06 抗震设计基本知识
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第六章抗震设计的基本知识
工程振动与稳定基础
(下)
曹艳梅
办公室:综合实验楼610
电话:83786
电子邮箱:ymcao@bjtu.edu.cn第六章抗震设计的基本知识
第Ⅱ篇
•工程结构抗震基础
•BASE OF STRUCTURAL SEISMIC
第六章抗震设计的基本知识
什么是地震?
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。
在古代又称为地动。它就象刮风、下雨、闪电、
山崩、火山爆发一样,是地球上经常发生的一
种自然现象。第六章抗震设计的基本知识
据统计,全世界每年大约发生地震500万次,其中
约有5万次人能感觉到。我国平均每年发生6级以上
的破坏性地震5.4次,曾经给人民的生命和财产造
成过巨大损失。
1556年,陕西关中8.6级地震,83万人死亡
1668年,山东郯城发生8.5级地震5万余人死亡
1920年,宁夏海原8.6级地震,20多万人死亡
1950年,西藏墨脱8.5级地震
1976年,河北唐山7.8级地震,24万人死亡
2001年,昆仑山8.1级大地震
2008年,四川汶川8.0级地震,7万余人死亡
第六章抗震设计的基本知识
唐山市文化路青年宫,为砖混结构的二层楼房,7.8级地震
时倒塌一层,7.1级地震时除四根门柱外,全部坍塌。第六章抗震设计的基本知识
开滦煤矿医院,为砖混结构的五层楼房(局部七层),
仅西部转角残存。
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唐山地区
交通局,砖混
结构的三层办
公楼遭到破坏。
(此处为唐山
地震重点保护
遗迹之一。)第六章抗震设计的基本知识
唐山市河
北省矿业学院
图书馆,三层
高的阅览室,
系装配式纯框
架结构,西头
倒毁,东头框
架幸存。(此
处为唐山地震
重点保护遗迹
之一。)
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唐山市机车车辆
厂震后概貌。第六章抗震设计的基本知识
唐山大地震震后工厂厂区
第六章抗震设计的基本知识
结构工程师的任务:
3.对已存在的工程结构作抗震鉴定、抗震加固。
抗震减灾工作应依法进行。1.对地震区域作抗震减灾规划;
2.对新建筑工程作抗震设计;第六章抗震设计的基本知识
第六章抗震设计基本知识
一、地震灾害概述
灾害
自然灾害人为灾害
地震是群灾之首!
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1、地震的破坏作用
⑴直接灾害
Ⅰ地面破坏第六章抗震设计的基本知识
7.8级地震造成达180公里的破碎带,水平和垂直错
距都很大,引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表破
坏,同时造成建筑物的大量毁坏。
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Ⅱ建筑物与构筑物的破坏
房屋整体倒塌第六章抗震设计的基本知识
房屋局部破坏
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桥梁断落第六章抗震设计的基本知识
地震时河床变形,导致跨河公路桥梁跨塌。
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路面塌落第六章抗震设计的基本知识
水坝开裂
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铁轨变形第六章抗震设计的基本知识
Ⅲ山体等自然物的破坏
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Ⅳ海啸第六章抗震设计的基本知识
⑵次生灾害
Ⅰ火灾
Ⅱ水灾
Ⅲ毒气泄漏
Ⅳ瘟疫
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2、工程结构破坏现象
(1)结构丧失整体性
(2)承重结构强度不足
(3)结构变形过大导致倒塌第六章抗震设计的基本知识
(4)结构构件连接支撑失效2、工程结构破坏现象
(1)结构丧失整体性
(2)承重结构强度不足
(3)结构变形过大导致倒塌
第六章抗震设计的基本知识
(5)地基失效
(6)非结构构件破坏
(4)结构构件连接支撑失效2、工程结构破坏现象
(1)结构丧失整体性
(2)承重结构强度不足
(3)结构变形过大导致倒塌第六章抗震设计的基本知识
喜马拉雅——
地中海地震带环太平洋地震带
以上两个地震带释放的能量,约占全球所有地震释放
能量的98%。世界上的地震带均位于板块接触处,板块
边界由于板块相互作用,在板块边界发生
的地震,如我国台湾发生的地震,称为板
间地震,而在板块内部发生的地震,称为
板内地震。我国绝大多数地震都是此类。
我国正好介于地球的两大地震带之间。
第六章抗震设计的基本知识第六章抗震设计的基本知识
二、地震的一些基本概念
1、震源、震中、震中距
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•通常将震源深度小于70公里的叫浅源地
震,深度在70-300公里的叫中源地震,
深度大于300公里的叫深源地震。
