1、工程结构抗震工程结构抗震 2014年年9月月主要内容主要内容 第一章第一章 抗震设计的基本知识和基本要求抗震设计的基本知识和基本要求 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 地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算 第四章第四章 钢筋混凝土结构的抗震设计钢筋混凝土结构的抗震设计 第五章第五章 桥梁结构的抗震设计桥梁结构的抗震设计 第六章第六章 隔震结构简介隔震结构简介学习本门课要达到如下目的学习本门课要达到如下目的1. 掌握抗震的基本知识、基本理论、基本技能，了解抗震掌握抗震的基本知识、基本理论、基本技能，了解抗震 设计的一般规律；设计的一般规律；2. 培养运用规范、
2、标准，查阅技术资料的能力和抗震计算培养运用规范、标准，查阅技术资料的能力和抗震计算 能力；能力；(建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 GB50011-2010)住房和城乡建住房和城乡建设部批准了由中国建筑科学研究院主编的设部批准了由中国建筑科学研究院主编的建筑抗震设建筑抗震设计规范计规范为国家标准，编号为为国家标准，编号为GB50011-2010，2010年年12月月1日起实施。日起实施。 3. 了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震理论、方法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。的发展趋势。引致灾害的自然作用引致灾害的自然作用灾害类別灾害类別气象方面气象方面极端雨量极端
3、雨量太多太多洪灾洪灾太少太少干旱干旱极端气温极端气温太高太高热浪热浪太低太低霜冻、大风雪霜冻、大风雪极端强风极端强风台风、龙卷风台风、龙卷风地貌方面地貌方面板块活动板块活动地震地震、海啸、火山爆发、海啸、火山爆发重力作用重力作用泥石流、雪崩泥石流、雪崩生物方面生物方面与动物、微生物有关与动物、微生物有关蝗虫、白蚁等蝗虫、白蚁等虫害虫害細菌或病毒細菌或病毒疾病如伤寒、疾病如伤寒、“非典非典”、瘟、瘟疫疫与植物有关与植物有关真菌真菌病害如小麦的铁锈病病害如小麦的铁锈病数量激增数量激增野草蔓延、赤潮野草蔓延、赤潮第一章第一章 抗震设计的基本知识和基本要求抗震设计的基本知识和基本要求灾害灾害自然灾害自
4、然灾害人为灾害人为灾害人为灾害：人为灾害：火灾、污染（大气、火灾、污染（大气、水、海洋）、核泄水、海洋）、核泄漏、战争等漏、战争等自然灾害：自然灾害： 地震灾害是群灾之地震灾害是群灾之首，它具有突发性和不首，它具有突发性和不可预测性，以及频度较可预测性，以及频度较高，并产生严重次生灾高，并产生严重次生灾害，对社会也会产生很害，对社会也会产生很大影响等特点。大影响等特点。 部分破坏性大地震介绍 汶川汶川8.08.0级大地震级大地震 玉树玉树7.17.1级大地震级大地震 唐山唐山7.87.8级级大地震大地震 海地7.3级级大地震大地震 智利大智利大级级大地震大地震5 51212汶川大地震汶川大地震
5、 历史应该永远记住的时刻，后为东汽主楼 汶川大地震汶川大地震基本信息 时间：2008年5月12日14时28分04.0秒 纬度：31.0 N 经度：103.4 E 深度：10千米20千米震级：里氏8.0级 最大烈度：11度 震中位置：四川汶川县映秀镇 都江堰市西21km(267 ) 崇州市西北48km(327 ) 大邑县西北48km(346 ) 成都西北75km(302 ) 汶川地震是中国自我国建国以来最为强烈的一次地震，直接严重受灾地区达10万平方公里，北京、上海、天津、宁夏、甘肃、青海、陕西、山西、山东、河北、河南、安徽、湖北、湖南、重庆、贵州、云南、内蒙古、广西、西藏、江苏、浙江、辽宁、福
6、建、台湾等地等全国多个省市有明显震感。中国除黑龙江、吉林、新疆外均有不同程度的震感。其中以陕甘川三省震情最为严重。甚至泰国首都曼谷，越南首都河内，菲律宾、日本等地均有震感。 震源深度为10千米20千米，汶川大地震是浅源地震，因此破坏性巨大。影响范围 汶川地震发生后 映秀镇几乎被夷为平地 地震后汶川县县城 灾后茂县县城灾区一片狼藉伤亡及财产损失情况 伤亡统计 全国各地伤亡汇总遇难9万多人 汶川大地震造成四川直接经济损失超万亿元 5月月19日至日至21日为全国哀悼日日为全国哀悼日5月月19日日14时时28分起全国人民默哀分起全国人民默哀3分钟分钟（后修订为14公里） 截止截止5月月30日下午日下午
