第七章 土层地震反应分析
岩土工程抗震设计需要了解的内容
§1. 地震动的特性； §2. 岩土体动应力应变关系； §3. 岩土体地震反应分析； §4. 测试岩土动力特性的方法和技术； §5. 建立在岩土体上各类工程结构物对地震
动的反应。
岩土地震工程学的研究特点
岩土地震工程学还是一门年轻的学科，其发 展是从20世纪60年代才开始，目前已经形成了独 立而完整的研究内容、研究问题和研究目标。当 前岩土地震工程研究可以概括为以下几个特点：
1）一个目的，两个途径
一个目的：即减轻地震灾害。对于一个具体工程也 好，对一个具体地区也好，该工程场地或该地区地震危 险性和危害性正确评价，总是其抗震、防灾、减灾对策 的基础和出发点。 两个途径 一是抗震，即预测设计参数及其地震动效应，并根据岩 土体在地震动下的物理、力学特性，按一定的标准选用 适当的设防标准，达到工程稳定的目的； 二是选场，即选择对抗震相对好的场地，避开对抗震不 利的地段，或者根据地震效应，采取响应的抗震措施， 以达到减轻灾害的目的。
2）以环境地质影响为基础、地震工程应用为 目的、地震效应预测为目标的整体系统研究
岩土工程地震学涉及多学科，它是一个系统工程的学科。 但从本质上讲它是属于环境学范畴。主要体现在地震动传播 路径分析中，远场和近场的考虑，椭圆衰减及不同地区不同 的衰减特点。 局部场地的地质环境、地质条件、岩土体地震动特性是 场地地震效应预测的基础，包括场地水文地质、工程地质、 地形地貌、岩土成因等条件。不同的岩土体条件，不仅出现 不同成因类型的震害，而且直接影响震害特点及其危险性。
不同场地条件对反应谱的影响 将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱
软土层
厚的无粘性土层
周期（ｓ）
岩石 坚硬场地
结构的阻尼比和场地条件对反应谱有很大影响。 地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础。
场地地震反应分析计算的基本思路是：
（１）以地震危险性分析所给出的基岩表面地震动参数值为目标， 人工合成地震动时程，并确定场地地震反应分析计算的输 入地震动。 （２）建立与工程场地相对应的场地计算力学模型。 （３）利用场地地震反应分析数值计算方法，计算工程场地在已 知计算输入地震动情况下的反应，并给出场地地表和不同 深度处的地震反应时程及相关反应谱和其他参数值。 （４）综合评判多个钻孔场地力学模型和多个输入地震动时程样 本组合情况的场地地震反应分析计算结果，以确定场地地 震动参数值。 （５）根据综合评判结果确定场地地震动参数值。
应根据工程需要，依据场地地震动参数合成场地地震动时 程： 应根据工程需要，依据场地地震动参数值人工合成场地 地震动时程，以作为工程结构动力反应分析计算的地震输入。 在场地地震反应分析计算输入地震动时程及场地地震动 时程的合成方面，工程实践中常用的方法是拟合反应谱的三 角级数叠加法。该方法以给定的地震动参数值包括峰值加速 度、加速度反应谱和时程强度包络函数为目标参数值，采用 迭代调整技术合成满足一定拟合控制精度的地震动时程。
场地地震反应分析模型建立 场地地震反应分析模型即场地力学模型的确定是场地地 震反应分析的关键问题，场地工程地质条件资料是确定场地 力学模型的基础。 地面、土层界面及基岩面均较平坦时，可采用一维分 析模型；土层界面、基岩面或地表起伏较大时，宜采用二维 或三维分析模型。
考虑边界效应
确定地震输入界面时应符合下列规定：
ａ）Ｉ级工作应采用钻探确定的基岩面或剪切波速不小于 ７００ｍ／ｓ的层顶面作为地震输入界面； ｂ）Ⅱ级工作和地震小区划应采用下列三者之一作为地震 输入 １．钻探确定的基岩面； ２．剪切波速不小于５００ｍ／ｓ的土层顶面； ３．钻探深度超过１００ｍ，且剪切波速有明显跃升的土层分 界面或由其他方法确定的界面。
场地土层模型参数的确定 基础：场地工程地质条件资料
参数：场地地震反应分析模型参数包括土层剖面描述参数 及土体力学性能参数。 包括：土层厚度（空间三维变化）、土体密度、土体ｓ波（剪 切波）与Ｐ波波速、土体动力非线性关系，即剪切（或压缩）模 量比与剪（或轴）应变关系曲线、剪切（或压缩）应变与剪（或 轴）应变关系曲线。这些参数均可根据场地工程地质条件勘测 与试验结果确定。
场地地震反应分析与场地相关反应谱的确定 采用用工程场地相适应的场地力学模型（一维、二维或 三维场地模型），利用适当的分析方法，在已知场地力学参 数及计算地震动输入的情况下，可以给出场地不同位置（包 括不同深度处）地震反应的地震动时程，而后计算处地震动 时程对应的场地相关反应谱。 （１）一维模型土层厚度应划分得足够小，使层内各点剪应变 幅值大体相等，计算可用等效线性化波动法。 （２）二维及三维模型采用有限元法求解时，有限元网格在波 传播方向的尺寸应在所考虑最短波长的１／１２—１／８范围内取 值。
工程场地地震地质灾害评价 场地地震地质灾害是由地震动或断层错动引起的可能影 响场地上工程性能的场地失效。震害经验表明，不良地质条 件的场地，常诱发产生各种地质灾害。地震地质灾害主要包 括三大类： ａ）由于地震动作用导致的对工程有直接影响的工程地基 基础失效，包括饱和砂土液化、软土震陷等； ｂ）由于地震动作用导致的对工程有可能间接影响的工程 场地失效，包括岩体崩塌、泥石流、岩土滑坡等； ｃ）由地震断层作用导致的地表错动、地裂缝与地面变形 等地质灾害。
第七章 土层地震反应分析
7.1 主要研究内容 研究地震发生时，地表土层（场地土）对地震 动特性的影响。 场地地震动参数确定方法有两类： （1）与规范对应的经验统计方法 （2）地震反应计算分析 频域方法，时域方法 解析法，数值积法
第七章 土层地震反应分析
（1）与规范对应的经验统计方法 ü将场地上所取得的地震记录，分为在四类场地条件下 的近震、远震分别统计，给出每一种情况下实际场地上 的具有地震动统计特性的地震动设计反应谱，这些谱即 为抗震设计规范规定的场地设计反应谱。 ü对于每一类工程场地，确定其所属的场地类别，以及 对此工程场地有主要影响的地震是属于近震还是远震。 ü按照规定的各类场地设计反应谱，确定其所属的工程 场地的地震动设计反应谱。
第七章 土层地震反应分析
（2）地震反应计算分析
ü利用危险性分析给出的自由基岩地表地震动相关反应谱，合成 地震反应分析中计算基底地震动时程。 ü建立场地相应的场地计算力学模型，对土层分层界面、下卧基 岩面以及地表较为平坦的场地，一般采用一维计算模型；但当在 一个水平方向上起伏较大，而另一水平方向上较平坦时采用二维 计算模型；当沿两个水平方向起伏均较大时，采用三维计算模型。 ü利用数值动力反应分析方法，求解工程场地在已知基底入射波 的情况下地震反应，给出场地地表或任一深度处的地震反应时程 及相关反应谱。 ü为增加计算结果的可靠性，一般采用多条地震动输入的情况下， 综合判别场地的相关反应谱。
§ §
土体动力本构模型
等效线性模型 粘弹性模 型 曼辛型非线性模型 土体动力本构 模型 多屈服面模型 弹塑性模 型 边界面模型 多机构模型
第七章 土层地震反应分析
7.2 土层地震反应分析方法（一维分析方法）
自由地表面
ρ １， Ｇ１ １
ｈ１
ｘ
? ? ?
