建筑结构抗震设计课件.ppt

1、建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计Seismic design of buildingsSeismic design of buildings主讲：主讲：张美霞张美霞中国地质大学（武汉）工程学院土木系中国地质大学（武汉）工程学院土木系课程简介课程简介 地震是一种危及人民生命财产安全、破坏性极大的地震是一种危及人民生命财产安全、破坏性极大的突发性自然灾害，地震造成生命、财产损失的直接突发性自然灾害，地震造成生命、财产损失的直接原因是建筑物的剧烈震动、破坏倒塌。目前预测工原因是建筑物的剧烈震动、破坏倒塌。目前预测工作没有发展到准确预报的程度。随着我国城市化的作没有发展到准确预报的程度。随着我国城市化

2、的发展，人口和财富向城市高度集中，基础设施高度发展，人口和财富向城市高度集中，基础设施高度发达，地震造成的后果将日益严重。我国是一个地发达，地震造成的后果将日益严重。我国是一个地震多发、震害严重的国家，抗震防灾是一项特殊的震多发、震害严重的国家，抗震防灾是一项特殊的社会公益事业，它关系着经济发展和社会稳定。建社会公益事业，它关系着经济发展和社会稳定。建筑结构抗震设防是减轻地震灾害的重要途径。筑结构抗震设防是减轻地震灾害的重要途径。课程简介续课程简介续 科学界多年的研究成果形成了一门学科科学界多年的研究成果形成了一门学科地地震工程学。它包含震工程学。它包含工程地震工程地震和和结构抗震结构抗震两方

3、面两方面内容内容。工程地震工程地震主要研究：地震危险性分析、地震区主要研究：地震危险性分析、地震区划、潜在震源区地震活动规律、地震动工程参划、潜在震源区地震活动规律、地震动工程参数的选择及估计等。数的选择及估计等。结构抗震结构抗震主要研究：建筑场地动力性能与抗震主要研究：建筑场地动力性能与抗震设计关系、构件与结构动力特性、结构动力破设计关系、构件与结构动力特性、结构动力破坏机制、结构地震反应分析理论与抗震设计方坏机制、结构地震反应分析理论与抗震设计方法等法等。课程简介续课程简介续 建筑结构抗震设计是综合了地震成因，强烈地建筑结构抗震设计是综合了地震成因，强烈地面运动，结构物的动力特性和地震反应

4、等方面面运动，结构物的动力特性和地震反应等方面的研究成果而发展起来的一门多科性的学科，的研究成果而发展起来的一门多科性的学科，它涉及地球物理学、地质学、地震学、工程力它涉及地球物理学、地质学、地震学、工程力学（结构动力学、材料力学、结构静力学）、学（结构动力学、材料力学、结构静力学）、工程结构学（工程结构学（钢筋混凝土结构、钢结构、地基钢筋混凝土结构、钢结构、地基与基础）、施工技术与基础）、施工技术等多方面的知识等多方面的知识。课程性质和目的课程性质和目的 建筑结构抗震设计是土木工程专业一建筑结构抗震设计是土木工程专业一门重要的专业主干课。学习本课程的主要门重要的专业主干课。学习本课程的主要目

5、的是通过介绍地震作用计算的基本原理目的是通过介绍地震作用计算的基本原理及结构抗震的设计方法，培养学习者掌握及结构抗震的设计方法，培养学习者掌握建筑结构抗震设计方面的基本理论知识和建筑结构抗震设计方面的基本理论知识和设计应用能力而设置的一门课程，从而能设计应用能力而设置的一门课程，从而能贯彻执行我国的相关法律、规范，对地震贯彻执行我国的相关法律、规范，对地震区作抗震减灾规划，掌握防止或减少建区作抗震减灾规划，掌握防止或减少建（构）筑物由于地震而造成的破坏的技能，（构）筑物由于地震而造成的破坏的技能，使建筑经抗震设防后，能尽可能地减轻震使建筑经抗震设防后，能尽可能地减轻震害，避免人员伤亡，减少经济

6、损失。害，避免人员伤亡，减少经济损失。课程要求课程要求 掌握结构抗震的基本知识、基本理论、基本技掌握结构抗震的基本知识、基本理论、基本技能，了解抗震设计的一般规律；能，了解抗震设计的一般规律；培养运用规范、标准，查阅技术资料的能力和培养运用规范、标准，查阅技术资料的能力和抗震计算能力；抗震计算能力；了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震理了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震理论、方法的发展趋势。论、方法的发展趋势。教材选择教材选择 教材选用：丰定国、王杜良主编，抗震结构教材选用：丰定国、王杜良主编，抗震结构设计第设计第2 2版，武汉理工大学出版社，版，武汉理工大学出版社，20032003年年

