工程抗震第一章

1、工程抗震第一章第1頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三名稱時(shí)間地點(diǎn)震級死亡人數(shù)意大利墨西拿大地震1908年12月18日5時(shí)25分西西里島墨西拿市7.5級7.5萬人日本關(guān)東大地震1923年9月1日上午11時(shí)58分日本橫濱、東京一帶8.2級13萬余人土耳其大地震1939年12月27日凌晨2時(shí)到5時(shí)東部城市埃爾津詹8.0級5萬人智利大地震1960年5月21日下午3時(shí)智利8.5級1萬人死亡失蹤秘魯大地震1970年5月31日秘魯漁港欽博特市7.6級6萬多人死亡中國唐山大地震1976年7月28日3時(shí)42分54點(diǎn)2秒河北省唐山市7.8級24.2萬人墨西哥大地震1985年9月19日上午7點(diǎn)

2、19分西部太平洋沿岸4個(gè)州7.8級3.5萬人伊朗大地震1990年6月21日凌晨西北部7.3級5萬人日本神戶大地震1995年1月17日晨5時(shí)46分日本神戶市7.2級5400多人印度洋地震海嘯2004年12月26日早8點(diǎn)印尼蘇門答臘島北部8.9級30萬人中國汶川大地震2008年5月12日14時(shí)28分四川汶川縣8.0級69226人死亡、失蹤17923人印尼蘇門答臘地震2009年9月30日當(dāng)?shù)叵挛缬∧崽K門答臘島海域7.9級1115人、失蹤210人海地大地震2010年1月12日16時(shí)53分海地7.3級20多萬人智利大地震2010年2月27日凌晨3時(shí)34分智利8.8級近百年來國際大地震一覽第2頁，共63頁

3、，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第一章 緒 論第一節(jié) 地震基本知識(shí)一、地球的構(gòu)造1地殼2地幔3地核第3頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三二、地震的類型和成因1按成因分誘發(fā)地震：由于人工爆破、礦山開采及工程活動(dòng)（如興建水庫）等引發(fā)的地震。 火山地震：由于火山爆發(fā)，巖漿猛烈沖出地面時(shí)引起的地面振動(dòng)。陷落地震：由于地表或地下巖層因某種原因(如較大地下溶洞的塌陷或古舊礦坑的塌陷)突然造成大規(guī)模陷落和崩塌時(shí)導(dǎo)致的地面振動(dòng)。構(gòu)造地震：由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得地殼的巖層在其薄弱部位突然發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)而引起的地震。第4頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三2構(gòu)

4、造地震成因 板塊構(gòu)造學(xué)說。六大板塊：歐亞、太平洋、美洲、澳洲、南極和非洲板塊。 第5頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三2構(gòu)造地震成因 構(gòu)造地震形成示意圖第6頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三3地震序列地震序列: 在一定時(shí)間內(nèi)相繼發(fā)生在巖層破碎地帶的一系列大小地震。主震: 某一序列地震中，最大的一次地震。主震之前的稱前震。主震之后的稱余震。地震序列可分為三種基本類型：（1）主震型：序列中主震很突出，主震釋放的能量占全序列的絕大部分。（2）群震型：或稱多發(fā)型地震。沒有突出的主震，主要能量是通過多次震級相近的地震釋放出來。（3）孤立型：或稱單發(fā)型地震。前震

5、和余震都很稀少甚至沒有，地震能量基本上通過主震一次釋放出來。第7頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三三、世界的地震活動(dòng)第8頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三三、世界的地震活動(dòng)主要有兩大地震帶1環(huán)太平洋地震帶：80%淺源地震和90%中、深源地震集中發(fā)生在這一帶。 2歐亞地震帶：幾乎所有其他中、深源地震和一些大的淺源地震都發(fā)生在這一帶。 另外：沿太平洋、大西洋和印度洋中主要山脈的狹窄淺震地震帶。第9頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第10頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三四、中國的地震活動(dòng)第11頁，共63頁，20