Y
地表面
ｈｉ
ｘ
ρ ｉ， Ｇｉ ｉ ρ ｉ＋１ ，Ｇ ｉ＋１ ｉ＋１
H
X
ｈ ｉ＋１
ｘ
? ? ?
ｈＮ
ｘ
ρ Ｎ， ＧＮ Ｎ
&&(t ) O u
基岩面
基 底半 空 间
入 射地 震 波
算例
假定土层厚度H=20m、基岩输入一人工地震 波其加速度峰值为1.25/s/s、特征周期取0.4s。
2 1.5
Acceleration(m/s/s)
1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 0 200 400 600 800 1000 1200
Time(0.02s)
地表地震动加速度曲线
0.15 0.15
0.1
0.1
0.05
Displacement(m)
Velocity(m/s)
0.05
0
0
-0.05
-0.05
-0.1
-0.1
-0.15 0 200 400 600 800 1000 1200 -0.15 0 200 400 600 800 1000 1200
Time(0.02s)
Time(0.02s)
地表地震动速度曲线
地表地震动位移曲线
2013-2014学年第二学期《地震工程学》试题 2013级硕士研究生姓名：学号： 请将答案写在答题纸上 一、名词解释（4分×5=20分） 地震震级： 地震动三要素： 平稳随机过程： 位移延性： 滞回曲线： 二、判断正误（A：正确；B：错误）（2分×7=14分） 1、Rayleigh波和Love波都对某一点地震动的竖向分量有贡献，而SH波则仅对地震动的水平分量有贡献。（A、B） 2、地震动准速度反应谱与地震动加速度过程的Fourier幅值谱具有相同的量纲，且通常无阻尼准速度反应谱值大于相应的Fourier幅值。（A、B） 3、通常，平原地区地震烈度衰减比山区衰减要慢。（A、B） 4、一般情况下材料的动力弹性模量大于静力弹性模量，而动力强度则反之。（A、B） 5、砌体墙的滞回耗能性能随着竖向压力的增大而退化，这与钢筋混凝土压缩构件的滞回性能是类似的。（A、B） 6、采用振型组合法时均可使用SRSS方法代替CQC方法。（A、B） 7、平稳随机过程是各态历经过程，因此将地震动作为各态历经过程是合理的。（A、B） 三、简答题（6分×11=66分） 1、试简述地震发生机制的粘滑说。
2、什么是强度退化、刚度退化与捏拢效应？ 3、什么是振型参与系数，它具有什么性质？ 4、试通过两个振型的频率与阻尼比确定Rayleigh阻尼矩阵C=aM+bK的系数a、b（其中M为质量矩阵、K为刚度矩阵）？ 5、示意画出下图中的反射与折射波（其中界面以下固体剪切波速大于上层物质的剪切波速）。
6、为什么在线性结构动力反应分析中，通常高阶振型的影响较小？ 7、试简要叙述非线性地震反应分析与线性地震反应分析的主要差别。 8、试推导单位脉冲响应函数和频域传递函数的形式，并给出二者的关系。 9、试简要叙述幅值法如何识别单自由度体系的频率和阻尼比。 10、试阐述防屈曲支撑和悬挂隔振的基本原理。 11、图中所示为钢-混凝土组合柱截面，用于某多层框架结构，请简述如何采用纤维模型进行弹塑性动力分析，以及你将采用的材料模型。
第一章 绪论 §1、1 地震与地震动 地震是一种自然现象，每年平均发生500万次左右的地震，绝大多数很小，不可以用灵敏仪器测量的约占99%；可以感觉到地为1%，其中，5级以上的强烈地震约1000次左右，能造成严重破坏的大地震（>7%），平均每年大约发生18次。 地震给人类带来灾难，给人类社会造成不同程度的伤亡事故及经济损失。如在20世纪，前80年（1900—1980）全球因地震造成的死亡人数高达105万人，平均每年死亡1.3万人。1990年伊朗鲁德巴尔地震造成5万多人丧生。1995年日本阪神地震紧急损失高达960亿美元就是例证。为了抗御与减轻地震灾害，有必要进行建筑工程结构的抗震分析与抗震设计。 1、1、1地震类型与成因 对于构造地震，可以从宏观背景和局部机制两个层次上揭示其具体成因。 宏观背景： 地球的构造：R=6371Km 约 6400Km 包括：地壳、地幔与地核。 地壳有各种不均匀的岩石组成，出地面的沉积层外，陆地下面的 地壳主要为：上不是花岗岩层，下部为玄武岩层；海洋下面的地 壳一般只有玄武岩层，革除厚薄不一。世界上大部分地震都发生 在这一薄薄的地壳内。 地幔主要有质地坚硬的橄榄眼组成，它具有粘弹性，由于地球内部放射性物质不断释放能量，从地下20Km~700Km ，地球内部温度有大约600℃~2000℃，在这一范围内的地幔中存在着厚约几百公里的软流层，物质对流，地球内部的压力也不均衡，900Mpa~370000Mpa ，地幔内部物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢的运动着，即可能为地壳运动的根源。 地核是地球的核心部分，分为外核（厚2100Km ）和内核，其主要构成物质是镍和铁。据推测，外和可能处于液态而内核可能是固态。 通常认为，地球最外层是有一些巨大的板块组成，（六大板块和若干小板块），六大板块即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。板块向下延伸的深度大约为70~100Km ，由于地幔物质的对流，板块也相互运动，板块的构造运动，是构成地震产生的根本原因。 地 震 诱发地震：主要用于人工爆破、矿山开采及工程活动（如兴建水库）所引发的 地震，一般不太强烈，仅有个别情况（如水库地震）会造成严重的地震灾害。 天 然 地 震 构造地震：由地壳构造运动所产生，次数多，占地震发生总数约90%， 释放的能量大，影响范围广，造成的危害严重。 火山地震：由火山爆发所引起。 陷落地震：由于地下空洞突然坍塌而引起。 强度低，影响范围小。 地震工程研究的主要对象是构造地震。
地震资料处理/解释大作业 （处理部分） 专业：勘查技术与工程 班级：12-4 姓名：封辉、孙运庆、何瑞川 学号：2012011236、2012011249、2012011239 2016年 1 月 15 日 评分标准：第三章和第四章各20分，其余各章10分
目录 第一章数据加载和观测系统定义 (2) 第二章道编辑和真振幅恢复 (4) 第三章反褶积 (6) 第四章速度分析 (7) 第五章动校正和水平叠加 (8) 第六章静校正 (10) 第七章偏移 (12) 第八章总结和体会 (13)
第一章数据加载和观测系统定义 地震资料处理流程第一步为数据输入和预处理。预处理是地震数据处理前的准备工作，将地震数据正确加载到地震资料处理系统，进行观测系统定义，并对数据进行编辑和校正。原数据是SGY格式的地震记录文件，用Promax对其进行处理需要格式转换，将其格式转换成软件定义的格式。 图1.1是原始数据炮集。格式转换后可对数据进行加载与处理，但是处理需要的各种测网信息需要进行定义，所以我们做观测系统定义，用FFID（野外文件号）和CHAN（记录道号）为索引将测网的各检波器与炮点坐标、高程、CDP 号等信息与数据的各道联系起来。观测系统定义分为炮点定义，检波点定义与炮检关系定义。图1.3是CDP覆盖次数。 图1.1 原始数据炮集