7、8 8月。月。本教材反映了我国新颁布的建筑抗震设计规本教材反映了我国新颁布的建筑抗震设计规范（范（GB50011-2001GB50011-2001）的内容及当前国内外的的内容及当前国内外的研究成果，使学生通过学习能掌握结构抗震的研究成果，使学生通过学习能掌握结构抗震的基本理论和实践，从而不但能遵循规范而且能基本理论和实践，从而不但能遵循规范而且能高于规范进行结构的抗震设计。高于规范进行结构的抗震设计。建筑结构抗震设计内容建筑结构抗震设计内容第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 场地、地基与基础场地、地基与基础第三章第三章 结构地震反应分析与抗震验算结构地震反应分析与抗震验算第四章第四章 建筑抗震

8、概念设计建筑抗震概念设计 第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计第六章第六章 多层砌体结构房屋的抗震设计多层砌体结构房屋的抗震设计 第七章第七章 高层及多层钢结构房屋的抗震设计高层及多层钢结构房屋的抗震设计第八章第八章 单层钢筋混凝土柱厂房的抗震计单层钢筋混凝土柱厂房的抗震计 第九章第九章 隔震与耗能减震房屋设计隔震与耗能减震房屋设计 第第1 1章章 绪绪 论论 1.1 1.1 地震灾害概述地震灾害概述（了解内容）（了解内容）1.2 1.2 地震基本知识地震基本知识（重点掌握）（重点掌握）1.3 1.3 地震的震害地震的震害（了解内容）（了解内容）1.4

9、 1.4 结构的抗震设防结构的抗震设防（重点掌握）（重点掌握）1.1 1.1 地震灾害概述地震灾害概述1.1.1 1.1.1 地震是群灾之首地震是群灾之首一、灾害一、灾害 人为灾害人为灾害火灾、污染（大气、水、海洋）、核火灾、污染（大气、水、海洋）、核泄漏、战争等。泄漏、战争等。自然灾害：地震灾害是群灾之首，它具有突发性自然灾害：地震灾害是群灾之首，它具有突发性和不可预测性，以及频度较高，并产生严重次生和不可预测性，以及频度较高，并产生严重次生灾害，对社会也会产生很大影响等特点。灾害，对社会也会产生很大影响等特点。地震是一种普遍的自然现象地震是一种普遍的自然现象 地震是地球内部构造运动的产物，

10、是一种普遍的自地震是地球内部构造运动的产物，是一种普遍的自然现象。全世界每年发生约然现象。全世界每年发生约500万次地震。其中：万次地震。其中：破坏性的大地震平均每年约破坏性的大地震平均每年约1820次次。1.1.1 1.1.1 地震是群灾之首地震是群灾之首续续地震又是一种突发的自然灾害。地震又是一种突发的自然灾害。现代科技的发展，虽能对地震的发生进行预测，但准确现代科技的发展，虽能对地震的发生进行预测，但准确地预报何时、何地将发生何种强度的地震一般是很困难地预报何时、何地将发生何种强度的地震一般是很困难的。这主要是由于地壳运动的复杂性，的。这主要是由于地壳运动的复杂性，以以及现代科学技及现代

11、科学技术水平的局限性。术水平的局限性。因此，破坏性地震常常是突然发生的。因此，破坏性地震常常是突然发生的。目前，科学技术上还无法控制地震的发生。每次地震都目前，科学技术上还无法控制地震的发生。每次地震都会给人类社会带来灾难。会给人类社会带来灾难。1.1.1 1.1.1 地震是群灾之首地震是群灾之首续续二、近代历史上大地震二、近代历史上大地震 唐山大地震唐山大地震：19761976年年7 7月月2828日，在河北省唐山一带发日，在河北省唐山一带发生了生了7.87.8级强烈地震，震中区烈度级强烈地震，震中区烈度1111度。度。150150万人口万人口中死亡中死亡2424万，伤万，伤1616万；直接