•破坏性地震一般是浅源地震。如1976年
的唐山地震的震源深度为12公里。第六章抗震设计的基本知识
2、地震成因
天然地震
人工地震地震构造地震
火山地震
塌陷地震
因人为因素直接造成的地震
第六章抗震设计的基本知识构造地震
92%的地震发生
在地壳中,其余的
发生在地幔上部。•构造地震由地壳岩
层或岩体发生断裂
并两侧相对位移的
断层引起的。
•板块运动引起地壳
变形,当地壳应力
值增加到一定程度
时,岩层或岩体某
处发生破裂,地震
就发生了。
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。第六章抗震设计的基本知识
四川汶川大地震就是由于印度板块与欧亚板块的碰撞,在欧亚板
块内部挤压,在龙门山发生的逆冲断层位移造成的,属板块内部
地震。
•原因1 是印度板块向亚洲板块俯冲,造成青藏高原快速隆升。
高原物质向东缓慢流动,在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压,
遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡,造成构造应力能量的长
期积累,最终在龙门山北川——映秀地区突然释放。
•原因2 是逆冲、右旋、挤压型断层地震。发震构造是龙门山构
造带中央断裂带,在挤压应力作用下,由南西向北东逆冲运动;
这次地震属于单向破裂地震,由南西向北东迁移,致使余震向北
东方向扩张;挤压型逆冲断层地震在主震之后,应力传播和释放
过程比较缓慢,可能导致余震强度较大,持续时间较长。
•原因3 是浅源地震。
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2、地震成因
天然地震
人工地震地震构造地震
火山地震
塌陷地震
因人为因素直接造成的地震第六章抗震设计的基本知识
由于火山作用,如岩浆
猛烈冲出地面、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,
在我国很少见。火山地震
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。
2008年智利火山喷发引发地震
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2、地震成因
天然地震
人工地震地震构造地震
火山地震
塌陷地震
因人为因素直接造成的地震第六章抗震设计的基本知识
由于地表或地下岩层突
然大规模陷落或崩塌而
造成的地震,如地下溶
洞或旧坑崩塌引起。这
类地震的震级很小,造
成的破坏很少,次数也
很少,约占3% 。塌陷地震
第六章抗震设计的基本知识
2、地震成因
天然地震
人工地震地震构造地震
火山地震
塌陷地震
因人为因素直接造成的地震第六章抗震设计的基本知识
人工地震
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3、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。
地震波横波(S波)
纵波(P波)体波
面波
杂波
P波开始S波开始
面波开始瑞利波(S波)
洛夫波(L波)2
Pvλμ
ρ+
=
Svμ
ρ=第六章抗震设计的基本知识
几种地震波示意图
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•一般情况下,当横波或面波达到时,
振幅增大,地面振动最猛烈,造成的
危害也最大。杂波
P波开始S波开始面波开始
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地震时释放
能量的大小地震对地面影响
和破坏的程度地震的大小和对地面影响程度可
以用地震震级和地震烈度来衡量。第六章抗震设计的基本知识
4、震级
AMlog=
A是标准地震仪(周期0.8s,阻尼系数0.8,放大倍数
2800倍的地震仪)在距震中100km处记录的以微米(1
微米=10-6m)为单位的最大水平地动位移(单振幅)。•表示一次地震本身强弱程度或大小的尺度,
也是表示一次地震释放能量的多少。
•是一个衡量地震强度的指标,用M表示。一次地震只有一个震级
目前,国际上比较通用的是里氏震级,在1935年由
查尔斯·里克特(1900~1985年)给出定义,即地震
震级为:
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震级与能量的关系:
ME5.18.11log+=
能量越大,震级就越大;震级相差一级,能量
相差约32倍;相差二级,能量相差1000倍。
由于震源深浅、震中距大小等不同,地震造成的
破坏也不同。震级大,破坏力不一定大;震级小,破
坏力不一定就小。第六章抗震设计的基本知识
一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震
烈度,简称为烈度。用I表示。
我国在1980年制定了《中国地震烈度表》。2008年
11月13日发布,2009年3月1日起实施修订后的新烈
度表《中国地震烈度表》(GBT 17742-2008 )。
《中国地震烈度表》将地震烈度分为1-12度。5、烈度
⑴定义及影响因素
⑵地震烈度表影响一地地震烈度的五要素:
震级、震源深度、震中距、地
质结构、建筑物