图1.2a 炮点与检波点信息 图1.2b 炮点与检波点信息
图1.3 多次覆盖次数 第二章道编辑和真振幅恢复 通常的地震采集中，由于检波器数量很多、野外干扰因素复杂等原因，不是每一道都能很好的反应地下反射界面带回来的信息，最基础的我们需要挑出其中坏检波器采集的道与极性不正常的道，称为道编辑（如图2.1）。 在记录图中使用picking进行编辑。点击picking，有编辑错道和编辑极性翻转道。拾取所有的错道和翻转道集后，分别放在两个文件里面。由震源引发的地震波，会随着波前面变大，底层吸收衰减等因素而能量减小，而我们需要的通常是深部的地层信息，所以我们需要对地震波进行振幅恢复（如图 2.2），经过真振幅恢复以后，深层反射波能量相对增强了,反射界面变得清晰，但面波等 干扰波也增强了。
19秋大连理工大学《工程抗震》大作业 学习中心： 姓 名： 学 号： 题目一：底部剪力法。 钢筋混凝土5层框架经质量集中后计算简图如下图所示，各层高均为3m ， 集中于各楼层的重力荷载代表值分别为： 1500kN G =，2550kN G =，3580kN G =，4600kN G =，5450kN G =。结构阻尼比0.05ξ=，自振周期为10.55s T =，Ⅰ1类 场地类别，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度为0.30g ）。按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。 3580kN =2550kN =1500kN =（a ）计算简图 4600kN =5450kN = 解： 查《建筑设计抗震规范》表5.1.4-1.2知，8度多遇地震设计基本地震加 速度为0.30g 时αmax =0.24，设计地震分组为第一组。
地震影响系数最大值（阻尼比为0.05） Ⅰ类场地： α1=)( 1 T T g r × η2 ×αmax =)55 .025 .0( 9 .0×1.0×0.24=0.109≈0.11 查《建筑设计抗震规范》表 5.2.1知，T 1=0.55s ＞1.4T g =1.4×0.25=0.35s 地震特征周期分期的特征周期值（s ） 取δn =0.08T 1+0.07=0.08×0.55+0.07=0.114 总水平地震作用标准值： F EK =α1Geq=0.114×（450+600+580+550+500）×85%=259.69KN 顶部附加地震水平作用： 因为T1=0.55>1.4Tg=0.35，则顶部附加水平地震作用 054.001.055.008.001.008.011=+?=+=-T n δ kN F F Ek n n 02.1469.259054.011=?==?--δ 各楼层水平地震作用标准值： F i =H G F H G j j n EK i i ∑-) 1(δ（i=1,2,3……）
地震工程学及其发展趋势研究 发表时间：2019-11-18T10:29:24.613Z 来源：《基层建设》2019年第24期作者：汤茂立1 臧秋霞2 [导读] 摘要：我国地处亚欧大陆东部，处于世界两大地震带之间，地震较为频繁且强地震也时有发生，对我国民众人身安全和经济发展造成了非常不利的影响。 1.连云港市住房和城乡建设局 222000； 2.灌云县应急管理局 222200 摘要：我国地处亚欧大陆东部，处于世界两大地震带之间，地震较为频繁且强地震也时有发生，对我国民众人身安全和经济发展造成了非常不利的影响。地震工程学是一门防震减灾的学科，本文对地震工程学及其发展趋势进行了分析，旨在推动地震工程学的发展，降低地震的危害。 关键词：地震工程学；防震减灾；发展趋势地震是人类面临的最严重的自然灾害之一。强烈的地震常常会给生命和财产带来巨大的损失。中国的地震地域宽广且分散，地震频繁且强度较大。20世纪，发生了10次以上的8级以上强度地震，如唐山大地震对唐山地区的建筑几乎造成了毁灭性的损毁；2008年汶川大地震也造成了极大的人员伤亡。为了减少地震灾害，必须积极地开展地震预知工作并做好结构建筑物的防震工作，地震工程学正是解决这两方面问题的一门学科。 1地震工程学的研究内容、目的与意义所谓地震工程学，指的是一门研究地震理论、工学结构、地震响应、结构抗震性的学科。其中，地震动的研究包括地震地质学的背景、强震观测、地震动的基本特性、地震动的模拟、地震受害现象的解析等；结构物的地震响应包括实验性的观测和理论解析的2个部分，抗震、防灾的理论包括抗震设计理论、结构物振动控制理论以及地震风险分析理论。 关于地震动的地震工学研究的目的是为了了解和概括地壳运动规则、地震动特性和地震受害现象，并结合地震工程学的其他研究内容，从工学的观点探索减少和控制地震灾害的方法。抗震、防灾理论的研究目的是通过研究结构物的地震动和动态性能，来减少和控制地震灾害。中国是地震多发国家，比如唐山、汶川等强地震给人们的生活和财产带来了巨大的损失。对于地震灾害，首先应该实施预防措施，最基本的对策是在强化抗震方面设施，提高结构物的抗震性。地震工程学的最终目的是，通过对地面运动规律、地震动特性以及震害现象的了解，结合地震工程学其他方面的研究，从工程学角度来探寻降低与控制地震灾害。 2地震工程学的特点 从其内容上进行分析，地震工程学涵盖了地震学、工程学和社会学（包括地震学和结构抗震）。其研究的重点问题是震源区域的区分，潜在的震源区域的地震活动的规律，地震工程学参数的选择和参数的预估等。地震工程的特征主要表现如下：（1）研究的重点是对强震观测、地震受害经验以及相关实验进行研究。强震观测是地震动研究的基础，也是构造动态试验的主要基础。（2）研究的焦点是地震活动。结构物的地震作用与自身的动作特性密切相关。地震活动的随机性反映了发生过程的不确定性、发生时间、位置、强度的不确定性。因此，在必须依赖结构物延性的抗震设计中，不再有确保结构强度安全性的概念。结构物的支撑力不仅仅给予屈服水准，还需要作为概念设计中的“设计地震力延性”设计基准的结构物的延性能。（3）研究热点是结构非线性和复杂的地震动输入。由于地震活动的不确定性，结构在今后的强烈地震可能会进入弹-塑性强迫震动过程，从而使得建筑物结构出现非线性损坏。同时，随着地震记录数的增加和实验技术的开发，考虑到复杂的地震动输入（多维多点输入）的理论和实验性研究成为了这个课题的新热点。（4）开发方向广泛应用概率论、控制理论以及规划理论。