6、22年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三四、中國的地震活動(dòng)1主要有兩條地震帶（1）南北地震帶 （2）東西地震帶2六個(gè)地震活動(dòng)區(qū)（1）臺(tái)灣及其附近海域（2）喜馬拉雅山脈地震活動(dòng)區(qū)（3）南北地震帶（4）天山地震活動(dòng)區(qū)（5）華北地震活動(dòng)區(qū)（6）東南沿海地震活動(dòng)區(qū)第12頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第13頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第二節(jié) 地震的基本術(shù)語一、 常用術(shù)語 術(shù)語示意圖地表建筑物震中距震源距震中震源極震區(qū)震源深度震源：地層構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，發(fā)生巖層斷裂、錯(cuò)動(dòng)的地方。震中：震源正上方的地面位置。震中距：建筑物到震中之間的距離。震源距：建筑物到震源之

7、間的距離。第14頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三震源深度：震中到震源的垂直距離。淺源地震：震源深度在70km以內(nèi)，釋放能量占全年地震的85%中源地震：震源深度在70300km，占12%深源地震：震源深度大于300km，占3%極震區(qū)：震中附近，振動(dòng)最劇烈、破壞最嚴(yán)重的地區(qū)。地表建筑物震中距震源距震中震源極震區(qū)震源深度第15頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三地震術(shù)語示意圖第16頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三二、地震波、震級及地震烈度1地震波定義：由震源釋放出來的地震能量是以波的形式向四周的地面?zhèn)鞑サ?，這種波稱為地震波。它是一種

8、彈性波，可分為體波和面波。（1）體波定義：在地殼內(nèi)部傳播的地震波稱為體波。 可分為縱波和橫波。第17頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三縱波：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波傳播方向相同，又稱壓縮波。特點(diǎn)：周期較短，振幅較小橫波：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波傳播方向垂直，又稱剪切波。特點(diǎn)：周期較長，振幅較大波長質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向波前進(jìn)方向（a）縱波 體波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形式波前進(jìn)方向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向（b）橫波第18頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第19頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三縱波波速為：橫波波速為：式中E介質(zhì)的彈性模量； G介質(zhì)的剪切模量；介質(zhì)的密度； 介質(zhì)的泊松

9、比。一般情況下，可以取泊松比 0.22，則： Vp=1.67Vs 縱波先于橫波到達(dá)地面。通常，縱波稱為P波(即初波)，橫波稱為S波(即次波)。第20頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第21頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（2）面波面波：是體波經(jīng)地層界面多次反射后形成的次生波，它只沿地球表面?zhèn)鞑?。特點(diǎn)：振幅大，周期長，約為橫波波速的0.9倍可分為瑞雷波（R波）和樂甫波（L波）（a） R波：在地面上呈滾動(dòng)形式。（b） L波：在地面上呈蛇形運(yùn)動(dòng)形式。第22頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三L waveR wave第23頁，共63頁，

10、2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三地震波的傳播速度縱波最快，橫波次之，面波最慢。地震波記錄圖在地震記錄圖上，縱波最先到達(dá)，橫波次之，面波到達(dá)最晚。第24頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（3）地震記錄地震記錄：在工程抗震領(lǐng)域，主要是指地震時(shí)的地面運(yùn)動(dòng)加速度記錄。一條完整的加速度記錄：通常包括東西、南北、上下三個(gè)方向的地面運(yùn)動(dòng)加速度分量。地震加速度記錄三要素：1）加速度峰值 2）頻譜特性 3）地震動(dòng)持續(xù)時(shí)間第25頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三2震級地震震級：是表示地震本身大小的尺度。目前，國際上通用的是里氏震級，其定義是1935年里里克特(