12、经济损失万；直接经济损失100100亿元，震后亿元，震后重建费用重建费用100100亿元。亿元。集集大地震集集大地震：19991999年年9 9月月2121日台湾发生日台湾发生7.37.3级地震，级地震，死亡死亡2424人，经济损失人，经济损失9494亿美元。亿美元。印度大地震印度大地震：当地时间：当地时间20012001年年1 1月月2626日上午，在印度日上午，在印度西北部古吉拉特邦发生里氏西北部古吉拉特邦发生里氏7.97.9级的强烈地震。级的强烈地震。死亡死亡人数达人数达16000多人，受伤人数达多人，受伤人数达55800多人，经济损多人，经济损失失45亿美元。亿美元。1.1.1 1.1

13、.1 地震是群灾之首地震是群灾之首续续三、全世界地震带三、全世界地震带主要分布于以下两个带：主要分布于以下两个带：（1 1）环太平洋地震带（）环太平洋地震带（2 2）欧亚地震带）欧亚地震带这两个地震带这两个地震带释放的能量，释放的能量，约占全球所有约占全球所有地震释放能量地震释放能量的的98%98%。环太平洋地震带环太平洋地震带欧亚地震带欧亚地震带1.1.2 1.1.2 我国的地震情况我国的地震情况 1.1.我国是一个多地震国家我国是一个多地震国家 据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。原因是：我国正好介于地球的两大地震带之一。原因是：我国正

14、好介于地球的两大地震带之间。之间。2.2.我国是一个地震灾害最严重的国家我国是一个地震灾害最严重的国家 我国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，我国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。是一个震灾严重的国家。19001900年以来，中国死于地震年以来，中国死于地震的人数达的人数达5555万之多，占全球地震死亡人数的万之多，占全球地震死亡人数的53%53%。20世纪全球两次死亡世纪全球两次死亡2020万人以上的大地震均发生于我国。万人以上的大地震均发生于我国。19201920年宁夏海原地震（年宁夏海原地震（8.58.5级）死亡级）死亡23.423.4万人。万人。197

15、61976年河北唐山地震（年河北唐山地震（7.87.8级）死亡级）死亡24.224.2万人，伤万人，伤2020余万。余万。1.1.2 1.1.2 我国的地震情况我国的地震情况续续3.3.我国的地震活动地区我国的地震活动地区 我国的地震活动主要分布在五个地区的我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上。条地震带上。这五个地区是：这五个地区是：台湾省及其附近海域；台湾省及其附近海域；西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；北麓；华北地区，主要在

16、太行山两侧、汾渭河谷、阴山华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山燕山一带、一带、山东中部和渤海湾；山东中部和渤海湾；东南沿海的广东、福建等地。东南沿海的广东、福建等地。1.1.2 1.1.2 我国的地震情况我国的地震情况续续4.4.目前的地震形势目前的地震形势 地震的发生有间歇性。一段时间内发生较频繁，一段时地震的发生有间歇性。一段时间内发生较频繁，一段时间内较平静。世界以及我国目前均处于地震活跃期，抗震间内较平静。世界以及我国目前均处于地震活跃期，抗震任务不容忽视。任务不容忽视。1.2 1.2 地震基本知识地震基本知识1.2.1 1.2.1 地球内部构造地球内部构造地球平均半径约地

17、球平均半径约6400km，内部由三个圈层组成内部由三个圈层组成。1、地壳、地壳 地球最表面的一层，很薄，地球最表面的一层，很薄，厚度各处不一，约厚度各处不一，约5-40km,一般厚度为一般厚度为5-40 km，平均厚度约为平均厚度约为30km。主要由各种不主要由各种不均匀的岩石组成：沉积岩均匀的岩石组成：沉积岩花岗岩花岗岩玄武岩等。玄武岩等。绝大部分地震都发生在地壳内。绝大部分地震都发生在地壳内。2、地幔、地幔 中间一层，很厚，平均厚度约为中间一层，很厚，平均厚度约为2900km。主要由具有主要由具有粘弹性性质的质地比较坚硬的橄榄岩组成粘弹性性质的质地比较坚硬的橄榄岩组成。其上部存在一其上部存

18、在一个约几百公里厚的个约几百公里厚的软流层软流层。地幔内部的物质在热状态和不地幔内部的物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢运动，可能是造成地壳运动的根源。均衡压力作用下缓慢运动，可能是造成地壳运动的根源。1.2.1 1.2.1 地球内部构造地球内部构造续续3、地核、地核 地球最里面的一层，半径约为地球最里面的一层，半径约为35003500kmkm，是地球的核是地球的核心部分。可分为外核（厚心部分。可分为外核（厚21002100kmkm）和内核和内核（厚（厚14001400KmKm），其主要构成物质是镍和铁。其主要构成物质是镍和铁。根据推测，外核可能处于液根据推测，外核可能处于液态，内核可能处于固