建立基于随机振动理论的结构动力可靠性理论，建立与结构物分离、制振技术有关的结构振动控制理论，把基于灾害预测、系统运用研究和系统控制理论的防灾计划理论融为一体，从而使得地震工程学的发展推向新的阶段，在大规模系统方面展开了方向性和可控制的研究。 3目前地震工程学发展中存在的几个问题 3.1强震观测方面 1932年美国开始进行强地震观测。现在，数以千计的地震记录在世界上可以被利用。自1950年初以来，中国在强地震观测方面取得了巨大成果，然而中国地震工程学领域虽然发表了一系列的地震观测报告，但仍存在一些问题。到现在为止，中国只有约300个固定站点对地震进行预测。由于网络密度太低，很多强震都未能达到近距离主地震记录，活动观测可靠性明显不足，所以事前地震观测无法达到预期目的，地震后观测不能得到主要地震记录，现场土壤质量数据未完成。中国很多的地震观测所都没有土壤记载。在构造物的动态响应分析中，将与构造物相同或类似的地壳条件下得到的地震波作为地震动输入使用，最终生成强震记录。中国现在使用的强震观测设备很早以前，其性能不能满足要求，另外，观测小组不稳定，人才严重老龄化，年轻的研究人员和技术人员数量不足以满足新的地震研究需求。 3.2结构地震反应分析方面 在地震反应分析方面，通常都会选择时程分析法，然而该方式虽然可以对结构的非弹性反应进行再现，但是在实际运用中依旧出现了一些问题：（1）给定的滞回性模型应当能够反映“层”或“成员”的实际的机械特性，但通常需要在反映机械特性的精度与计算机的容量及时序之间进行选择。（2）每种结构输入地震动记录，只计算地震时的结构物的响应时间。因此，一方面，为了反映建筑物的耐用年限可能受灾的地震特性，需要判断、决定选择怎样的地震动输入方式。另一方面，为了从计算结果得到更加精准的结构响应，需要一定程度的多波输入。因此，如何捕捉响应状态，有必要输入地震波的数量进行合理选择。（3）动态分析需要了解结构物全部断面的几何学参数，因此时程分析法是以断面尺寸和配筋为前提的检查计算法，不能作为设计方法直接使用。 3.3结构抗震设计方面 当前结构物的抗震设计法，即响应光谱法是基于从过去的地震加速度记录中选择的统计数据，通过确定性分析法计算响应光谱。另外，部分地考虑了地震响应的随机性，但平均响应光谱基于确定性分析法，这种方法依然是定性分析方法的范畴。但是，由于实际的地震记录具有较大的离散性，以平均响应光谱为基础的地震记录数目较少，仅使用平均值无法反映设计时间值的可靠性。譬如，对EL-Centro地震记录来讲结构是安全的，但是，对于将来可能发生的地震来讲，该结构却不一定是安全的。因此，不能认为响应光谱法是令人满意的方法。 4地震工程学的几个发展趋势 4.1强震观测的发展趋势
大工17秋《工程抗震》大作业及要求 （答案附在后面） 题目一：地基液化指数计算。 某7层住宅楼采用天然地基，基础埋深在地面下2m，地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组，场地典型地层条件如下表所示，拟建场地地下水深度为1.00m。试根据《建筑抗震设计规范》计算场地的液化指数。 题目二：框架的设计内力计算。 六层砖混住宅楼，第一层层高3.95m，其余各层层高2.7m，建造于基本烈度为8度区（设计基本地震加速度为0.20g），场地为Ⅱ类，设计地震分组为第一组。根据各层楼板、墙的尺寸得到恒载和各楼面活荷载乘以组合系数后，得到各层的 重力代表值为 63856.9kN G=， 54325085.0kN G G G G ====， 15399.7kN G=。 要求：用底部剪力法计算各层地震剪力标准值。 题目三：简述液化地基的抗震措施，并论述全部消除地基液化沉陷、部分消除地基液化沉陷、已进行基础和上部结构处理这三种情况下的具体要求。 题目四：结构抗震计算有几种方法？各种方法在什么情况下采用？ 题目五：简述高强混凝土结构的抗震设计要求。 作业具体要求：
1.封面格式（见文件最后部分） 封面名称：大连理工大学《工程抗震》大作业，字体为宋体加黑，字号为小一； 姓名、学号、学习中心等字体为宋体，字号为小三号。 2.文件名 大作业上交时文件名写法为：[姓名学号学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心）； 离线作业需用word文档写作，不要提交除word文档以外的文件，word文档无需压缩。 以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。 截止时间：2018年3月14日23:59:59前。 3.正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四。 注意： 作业应该独立完成，不准抄袭其他网站或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计。上交往年作业题目或者其他科目作业的，成绩以零分计。引用他人文章的内容，需在文中标注编号，文章最后写出相应的参考文献。引用内容不得超过全文的20%。 鼓励大家对本地区的相关政策制定及实施情况进行调查了解，给出相关数据，进而有针对性的提出自己的看法。
从汶川地震探讨建筑抗震概念设计及其对我们的启示 交通学院徐伟 摘要：本文介绍了建筑的抗震概念设计，分别从其基本要求、教学楼的抗震以及如何识别结构的规则性三个方面进行了分析探讨。并针对汶川大地震的发生原因和造成的经济损失, 结合工程建设和设计方面知识给出在场地选择、抗震设防、鉴定加固、抗震技术和科技投入等几方面的建议,本文也对地震高发地区如何提高农村房屋抗震能力提出了若干对策和建议，从而为今后工程设计和研究积累经验。 关键词：建筑；抗震设计；规则性；场地,工程设计，农村房屋 汶川大地震是新中国成立以来破坏性最强、涉及范围最广、救灾难度最大的一次地震, 给四川省造成直接经济损失超过1万亿元人民币。从宏观对房屋震害原因分析，一是由于强地震作用力直接导致房屋倒塌毁损，其中汉旺镇是最典型的单纯受地震作用力破坏的地区；二是由于除强地震作用力之外，大面积山体滑坡的次生灾害给房屋带来了毁灭性破坏，如北川县城山体滑坡使老城区1/3 几乎被埋没，新城区将近1/4埋没；三是地基液化，部分地区座落在河滩松散的堆积物上，地震发生后，引起强烈的砂土液化，比较典型的是映秀镇；四是地表开裂或隆起，发生在地震中心区域或临近断裂带区域，如北川县。通过对震灾的反思，普遍认为，最关键的问题，就是要高度重视建筑抗震概念设计。同时，这次地震也给我们的地震工程学带来许多启示。 1 对建筑抗震概念设计的理解 建筑抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的设计基本原则和设计思想。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)[1]把建筑抗震概念设计作为必须执行的强制性标准条文，同时还对建筑方案的各种不规则性，分别给出了处理对策。