11、)給出的。例：在距震中100km處標(biāo)準(zhǔn)地震儀記錄的振幅為10mm 震級為 一次7級地震，振幅將達(dá)107m，即10m。第26頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三震級與震源釋放的能量的大小有關(guān)，震級每差一級，地震釋放的能量將差32倍，可用下述關(guān)系式表達(dá)：lgE11.8+1.5M 式中，M為震級；E為地震能量，單位為爾格。一般說來M 2的地震，稱為微震；M = 24的地震，稱為有感地震；M 5的地震，統(tǒng)稱為破壞性地震；M 7的地震，稱為強(qiáng)烈地震或大地震；M 8的地震，稱為特大地震。目前世界上記錄到的最大地震為8.9級，如1960年5月22日南美智利與2004年12月26日印尼發(fā)生

12、的地震。第27頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三3地震烈度地震烈度：是指某一地區(qū)地面和各類結(jié)構(gòu)物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度。對應(yīng)于一次地震a震級只有一個(gè)b烈度隨震中距離的遠(yuǎn)近而有所不同4地震烈度表地震烈度表：是評定地震烈度大小的標(biāo)準(zhǔn)和尺度。我國地震烈度：分12度第28頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三無感 1室內(nèi)個(gè)別靜止中的人感覺 2懸掛物微動(dòng)門、窗輕微作響室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺 3懸掛物明顯擺動(dòng)，器皿作響門、窗作響室內(nèi)多數(shù)人感覺。室外少數(shù)人感覺。少數(shù)人夢中驚醒 43（2-4）31（22-44）不穩(wěn)定器物翻倒門窗、屋頂、屋架顫動(dòng)作響，灰土掉落。抹灰出

13、現(xiàn)微細(xì)裂縫室內(nèi)普遍感覺。室外多數(shù)人感覺。多數(shù)人夢中驚醒 56（5-9）63（45-89）河岸和松軟土出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫掉頭損壞個(gè)別磚瓦掉落、墻體微細(xì)裂縫驚惶失措，倉皇逃出 613（10-18）125（90-177）河岸出現(xiàn)坍方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞輕度破壞局部破壞開裂，但不妨礙使用大多數(shù)人倉皇逃出 725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴(yán)重破壞中等破壞結(jié)構(gòu)受損，需要修理搖晃顛簸，行走困難 850（36-71）500（354-707）干硬土上有許多地方出現(xiàn)裂縫，基巖上可能出現(xiàn)裂縫。

14、滑坡、坍方常見。磚煙囪出現(xiàn)倒塌嚴(yán)重破壞墻體龜裂，局部倒塌，修復(fù)困難坐立不穩(wěn)。行動(dòng)的人可能摔跤 9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震斷裂出現(xiàn)?；鶐r上的拱橋破壞。大多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀倒塌大部倒塌，不堪修復(fù)騎自行車的人會(huì)摔倒。處不穩(wěn)狀態(tài)的人會(huì)摔出幾尺遠(yuǎn)。有拋起感 10地震斷裂延續(xù)很長。山崩常見。基巖上的拱橋毀壞毀滅11地面劇烈變化，山河改觀12 個(gè)別：10%以下 少數(shù)：10%50% 多數(shù)：50%70%大多數(shù)：70%90% 普遍：90%以上速度加速度 其它現(xiàn)象 一般房屋 人的感覺烈度中國地震烈度表（1999年頒布） 第29頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0

15、分，星期三5基本烈度和烈度區(qū)劃圖地震基本烈度：是指某地區(qū)在今后一定時(shí)期內(nèi)，一般場地條件下可能遭遇的最大烈度地震烈度區(qū)劃圖：是指在地圖上按地震基本烈度的差異劃分出不同區(qū)域的圖。第30頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三中國地震烈度區(qū)劃圖第31頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三7等震線等震線：烈度相同區(qū)域的外包線，又稱等烈度線。一般情況下，等震線的度數(shù)隨震中距的增大而遞減。8度7度6度等震線示意圖6設(shè)防烈度 設(shè)防烈度：是按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū) 抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。一般情況下取基本烈度第32頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期