19、态。态，内核可能处于固态。地震观测发现：地震横波地震观测发现：地震横波不能通过外核（即不能通过不能通过外核（即不能通过液体）。液体）。1.2.2 地震的基本概念地震的基本概念1 1、什么是地震？、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，一地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有年约有500500万次。其中约万次。其中约5 5万次人们可以感觉到；能造成破万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有坏的约有10001000次；次；7 7级以上的大地震平

20、均一年有十几次。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目前记录到的世界上最大地震是8.98.9级，发生于级，发生于19601960年年5 5月月2222日的智利地震。日的智利地震。1.2.2 地震的基本概念地震的基本概念续续2 2、什么叫震源、震中、震中距？、什么叫震源、震中、震中距？震源震源：地壳岩层发生断裂破坏、错动，产生剧烈振动的地：地壳岩层发生断裂破坏、错动，产生剧烈振动的地 方，称为震源。方，称为震源。震中震中：震源正上方的地面位置称为震中。：震源正上方的地面位置称为震中。极震区极震区：在震中附近，振动最剧烈、破坏最严重的地区，：在震中附近，振动最剧烈、破坏最严

21、重的地区，叫极震区。叫极震区。震中距震中距：地面某点至震中的距：地面某点至震中的距离称为震中距。离称为震中距。震源深度震源深度：震中到震源的距离：震中到震源的距离或震源到地面的垂直距离或震源到地面的垂直距离,称为称为震源深度。震源深度。1.2.3 地震成因和分类地震成因和分类一、地震成因一、地震成因地震是地球动力作用的产物地震是地球动力作用的产物 内动力内动力构造地震、火山地震构造地震、火山地震 外动力外动力塌陷地震（地下溶洞、矿坑、矿井塌陷地震（地下溶洞、矿坑、矿井的崩塌）的崩塌）人类工程活动人类工程活动诱发地震（水库，城市、油诱发地震（水库，城市、油田的抽水、注水，人工爆破、爆炸等）田的抽

22、水、注水，人工爆破、爆炸等）1.2.3 地震成因和分类地震成因和分类续续构造地震的成因构造地震的成因板块构造运动假说板块构造运动假说 地壳由六大板块组成。这些板块在地幔对流等因素产地壳由六大板块组成。这些板块在地幔对流等因素产生的巨大能量作用下产生运动，使板块之间相互挤压和错生的巨大能量作用下产生运动，使板块之间相互挤压和错动，致使其边缘附近的岩石层脆性破裂而引发地震。动，致使其边缘附近的岩石层脆性破裂而引发地震。断层假说断层假说 在地幔对流等因素产生的巨大能量作用下，使地壳和在地幔对流等因素产生的巨大能量作用下，使地壳和地幔上部的岩石层发生皱褶变形，当积聚的地应力超过岩地幔上部的岩石层发生皱

23、褶变形，当积聚的地应力超过岩石的极限强度时，岩石层便发生脆性断裂，猛烈回弹错动，石的极限强度时，岩石层便发生脆性断裂，猛烈回弹错动，从而引起振动，以波的形式向地面传播，形成地震。从而引起振动，以波的形式向地面传播，形成地震。1.2.3 地震成因和分类地震成因和分类续续二、地震的分类二、地震的分类1 1、按成因分类：、按成因分类：1 1）构造地震构造地震：由于地壳构造运动使深部岩石薄弱部位的：由于地壳构造运动使深部岩石薄弱部位的应变超过容许值，岩层发生断裂、错动而引起的地面振应变超过容许值，岩层发生断裂、错动而引起的地面振动。动。破坏性地震主要属于构造地震。据统计，构造地破坏性地震主要属于构造地

24、震。据统计，构造地震约占世界地震总数的震约占世界地震总数的90%90%以上。以上。2）火山地震火山地震：由于火山作用，如由于火山作用，如岩浆猛烈冲出地面岩浆猛烈冲出地面、气、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，这类地震只占全世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界地震的7%左右，左右，在我国很少见。在我国很少见。3）诱发地震：）诱发地震：因人为因素如因人为因素如由于水库蓄水或深井注水等由于水库蓄水或深井注水等引起的地震。引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在如工业爆破、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深井中进行高压注水以及大水

25、库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。力，有时也会诱发地震。1.2.3 地震成因和分类地震成因和分类续续 1962年年3月月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今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，震级为我国最大的水库诱发地震，震级为6.1级。级。4 4）陷落地震陷落地震 ：由于地表或地下岩层突然大规模陷落或崩：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，约占震的震级很小，造成的破坏很少，次数也很少，约占3%3%。构造地震破坏力大，影