针对超限高层建筑，建设部建质[2006]220号文“超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点”的第11 条(以下简称超限高层审查技术要求)，提出了建筑结构抗震概念设计应符合的要求。(1)超高时建筑结构规则性的要求应从严掌握，明确竖向不规则和水平不规则的程度，避免过大的地震扭转效应。(2)结构布置、防震缝设置、转换层和水平加强层的处理、薄弱层和薄弱部位、主楼与群房共同工作等妥善设计。(3)结构的总体刚度应适当，变形特征应合理；楼层最大层间位移和扭转位移比符合规范、规程要求。(4)混合结构工程、钢支撑框架结构的钢框架，其重要连接构造应使整体结构能形成多道抗侧力体系。(5)多塔、连体、错层、带转换层、带加强层等复杂体型的结构，应尽量减少不规则的类型和不规则的程度；一般不宜超过文献[2]规定的最大适用高度。(6)当几部分结构的连接薄弱时，应考虑连接部位各构件的实际构造和连接的可靠程度，必要时取结构整体计算和分开计算的不利情况，或要求某部分结构在设防烈度下保持弹性工作状态。(7)规则性要求的严格程度，可依抗震设防烈度不同有所区别。
同济大学2013-2014学年第二学期《地震工程学》试题 陈陈 一、名词解释（4分×5=20分） 地震震级： 地震动三要素： 平稳随机过程： 位移延性： 滞回曲线： 二、判断正误（2分×7=14分） 1、Rayleigh波和Love波都对某一点地震动的竖向分量有贡献，而SH波则仅对地震动的水平分量有贡献。 2、地震动准速度反应谱与地震动加速度过程的Fourier幅值谱具有相同的量纲，且通常无阻尼准速度反应谱值大于相应的Fourier幅值。 3、通常，平原地区地震烈度衰减比山区衰减要慢。 4、一般情况下材料的动力弹性模量大于静力弹性模量，而动力强度则反之。 5、砌体墙的滞回耗能性能随着竖向压力的增大而退化，这与钢筋混凝土压缩构件的滞回性能是类似的。 6、采用振型组合法时均可使用SRSS方法代替CQC方法。 7、平稳随机过程是各态历经过程，因此将地震动作为各态历经过程是合理的。 三、简答题（6分×11=66分） 1、试简述地震发生机制的粘滑说。 2、什么是强度退化、刚度退化与捏拢效应？ 3、什么是振型参与系数，它具有什么性质？ 4、试通过两个振型的频率与阻尼比确定Rayleigh阻尼矩阵C=aM+bK的系数a、b（其中M 为质量矩阵、K为刚度矩阵）？ 5、示意画出下图中的反射与折射波（其中界面以下固体剪切波速大于上层物质的剪切波速）。 6、为什么在线性结构动力反应分析中，通常高阶振型的影响较小？
7、试简要叙述非线性地震反应分析与线性地震反应分析的主要差别。 8、试推导单位脉冲响应函数和频域传递函数的形式，并给出二者的关系。 9、试简要叙述幅值法如何识别单自由度体系的频率和阻尼比。 10、试阐述防屈曲支撑和悬挂隔振的基本原理。 11、图中所示为钢-混凝土组合柱截面，用于某多层框架结构，请简述如何采用纤维模型进行弹塑性动力分析，以及你将采用的材料模型。
大连理工大学《工程抗震》大作业
题目1：底部剪力法。 钢筋混凝土5层框架经质量集中后计算简图如下图所示，各层高均为3m ， 集中于各楼层的重力荷载代表值分别为： 1500kN G =，2550kN G =，3580kN G =，4600kN G =，5450kN G =。结构阻尼比0.05ξ=，自振周期为10.55s T =，Ⅰ1类 场地类别，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度为0.30g ）。按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。 3580kN =2550kN =1500kN =（a ）计算简图 4600kN =5450kN = 解：查《建筑设计抗震规范》表5.1.4知，8度多遇地震，αmax= 设计地震分组为第一组， Ι类场地，取Tg= Tg=＜T1=＜5Tg= α1=（Tg/T1）r η2αmax =（）××=≈ 查《建筑设计抗震规范》表5.2.1知，T 1=＞=×= 取δn= T1+=×+= 总水平地震作用标准值： F EK =α1Geq=×（500+550+580+600+450）×85%=
各楼层水平地震作用标准值： Fi=G i H i F EK (1-δn)/∑G j H j (i=1,2,3…n) ∑G j H j =500×3 +550×6+580×9+600×12+450 ×15=23970KN ·m F 1=[500×3××]/23970= F 2=[550×6××]/23970= F 3=[580×9××]/23970= F 4=[600×12××]/23970= F 5=[450×15××]/23970= 计算各楼层的层间地震剪力 V 1= F 1+ F 2+ F 3+ F 4+ F 5=++++= V 2= F 2+ F 3+ F 4+ F 5=+++=152KN V 3= F 3+ F 4+ F 5=++= V 4= F 4+ F 5=+= V 5=F 5= 题目3：怎样判断土的液化如何确定土的液化严重程度，并简述抗液化措施。 答：饱和松散的砂土或粉土（不含黄土），地震时易发生液化现象，使地基承载力丧失或减弱，甚至喷水冒砂，这种现象一般称为砂土液化或地基土液化。其产生的机理为：地下水位以下的饱和砂土和粉土颗粒在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势。因空隙水不能及时排出，土颗粒就处于悬浮状态，形成如同液体一样的现象，即所谓的土的液化现象。地基土液化判别过程可以分为初步判断和标准贯入试验判别两大步骤。下面分别予以介绍。 1、初步判断 饱和的砂土或粉土（不含黄土）当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响： （1）地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前时且处于烈度7度或者8度地区时可判为不液化土。 （2）粉土的粘粒（粒径<0.005mm ）含量百分率当烈度为7度时大于10％、当烈度为8度时大于13％、当烈度为9度时大于16％，可判为不液化土。 （3）浅埋天然地基，当地下水位深度和覆盖非液化土层厚度满足下式之一时，可不考虑液化影响。 03w b d d d >+- 02 u b d d d >+-
