭的山区。在强烈地震的震动下，由于陡崖的不稳定，经常会发生滑坡、山体滑坡、滚石等现象。(5)岩石开裂(2)建筑物的破坏建筑物的破坏可由上述表面损伤引起，这种损伤本质上是静态损伤；地震地面运动

10、的动力作用引起的建筑物破坏较为常见，本质上属于动力破坏。建筑物的破坏与结构类型和抗震措施有关，根据破坏形式和原因可分为三类：(1)结构完整性丧失引起的破坏；承重结构承载力不足或变形能力不足造成的损坏；基础故障造成的损坏。3)次生灾害次生灾害是指由一次灾害引发的灾害，如火灾、洪水、海啸、毒物逃逸和地震后的瘟疫。1.4建筑抗震设计的基本要求，1.4.1相关术语的基本地震烈度：指在一般场地条件下，一定时期(中国为50年)内可能遇到的地震烈度值，概率超过10%。它是一个地区抗震设防的基础。抗震设防分类：根据可能造成人员伤亡、直接和间接经济损失的因素、社会影响程度及其在抗震救灾中的作用，对各类建筑的设防

11、类别进行分类。抗震设防烈度：按照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。正常情况下，50年内超过10%概率的地震烈度为基本烈度。抗震设防标准：衡量抗震设防要求水平的尺度由抗震设防烈度或设计地震动参数和建筑抗震设防类别决定。1.4.2建筑抗震设防的分类和设防标准是指进行抗震设计计算，采取抗震构造措施达到抗震效果。1)建筑物抗震设防分类根据建筑物的使用功能和重要性，根据地震破坏的后果和严重程度，建筑工程抗震设防分为以下四个抗震设防类别：特殊设防；注重强化；标准强化；适度强化；建筑抗震设防标准中国规范规定了各种抗震设防类别建筑的地震作用计算和抗震措施。见表1.4、表1.4各类建筑抗震设

12、防标准、1.4.3建筑抗震设防目标中国抗震规范提出的抗震设防目标“三级”为：一级：当受低于本地区抗震设防烈度的频繁地震影响时，二级：当受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能受损，但经过一般修复后仍可使用；第三级：当受到高于本地区抗震设防烈度的罕见地震影响时，不会倒塌或造成严重的生命威胁破坏。也就是说，“小地震不坏，中地震可以修复，大地震不能失败。”中国地震烈度的概率分布基本符合极值分布，概率密度函数曲线的基本形状如图1.9所示。图1.9含义a异常烈度：50年内超过概率约为2%，可视为大地震烈度，发生的地震也可称为罕见地震(大地震)。为了满足上述“三级”抗震设防目标，我国建筑抗震设计规范采用了简化的两阶段设计方法。(1)强度计算(一级设防)。用小地震检查承载力；小地震作用下结构弹性变形的验算。(2)变形计算