26、响范围广，建筑抗震设计中仅构造地震破坏力大，影响范围广，建筑抗震设计中仅限于讨论构造地震作用下建筑的设防问题。限于讨论构造地震作用下建筑的设防问题。后两种地震影响范围和破坏程度相对较小。后两种地震影响范围和破坏程度相对较小。1.2.3 地震成因和分类地震成因和分类续续2 2、按、按震源深度震源深度分类：分类：1 1）浅源地震：震源深度小于）浅源地震：震源深度小于7070千米的地震。千米的地震。全世界全世界85%85%以上的地震都是浅源地震。浅源地震波及范以上的地震都是浅源地震。浅源地震波及范围小，但破坏力大。围小，但破坏力大。2 2）中源地震：震源深度在）中源地震：震源深度在7070至至300

27、300千米的地震，占千米的地震，占12%12%，破坏性大。破坏性大。3 3）深源地震：震源深度）深源地震：震源深度300300kmkm，占占3%3%。震源深，波及范。震源深，波及范围大，破坏性小。围大，破坏性小。92%92%的地震发生在地壳中，其余的发生在地幔上部。的地震发生在地壳中，其余的发生在地幔上部。目前观测到的最深地震发生在地下目前观测到的最深地震发生在地下720720kmkm左右。左右。1.2.3 地震成因和分类地震成因和分类续续3、按地震序列分类：、按地震序列分类：地震时弹性应变能，以波的形式释放扩散，经多次反地震时弹性应变能，以波的形式释放扩散，经多次反射、折射形成持续过程，加之

28、断裂错位不是瞬间完成的，射、折射形成持续过程，加之断裂错位不是瞬间完成的，故故在一定时间内（几十天或数月）相继发生在相邻地区的在一定时间内（几十天或数月）相继发生在相邻地区的一系列大小地震一系列大小地震称为称为地震序列地震序列。在一个地震序列中，最大的一次地震称为在一个地震序列中，最大的一次地震称为主震主震。主震之前发生的地震称为主震之前发生的地震称为前震前震。主震之后发生的地震称为主震之后发生的地震称为余震余震。主震型地震：主震型地震：在一个地震序列中，若主震震级很突出，在一个地震序列中，若主震震级很突出，其释放的能量占全序列中的绝大部分，叫主震型地震。其释放的能量占全序列中的绝大部分，叫主

29、震型地震。这是一种常见的破坏性地震类型。这是一种常见的破坏性地震类型。1.2.3 地震成因和分类地震成因和分类续续震群型或多发型地震：震群型或多发型地震：在一个地震序列中，若主震震级在一个地震序列中，若主震震级不突出，主要地震能量是由多个震级相近地震释放出来不突出，主要地震能量是由多个震级相近地震释放出来的。的。孤立型或单发型地震：孤立型或单发型地震：在一个地震序列中，若前震和余在一个地震序列中，若前震和余震都很少，甚至没有，绝大部分地震能量都是通过主震震都很少，甚至没有，绝大部分地震能量都是通过主震一次释放出来的。一次释放出来的。三种类型地震中：主震型地震约占三种类型地震中：主震型地震约占6

30、0%，多发型地震约，多发型地震约 占占30%，单发型地震约占，单发型地震约占10%。地震序列的认识和判别对预报地震和预防地震都很重要。地震序列的认识和判别对预报地震和预防地震都很重要。1.2.4 地震波动理论地震波动理论地震波：地震波：地震产生的地壳运动（振动）以波的形式从震源地震产生的地壳运动（振动）以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这种波称为地震波。向各个方向传播并释放能量，这种波称为地震波。地震波包含：体波和面波。地震波包含：体波和面波。1、体波：、体波：在地球内部传播的波。在地球内部传播的波。纵波：纵波：在传播过程中，介质质点的振动方向与波的前进方在传播过程中，介质质点的振动方

31、向与波的前进方向一致，又称为压缩波或疏密波。特点：周期短，振幅向一致，又称为压缩波或疏密波。特点：周期短，振幅小，波速快小，波速快,引起地面竖向颠簸。引起地面竖向颠簸。纵波也叫初波纵波也叫初波横波：横波：在传播过程中，介质质点的振动方向与波的前进方在传播过程中，介质质点的振动方向与波的前进方向垂直，故又称为剪切波。特点：周期较长，振幅较大，向垂直，故又称为剪切波。特点：周期较长，振幅较大，波速慢波速慢,引起地面水平摇晃引起地面水平摇晃。横波也叫次波。横波也叫次波。体波体波横波（横波（S S波）波）纵波（纵波（P P波）波）1.2.4 地震波动理论地震波动理论续续2 2、面波、面波：只限于在地面