大工16春《高层建筑结构》大作业及要求 注意：从以下五个题目中任选两个进行解答（注意：从题目一、二中 选择一道计算题，并从题目三、四、五中选择一道问答题，分别进行解答，不可同时选择两道计算题或者问答题）；解答前，需将所选题目复制（使老师明确你所选的题目）。 题目一：底部剪力法计算题 某钢筋混凝土框架结构，地上9层，每层高度为3m 。房屋所在地区的抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g ，设计地震分组为第二组，Ⅳ类场地。已知该楼的基本自振周期1 1.0s T =，经计算已知每层楼屋面的永久荷载标准值为8000kN ，每层楼面和屋面的活荷载标准值均为2000kN ，该结构阻尼比没有特殊规定。要求：确定多遇地震作用下该楼各层的水平地震作用值EK F 。 题目二：风荷载计算题 某市的市区，有较多高层房屋的密集建筑群，欲建一座40层高的钢筋混凝土框架—剪力墙结构房屋，外形和质量沿高度方向基本呈均匀分布。房屋总高度140m H =，迎风面的房屋长50m L =。房屋总宽度30m B =，基本风压为 200.65kN m ω=。求楼顶处的风荷载标准值。 （按照教材及课件内容计算） 题目三：与多层建筑相比，高层建筑结构的设计特点有哪些？至少选择其中的 三点进行详细的论述。 题目四：整体墙、小开口整体墙、联肢墙、带刚域框架和单独墙肢等计算方法 的特点及适用条件是什么？ 题目五：为什么要对框架内力进行调整？怎样调整框架内力？ 作业具体要求： 1. 封面格式（见文件最后部分）
封面名称：大连理工大学《高层建筑结构》大作业，字体为宋体加黑，字号为小一； 姓名、学号、学习中心等字体为宋体，字号为小三号。 2. 文件名 大作业上交时文件名写法为：[姓名奥鹏卡号（或者学号）学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心）； 离线作业需用word文档写作，不要提交除word文档以外的文件，word文档无需压缩。 以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。 截止时间：2016年9月7日前。 3. 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四。 注意： 作业应该独立完成，不准抄袭其他网站或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计。上交往年作业题目或者其他科目作业的，成绩以零分计。引用他人文章的内容，需在文中标注编号，文章最后写出相应的参考文献。引用内容不得超过全文的20%。 鼓励大家对本地区的相关政策制定及实施情况进行调查了解，给出相关数据，进而有针对性的提出自己的看法。
地震工程学导论 一、简答题 1.地震按成因可划分为？ 构造地震、火山地震、塌陷地震、水库地震、人工地震。 2.全球有哪几条主要的地震带？ 环太平洋地震带，地中海-喜马拉雅地震带也称欧亚地震带，大洋中脊地震带也称海岭地震带。 3.体波有哪几种主要类型？引起的传播介质颗粒的运动方式是怎样的？ 体波包括纵波和横波，面波包括瑞利波和勒夫波。纵波运动时，介质颗粒的振动方向与波传播方向一致；横波运动时，介质颗粒的振动方向与波传播方向垂直。 4.断层的运动机制主要有哪几种类型？ 走滑断层，有时也叫横推断层，指断层两侧岩石平行于断层走向彼此相对水平滑移。 倾滑断层，断层的一侧相对于另一侧上下运动，其运动基本平行于断面倾向。倾滑断层可划分为两个亚类：正断层，指倾滑断层中倾斜断面上部的岩石相对于下部的岩石向下运动；逆断层，倾斜断面上部的岩石相对于下部的岩石向上运动。 5.结构抗震设计理论的发展有哪几个关键阶段？ 结构抗震设计理论的发展经历过静力理论阶段、反应谱理论阶段、动力理论阶段。 6.什么是地震动？地震动三要素是什么？ 地震动，是由震源释放出来的地震波引起的地表附近土层的振动。地震动的三要素分别是振幅、持时和频谱。 7.什么叫地震烈度？ 地震烈度指某一地区的地面和各人工建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。 8.抗震设防三水准目标是什么？ 三水准目标：小震不坏、中震易修、大震不倒。 当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损害或不需修理仍可继续使用。 当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用。 当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。 9.根据震源深度可将地震分为哪几类？5.12地震属于哪一类？ 按照震源的深度，可以分为浅源、中源地震和深源地震。 浅源地震：深度<70公里； 中源地震：70~300公里； 深源地震：>300公里。 5.12地震属于浅源地震。 10.面波有哪几种主要类型？引起的传播介质颗粒的运动方式是怎样的？ 面波主要有乐夫波和瑞利波两种类型。乐夫波质点运动是水平的，且垂直于波传播方向，在地面上表现为蛇形运动；瑞利波传播时，介质颗粒的运动方式为竖直平面内的逆进椭圆。 11.第三代地震区划图中的基本烈度概念是什么？ 基本烈度：未来50年内，一般场地条件下，超越概率10%的地震烈度。 12.影响地震动的因素包括哪三类？
一． 简答题 1. 全球有哪几条主要的地震带？中国有哪几条主要的地震带？ 2. 描述地震规模的两种方法是？ 3. 地震按成因可划分为哪几种主要类型？ 4. 何为地震震级？ 5. 地震波有哪几种主要类型？每种地震波引起的传播介质颗粒的运动方式是怎样的？ 6. 体波有几种主要类型？其引起的岩石颗粒运动方式是怎样的？ 7. 断层的运动机制主要有哪几种类型？ 8. 地震动危险性分析计算包括哪两个主要步骤？ 9. 地震动小区划的概念？ 10. 结构抗震设计理论的发展有哪几个关键阶段？ 11. 何为地震动三要素？ 12. 地震烈度的概念是什么？ 13. 什么叫地震烈度？什么叫基本烈度？工程上如何定义多遇地震、偶遇地震、罕遇地震？ 14. 抗震设防三水准目标是什么？ 二． 计算题 1. 某介质密度为2850kg/m 3，杨氏模量为9.0×1010pa ，泊松比为0.27，试计算纵波和横波在该介质中的传播速度及横、纵波的波速比。 2. 某次地震中断层面上的破裂长度为50km ；破裂宽度10km ；破裂面上平均滑动量4.0m ；震源区介质剪切刚度5×1011 dyne/cm 2，试计算此次地震的矩震级。 1. 某次地震震后调查发现，某地区A 类房屋（木构架和土、石、砖墙建造的旧式 房屋）、B 类房屋（未经抗震设防的单层或多层砖砌体房屋）和C 类房屋（按 照VII 度抗震设防的单层或多层砖砌体房屋）建筑物破坏情况如表10-1。试计 算该地区的平均震害指数。 根据下列公式，计算每类房屋的震害指数（每级破坏程度对应的震害指数见表 10-2）： ()1m i k k j j n i I N =?= ∑