16、三第33頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第三節(jié) 地震的破壞作用三種形式：地表破壞、工程結(jié)構(gòu)破壞與次生災(zāi)害 1地表破壞 （1）山石崩裂第34頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（2）滑坡、塌方第35頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（2）滑坡、塌方第36頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（3）噴砂冒水第37頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（4）地面下沉(或稱為震陷)第38頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（4）地面下沉(或稱為震陷)疊溪海子1933年地震遺址 第3

17、9頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（5）地裂縫第40頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三2工程結(jié)構(gòu)破壞（1）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足第41頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（2）結(jié)構(gòu)塑性變形能力不足第42頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（3）結(jié)構(gòu)喪失整體穩(wěn)定性第43頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（4）地基失效引起的破壞第44頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三（5）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞第45頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三唐山市文化路青年宮為磚混結(jié)構(gòu)的二

18、層樓房，除四根門柱外，全部坍塌 唐山市開灤煤礦救護(hù)樓為磚混結(jié)構(gòu)人字木屋架的三層樓房，墻倒頂塌 部分大震震害 第46頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三日本阪神地震橋的破壞第47頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三臺(tái)灣集集地震水壩的破壞第48頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三鐵路扭曲破壞第49頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三公路路破壞壓力脊 水平錯(cuò)斷 塌陷和拱起 第50頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三玻璃墻破壞外墻面瓷磚破壞第51頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三3

19、次生災(zāi)害水災(zāi)、火災(zāi)、毒氣污染、海嘯第52頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三3次生災(zāi)害水災(zāi)、火災(zāi)、毒氣污染、海嘯第53頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第54頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三第四節(jié) 工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防一、抗震設(shè)防烈度抗震設(shè)防是指對建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，并采取一定的抗震構(gòu)造措施，以達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。抗震設(shè)防烈度是按國家批準(zhǔn)權(quán)限審定的作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度?？拐鹪O(shè)防烈度一般情況下可采用中國地震烈度區(qū)劃圖的地震基本烈度；對做過抗震防災(zāi)規(guī)劃的城市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防區(qū)劃（設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)）進(jìn)行抗

20、震設(shè)防。 第55頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三二、小震、中震與大震小震：多遇烈度時(shí)的地震，50年超越概率63.2%中震：基本烈度時(shí)的地震，50年超越概率10%大震：罕遇烈度時(shí)的地震，50年超越概率23%三種烈度的超越概率示意圖第56頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三三、抗震設(shè)防的目標(biāo)：“三水準(zhǔn)”第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震(簡稱“小震”)影響時(shí)，建筑一般應(yīng)不受損壞或不需修理仍能繼續(xù)使用。即“小震不壞”。第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到本地區(qū)設(shè)防烈度影響時(shí)，建筑物可能有一定程度的損壞，經(jīng)一般修理或不經(jīng)修理仍能繼續(xù)使用。即“中震可修”。第三水準(zhǔn)：

21、當(dāng)遭受到高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震(簡稱“大震”)時(shí)，建筑不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。即“大震不倒”。第57頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三四、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法：“兩階段”第一階段設(shè)計(jì)：按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及在小震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈性變形，以滿足第一水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。第二階段設(shè)計(jì)：在大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。第二水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求，規(guī)范是以抗震構(gòu)造措施來加以保證的。第58頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三五、建筑物的分類1建筑重要性分類特殊設(shè)防類（俗稱甲類）建筑：重大建筑工程及地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑。如核電站等。重點(diǎn)設(shè)防類（俗稱乙類）建筑：地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑。如供電、通訊、醫(yī)療、消防等城市生命線工程。 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（俗稱丙類）建筑：甲、乙、丁類以外的一般建筑。指大量的一般工業(yè)與民用建筑物。 適度設(shè)防類（俗稱丁類）建筑：抗震次要建筑，如一般的倉庫、人員活動(dòng)少的輔助建筑等。第59頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)0分，星期三2地震作用計(jì)算甲類建筑：應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防