32、附近传播的波，也就是体波经过：只限于在地面附近传播的波，也就是体波经过地层界面多次反射形成的次生波。地层界面多次反射形成的次生波。特点：周期长，振幅大，比体波衰减慢，能传播到很远特点：周期长，振幅大，比体波衰减慢，能传播到很远的地方。的地方。建筑物破坏主要是由面波造成。建筑物破坏主要是由面波造成。瑞雷波：瑞雷波：传播时，质点在波的传播方向和地面法线组传播时，质点在波的传播方向和地面法线组成的平面内（成的平面内（XZXZ）做椭圆形运动，而在与做椭圆形运动，而在与XZXZ平面垂直的平面垂直的水平方向（水平方向（Y Y）没有振动，质点在地面上呈滚动形式。没有振动，质点在地面上呈滚动形式。洛夫波：洛夫

33、波：传播时，质点只在与传播方向相垂直的水平传播时，质点只在与传播方向相垂直的水平方向（方向（Y Y）运动，在地面上呈蛇形运动形式。运动，在地面上呈蛇形运动形式。面波面波瑞利波（瑞利波（R R波）波）乐夫波乐夫波(L L波波)1.2.4 地震波动理论地震波动理论续续 从实际地震时记录到的地震波可以看出，首先达到的是从实际地震时记录到的地震波可以看出，首先达到的是纵波（初波、纵波（初波、P P波），接着是横波（次波、波），接着是横波（次波、S S波），面波达波），面波达到的最晚。到的最晚。一般情况下，当横波或面波达到时，振幅增大，地面振一般情况下，当横波或面波达到时，振幅增大，地面振动最猛烈，造成

34、的危害也最大动最猛烈，造成的危害也最大。杂波P波开始S波开始面波开始1.2.5 震级与烈度震级与烈度1 1、地震震级、地震震级震级是表示一次地震本身强弱程度或大小的尺度，震级是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，用度的指标，用M M表示。表示。一次地震只有一个震级。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，目前，国际上比较通用的是里氏震级，在在19351935年由年由查查尔斯尔斯里克特（里克特（1900190019851985年）年）给出定义，即地震震级为给出定义，即地震震

35、级为 M=lgAM=lgA 式中式中 A A是标准地震仪（周期是标准地震仪（周期0.0.8 8s s，阻尼系数阻尼系数0.80.8，放大，放大倍数倍数28002800倍的地震仪）在距震中倍的地震仪）在距震中100100kmkm处记录的以微米（处记录的以微米（1 1微米微米=10=10-6-6m m）为单位的最大水平地动位移（单振幅）。为单位的最大水平地动位移（单振幅）。1.2.5 震级与烈度震级与烈度续续地震按震级大小分类地震按震级大小分类（1 1）微震：小于）微震：小于2 2级，人感觉不到，只有仪器才能记录下级，人感觉不到，只有仪器才能记录下来。来。（2 2）有感地震：）有感地震：2-42-

36、4级，人能感觉到。级，人能感觉到。（3 3）破坏性地震：）破坏性地震：5 5级以上地震，能够引起不同程度破坏。级以上地震，能够引起不同程度破坏。（4 4）强烈地震或大震：）强烈地震或大震：7 7级以上地震。级以上地震。（5 5）特大地震：）特大地震：8 8级以上地震。级以上地震。由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成的破坏由于震源深浅、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，破坏力不也不同。震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一定就小。一定就小。1.2.5 震级与烈度震级与烈度续续2、地震烈度地震烈度 指某一地区的指某一地区的地面地面和和各类建筑物各类建筑

37、物遭受一次地震影响的遭受一次地震影响的强弱程度，简称为烈度。强弱程度，简称为烈度。一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影响烈度的因素，除了中距小烈度就高，反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深度、地震的传播介质、表土震级、震中距外，还与震源深度、地震的传播介质、表土性质、建筑物的动力特性和施工质量等许多因素有关。性质、建筑物的动力特性和施工质量等许多因素有关。注意与震级区分。注意与震级区分。1.2.5 震级与烈度震级与烈度续续地震烈度表地震烈度表 地震烈度表是评定地震烈度的标准和尺度。它