1、地震按成因分类：接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为地震。按其成因可分为构造地震、火山地震和陷落地震。 2、地球上的4个主要地震带： (1) 环太平洋地震带全球约80％浅源地震和90％的中深源地震，以及几乎所有的深源地震都集中在这一地带。 (2) 欧亚地震带除分布在环太平洋地震带的中深源地震外，几乎所有的其他中深源地震和一些大的浅源地震都发生在这一地震活动带。 (3) 沿北冰洋、大西洋和印度洋中主要山脉的狭窄浅震活动带 (4) 地震活跃的断裂谷 3地震波类型：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，这就是地震波。 体波 (1) 纵波：由震源向外传播的疏密波，其介质质点的振动方向与波的前进方向一致。特点：周期短，振幅小。 (2) 横波：由震源向外传播的剪切波，其介质质点的振动方向与波的前进方向垂直。特点：周期较长，振幅较大。 5、地震仪组成：现代地震仪：拾震器，放大器和记录系统 6、、一、以地面最大加速度为标准 以最大速度为标准 7、根据里氏震级的定义，在震中100公里外，地震仪监测到最大振幅为1微米（千分之一毫米）的地震波，地震便是0级；10微米的地震是1级地震，1毫米的地震就是3级地震。以此类推，里氏震级每上升1级，地震仪记录的地震波振幅增大10倍近震震级标度ML –地方震级面波震级标度MS –远震、浅地震体波震级标度mb -深源、浅源、远距离10、地震烈度是表示地面及房屋等建筑物遭受地震影响破坏的程度 基本烈度：地震基本烈度是具有一定发生概率的烈度值，用统计学方法计算得来的综合烈度，表明一个地区发生这个地震烈度的可能性比较大。一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。 基本烈度是指在一定期限内．一个地区可能普遍遭遇的最大烈度，也就是预报未来一定时间里某一地区可能遭受的最大地震影响程度． 基本烈度的时间一般是以一百年为限；基本烈度所指的地区，并非是一个具体的工程建筑物场地，而是指一个较大的范围(例如一个区、县或更大的范围)的地区而言，因此基本烈度也叫区域烈度．至于具体工程场地局部浅层构造、地基土和地形地藐等对烈度的影响因素(有时也叫场地烈度或小区域烈度) 13、对场地烈度的理解一般有两种．①地震烈度小区域划分方法．该法认为如果以一般中等强度的地基土作为标准，则基岩上的烈度可以降低一度，而软弱地基应提高一度并以此为界限，制定了各种单一土层的烈度调整幅度．当为多层土时将各单层土的烈度调整值按土层厚度加权平均．此外还考虑了地下水位的影响，认为地下水位接近地表时烈度可提高半度．这种方法对一般建筑物的宏观破坏现象是可行的，但用于新建工程是不全面的．因为它忽视了不同结构在不同地基上有不同的反应，对地基失效引起破坏与振动引起的结构破坏不加以区分． ②认为所谓场地烈度问题就是建筑场地的地质构造、地形、地基土等工程地质条件对建筑物震害的影响，要尽量弄清楚这些因素的影响，并在工程实践中加以适当考虑． 地质构造主要是指断层的影响．多数的浅源强地震均与断层活动有关；特别是深大断裂，一
一：主要的自然灾害 （1）地质灾害：地震，火山爆发，山崩，滑坡，泥石流，地面沉陷等。 （2）气象灾害：暴雨，洪涝，热带气旋，冰雹，雷电，龙卷风，干旱， 酷热，低温，雪灾，霜冻等。 （3）生物灾害：病虫害，森林火灾，沙尘暴，急性传染病等。 （4）天文灾害：天体碰撞，太阳活动异常等。 （5）其他如雪崩，冰崩，海啸，鼠害等也属于自然灾害。 二：主要的人为灾害 （1）生态环境灾害：烟雾与大气污染，温室效应，水体污染，水土流失， 气候异常，人口膨胀等。 （2）工程事故灾害：岩土工程塌方，爆炸，人为火灾，核泄露，有害物 失控（毒气，毒物，有害病菌等），水库溃坝，房屋倒塌，交通事故等。 （3）政治社会灾害：球迷骚乱，战争，集团械斗，人为放毒，社会暴力 与动乱，金融风暴等。 三：从灾害的发展过程特性看，灾害又可以分为以下四种 （1）突变型。比如地震、泥石流、燃气爆炸等。它们的发生往往缺少 先兆，发作是突然的，发生的过程历时短，但破坏性很大，而且可能在 一定时间内重复发作。 （2）发展型。暴雨、台风、洪水等。它们有一定的先兆，往往是某种 正常自然过程累积的结果。它们发展较迅速，比突变型灾害要缓慢一些 ，因而其过程具有一定的可估计性。 （3）持续型。旱灾、涝灾、传染病、生物病虫害等。 （4）环境演变型。沙漠化、水土流失、冻土，海水入侵、地面下沉、 海面上升以及区域气候干旱化等。这类自然灾害是一种长期的自然过程 ，是自然环境演化或加上人类不当行为造成的必然伴生结果。 四：灾害的分级 以造成人员伤亡或财产（经济）损失来分级。根据我国国情，可分为以下五个等级：巨灾：死亡10000人以上，经济损失超过1亿元人民币。 大灾：死亡1000~10000人，经济损失1000万~1亿元人民币。 中灾：死亡100~1000人，经济损失100~1000万人民币。 小灾：死亡10~100人，经济损失10~100万人民币。 微灾：死亡小于10人，经济损失小于10万元人民币。 五：灾害危害人类的后果 （1）造成人员的伤亡。自然灾害直接危害人类生命和健康。工程事故及恐怖袭击造成的人员伤亡也日益严重。 （2）造成巨大的经济损失。 （3）破坏环境资源，影响城市可持续发展。 六：亚洲的主要危害 1.地震亚洲位于两大地震带相会的地方，地震灾害最突出，特别是日本、中国更为频繁。 2.火山特别在日本，共计有火山270座，活火山约80座，约占世界活火山的10% 3.沙漠化沙漠化在中国、印度最为突出。 4.水土流失中国、印度的最为突出。
地震工程学Earthquake Engineering 李英民 博士、教授 ?65121430 ?liyingmin@https://www.doczj.com/doc/937885586.html, 地震工程学 ?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 1 地震工程学概述 1.1 地震灾害简述? 1.2 地震工程学的发展概况? 1.3 地震工程学的研究内容? 1.4 地震工程学的特点? 1.5 地震工程学与相关学科的关系? back 1.1 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 地震灾害严重 ?世界地震灾害严重 ?简况 ?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（7/17次5万人，4/4次20万人） ?分布广 ?成灾比率高 back 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“黑洞”现象日益加剧 ?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