38、以描述地震烈度表是评定地震烈度的标准和尺度。它以描述震害宏观现象为主，即根据建筑物的破坏程度、地貌变化震害宏观现象为主，即根据建筑物的破坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、家具的动作反应等进行区分。特征、地震时人的感觉、家具的动作反应等进行区分。现在主要由地面震动的速度和加速度确定。现在主要由地面震动的速度和加速度确定。如水平向的加速度如水平向的加速度 10度为度为1000cm/s2 9度为度为500 cm/s2 8度为度为250 cm/s2 7度为度为125 cm/s2 6度为度为63 cm/s2 我国在我国在19801980年制定的中国地震烈度表将地震烈年制定的中国地震烈度表将地震烈度分

39、为度分为1-121-12度（不同的国家的分度方法不同），度（不同的国家的分度方法不同），19991999年年1111月月1 1日起实施修订后的新烈度表中日起实施修订后的新烈度表中国地震烈度表国地震烈度表（GB/T17742-1999GB/T17742-1999）。1.2.5 震级与烈度震级与烈度续续3 3、基本烈度和地震区划、基本烈度和地震区划基本烈度：基本烈度：一个地区未来一个地区未来5050年内一般场地条件下可能遭受年内一般场地条件下可能遭受的具有的具有10%10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。基本烈度

40、也称为偶遇烈度或中震烈度。1.2.5 震级与烈度震级与烈度续续地震区划地震区划：是指根据历史地震、地震地质构造和地震观测：是指根据历史地震、地震地质构造和地震观测资料，在地图上按地震情况的差异划出的不同区域。资料，在地图上按地震情况的差异划出的不同区域。2001 2001年版的中国地震动参考区划图，是确定我国城年版的中国地震动参考区划图，是确定我国城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组的镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组的依据，具有法律效应。依据，具有法律效应。如武汉地区抗震设防烈度为如武汉地区抗震设防烈度为6度，地震动加速度为度，地震动加速度为0.05g 抗震设防烈

41、度和设计基本地震加速度的对应关系抗震设防烈度和设计基本地震加速度的对应关系抗震设防烈度抗震设防烈度6度度7度度8度度9度度设计设计基本地震加速度值设计设计基本地震加速度值0.05g0.1g（0.15g）0.2g（0.3g）0.4g1.2.6 设计地震分组设计地震分组 设计地震分组是新规范新提出的概念，用以代替旧规设计地震分组是新规范新提出的概念，用以代替旧规范设计近震、设计远震的概念。范设计近震、设计远震的概念。在宏观烈度大体相同条件下，在宏观烈度大体相同条件下，处于大震级远离震中的高耸建筑处于大震级远离震中的高耸建筑物的震害比中小级震级近震中距物的震害比中小级震级近震中距的情况严重的多。的情

42、况严重的多。设计地震分三组，对于设计地震分三组，对于类类场地，第一、二、三组的设计特场地，第一、二、三组的设计特征周期分别为：征周期分别为：0.350.35s s、0.40s0.40s、0.45s.0.45s.湖北省各地震设防地区均属湖北省各地震设防地区均属第一组。第一组。6度近震6度远震7度近震7度远震1.2.7 地震地面运动的一般特征地震地面运动的一般特征地震地面运动的一般特征概括为：地震地面运动的一般特征概括为：1.3 1.3 地震的震害地震的震害1.3.1 1.3.1 概述概述 一次大地震可在数一次大地震可在数10秒钟之内使一座繁荣的城市变成秒钟之内使一座繁荣的城市变成废墟，人们几代人

43、的积累和财富化为乌有。废墟，人们几代人的积累和财富化为乌有。一、直接灾害一、直接灾害 由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震波引起由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。的强烈地面振动所造成的灾害。主要有：主要有：1 1、地面破坏如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等。、地面破坏如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等。2 2、建筑物与构筑物的破坏：如房屋倒塌、桥梁断落、水建筑物与构筑物的破坏：如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等。坝开裂、铁轨变形等。3 3、山体等自然物的破坏：如山崩、滑坡等。山体等自然物的破坏：如山崩、滑坡等。4 4、海啸：海底地震引起的巨大

44、海浪冲上海岸，可造成沿海啸：海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏。海地区的破坏。1.3.1 1.3.1 概述概述续续二、次生灾害二、次生灾害直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。有时，次生灾害所造成的状态，从而引发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。伤亡和损失比直接灾害还大。主要的次生灾害有：主要的次生灾害有：1 1、火灾：由震后火源失控引起。、火灾：由震后火源失控引起。2 2、水灾：由水坝决口或山崩拥塞河道等引起。、水灾：由水坝决口或山崩拥塞河道等引起。3 3、毒气泄漏：由