?静力阶段 ?反应谱阶段 ?动力阶段 1.2 地震工程学的发展概况 back ?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 抗震试验、理论分析 ?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 1.3 地震工程学的研究内容 back Input?System?Output 1.4 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 ?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 back ?地震工程学与地震学 ?地震工程学与土木工程 ?地震工程学与社会学 1.5 地震工程学与相关学科的关系 back 2 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 back 2.1 地球内部构造 ?几何形状与尺寸 ?内部构造 –M面和G面 –三大圈层 ?物理性质 比重、温度、压力、etc back
第3章地震波 概述 地震发生时，震源释放的能量以波的形式从震源向周围地球介质传播，这种波称为地震波。地震波产生地面运动，导致了建筑结构的破坏。地震波既是地震产生的后果(结果)，又是导致结构物地震破坏的直接原因，同时地震波携带着地震震源及地球介质的信息，是研究震源和地球构造的基础，因此地震波是地震学的理论基础。 地震波的用途和作用： ①研究地震震源机制。作为地震产生的结果，地震波可以用来研究产生该结果的原因，因此通过对地震波的分析和模拟可以揭示震源的几何和物理力学参数，以及地震断层的破裂传播过程等。 ②研究地球介质的结构。地球的深部构造、地球内部的分层结构的确定往往是通过对地震波记录的分析获得的。 ③正确估计结构地震反应。地震波是引起结构破坏的原因，对原因特征的了解是正确估计结构地震反应的基础。在大型复杂结构抗震问题研究中，常常需要进行结构多点输入，多维输入的地震反应分析，当计算分析方法合理可靠时，地震动空间分布场的特性确定是否正确，决定了分析结果是否可靠。地震动空间分布特性是地震工程中一个十分重要的研究课题。小波变换方法也常常用于地震波动特性的分析，小波变换可以研究波动频率成分随时间的改变，而频率的变化对已出现损伤的结构的反应有时可以产生重要影响。 波动是能量的传播，而不是介质物质的传播，这可以用水波为例说明。固体介质中的波可以分为弹性波、非线性波、弹塑性波。 在震源及邻近区域，介质的变形是非线性的，而离开震源一定距离后，岩石则表现为线弹性的。 在线弹性介质中传播的波称为弹性波，地震波理论一般都是弹性波理论。在弹性波理论中，最简单的是一维波动理论。在一维波动问题中，仅用一个空间坐标就能确定波场的空间分布。求解一维波动方程可以避免多维空间造成的数学困难，有利于阐明波动过程的物理概念。同时在结构地震反应分析中，采用一维介质模型考虑土层场地的影响，对于构造规则的多层结构也有研究人员采用一维剪切型结构进行研究的，所以一维波动分析在波动理论 研究及实际应用两方面都有重要作用。 、一维行波与简谐波 1、一维波动方程 一维剪切直杆，剪切模量G,质量密度P，横截面积A 图一维剪切直杆及其变形1 剪切杆的运动状态完全由杆轴线的横向位移u表示 u= u ( x, t ) X—空间坐标，固定在未变形状态杆的轴线上，t —时间坐标。 为建立剪切杆的运动方程，分析如图所示的微元体。图中，F为横截面上的剪力；P为介质 的质量密度；A为横截面积。 图剪切直杆的微元体受力图应用达朗伯原理，得到微元体力的平衡方程
大连理工大学《工程抗震》大作业 学习中心： 姓名： 学号：
题目一：底部剪力法。 某六层钢筋混凝土框架结构，建造于基本烈度为8度的区域，场地类别为Ⅲ类，设计地震分组为第三组，结构层高均为3.3m ，结构的基本周期为0.75s 楼层的重力荷载代表值分别为：123451200kN G G G G G =====，61500kN G =。假设结构阻尼比为0.05ξ=，按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。 解： 设防烈度对应的多遇地震和罕遇地震的 α max 值 场地特征周期T g （S ） （1）抗震设防烈度为8度，多遇地震下，查表得 α max =0.16，Ⅲ类场地类别，设 计地震分组为第三组，查表得T g =0.65s ，所以T g =0.65＜T 1=0.75＜5T g =3.25 （2）计算地震影响系数 α 1 141.016.011 )75 .065.0()(9 .0max 2 1 ≈??==α ηαγ T T g 计算结构等效总重力G eq KN G G E eq 637515005120085.085.0=+??==）（
（3）计算结构底部剪力F EK KN G F eq EK 875.8986375141.01=?==α (4)计算各质点的水平地震作用F i 已知T g =0.65s ，T 1=0.75s ＜1.4T g =0.91s 。0=δ n 则0==?F F EK n n δ ()KN F EK n 875.8981=- δ m KN H G i n i i *891008.1915005.162.139.96.63.312001 =?+++++?=∑=）（ ()KN F H G H G F EK n i n i i 625.299875.89889100 8 .19150011 6 6 6=??=-= ∑=δ ()KN F H G H G F EK n i n i i 75.199875.89889100 5 .16120011 5 5 5=??=-= ∑=δ ()KN F H G H G F EK n i n i i 8.159875.89889100 2 .13120011 4 4 4=??=-= ∑=δ ()KN F H G H G F EK n i n i i 85.119875.89889100 9 .9120011 3 3 3=??=-= ∑=δ ()KN F H G H G F EK n i n i i 9.79875.89889100 6 .6120011 2 2 2=??=-= ∑=δ ()KN F H G H G F EK n i n i i 95.39875.89889100 3 .3120011 1 1 1=??=-= ∑=δ (5)计算各楼层地震剪力 KN F F V n 625.2990625.29966=+=?+= KN V F V 375.499625.29975.199655=+=+=