45、建筑物或装置破坏等引起。、毒气泄漏：由建筑物或装置破坏等引起。4 4、瘟疫：由震后生存环境的严重破坏而引起。、瘟疫：由震后生存环境的严重破坏而引起。1.3.1 1.3.1 概述概述续续三、工程结构破坏现象三、工程结构破坏现象1、结构丧失整体性。、结构丧失整体性。2、承重结构强度不足。、承重结构强度不足。3、结构变形过大导致倒塌。、结构变形过大导致倒塌。4、结构构件连接支撑失效。、结构构件连接支撑失效。5、地基失效。、地基失效。6、非结构构件破坏。、非结构构件破坏。1.3.2 1.3.2 工程地质条件对震害的影响工程地质条件对震害的影响1 1、局部地形条件的影响：孤立突出的山梁、山包、条状、局部

46、地形条件的影响：孤立突出的山梁、山包、条状山嘴、高差较大的台地、陡坡及故河道岸边等，均对建山嘴、高差较大的台地、陡坡及故河道岸边等，均对建筑物的抗震不利。筑物的抗震不利。2 2、局部地质构造的影响：主要指断层，断层为地质构造、局部地质构造的影响：主要指断层，断层为地质构造的薄弱环节，分发震断层和非发震断层。具有潜在地震的薄弱环节，分发震断层和非发震断层。具有潜在地震活动的断层为发震断层，多数浅源地震与发震断层有关。活动的断层为发震断层，多数浅源地震与发震断层有关。因此，在选择建筑物的场地时，应尽量使房屋远离断层因此，在选择建筑物的场地时，应尽量使房屋远离断层及其破碎带。及其破碎带。3 3、地下

47、水位的影响：地下水位越浅震害越重，地下水位、地下水位的影响：地下水位越浅震害越重，地下水位深度在深度在5 5m m以内时，对震害影响最为明显。以内时，对震害影响最为明显。1.4 1.4 结构的抗震设防结构的抗震设防1.4.1 1.4.1 抗震设防目标及方法抗震设防目标及方法 抗震设防是指对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震设防是指对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。1 1、总目标、总目标 通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。具体通过减轻经济损失。具体

48、通过“三水准三水准”的抗震设防要求的抗震设防要求和和“两阶段两阶段”的抗震设计方法实现。的抗震设计方法实现。2 2、“三水准三水准”抗震设防目标抗震设防目标 近年来，国内外抗震设防目标的发展总趋势是要求近年来，国内外抗震设防目标的发展总趋势是要求建筑物在使用期间，对不同频率和强度的地震，应具建筑物在使用期间，对不同频率和强度的地震，应具有不同的抵抗能力，即有不同的抵抗能力，即“小震不坏，中震可修，大震小震不坏，中震可修，大震不倒不倒”。1.4.1 1.4.1 抗震设防目标及方法抗震设防目标及方法续续我国抗震规范中抗震设防的目标如下：我国抗震规范中抗震设防的目标如下：(1)(1)在遭受低于本地区

49、设防烈度在遭受低于本地区设防烈度(基本烈度基本烈度)的多遇地震影的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用，响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用，即即小震不坏小震不坏；(2)(2)在遭受本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物在遭受本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物(包括结构和非结构部分包括结构和非结构部分)可能有一定损坏，但不致危及可能有一定损坏，但不致危及人民生命和生产设备的安全，经一般修理或不需修理仍人民生命和生产设备的安全，经一般修理或不需修理仍可继续使用，即可继续使用，即中震可修中震可修；(3)(3)在遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，在遭受

50、高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏，即建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏，即大震不大震不倒倒。1.4.1 1.4.1 抗震设防目标及方法抗震设防目标及方法续续3、三种地震烈度水准、三种地震烈度水准 基于上述抗震设防目标，建筑物在使用期间对不同强度基于上述抗震设防目标，建筑物在使用期间对不同强度的地震应具有不同的抵抗能力，用三个地震烈度水准来考的地震应具有不同的抵抗能力，用三个地震烈度水准来考虑，即虑，即1）第一水准第一水准(众值烈度众值烈度)：发生概率最多的地震，发生概率最多的地震，在在5050年期年期限内，一般场地条件下，限内，一般场地条件下，