7、18时，玉树地震已造成时，玉树地震已造成2698人遇难，失踪人遇难，失踪270人。人。此次地震为里氏此次地震为里氏7.1级特大浅表地震级特大浅表地震.第一次地震第一次地震发震时刻：2010-04-14 05:39:57 震级(M)：4.712纬度(33.1N) 经度(96.6E) 深度(千米)：6 参考位置：青海省玉树藏族自治州玉树县拉秀乡日麻村 第二次地震第二次地震发震时刻：2010-04-14 07:49:40 震级(M)：7.13 纬度(3 3.1N) 经度(96.7E) 深度(千米)：33（后修订为14公里） 参考位置：青海省玉树藏族自治州玉树县拉秀乡日麻村 第三次地震第三次地震发震时
8、刻：2010-04-14 09:25:17.8 震级(M)：6.29 深度(千米)：30 参考位置：青海省玉树藏族自治州玉树县拉秀乡日麻村 地震类型：青海本次地震属于强烈的浅源性地震 唐山大地震唐山大地震 1976 1976年年7 7月月2828日日3 3时时4242分分5454秒，在河北省唐山、秒，在河北省唐山、丰南一带（东经丰南一带（东经118.0118.0度，北纬度，北纬39.439.4度），发生了度），发生了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。地震波及天津市度。地震波及天津市和北京市。这次地震发生在工矿企业集中、人口稠和北京市。这次地震发生在工矿企业集中
9、、人口稠密的城市，极震区内工矿设施大部分毁坏，主要表密的城市，极震区内工矿设施大部分毁坏，主要表现为厂房屋顶塌落，围护墙多数倒塌，高层建筑和现为厂房屋顶塌落，围护墙多数倒塌，高层建筑和一般民房几乎全部坍塌。震区内普遍发生铁路路基一般民房几乎全部坍塌。震区内普遍发生铁路路基下沉，铁轨弯曲变形；公路路面开裂；桥墩错动、下沉，铁轨弯曲变形；公路路面开裂；桥墩错动、倾倒，梁体移动及坠落等。但是地下矿井的破坏比倾倒，梁体移动及坠落等。但是地下矿井的破坏比地面建筑轻得多。地面建筑轻得多。 150150万人口中死亡万人口中死亡2424万，伤万，伤1616万；直接经济损失万；直接经济损失100100亿元，震后
10、重建费用亿元，震后重建费用100100亿元。亿元。 唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.8级地震级地震时倒塌一层，时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。级地震时除四根门柱外，全部坍塌。 开滦煤矿医院，为砖混结构的五层楼房（局部七层），仅开滦煤矿医院，为砖混结构的五层楼房（局部七层），仅西部转角残存西部转角残存 。 唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架的三层楼唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。房，墙倒顶塌。 唐山市河北省煤矿设计院，砖混结构的楼房唐山市河北省煤矿设计院，砖混结构的楼房局部倒塌。局部
11、倒塌。 唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。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。）（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。） 唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配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。）重点保护遗迹之一。） 唐山市机车车辆厂震后概貌。唐山市机车车辆厂震后概貌。震后工厂厂区震后工厂厂区海地7.3级大地震 发震时刻：发震时刻：2010年01月13日 05:53:08 纬度：纬度：18.
12、5经度：经度：-72.5 深度：深度：10 千米震级：震级：7.3 参考位置：参考位置：海地地区 最终死亡人数可能超过10万 智利智利8.8级特大地震地震 北京时间2010年2月27日14：34，智利第二大城市康塞普西翁发生里氏8.8级特大地震，震中位于智利比奥比奥省，位于智利康塞普西翁东北89公里，位于智利首都圣地亚哥西南339公里，震源位于地下55公里。为有史记录以来的第五强震。 首次余震发生在主震后18分钟，达到6.2级，第二次余震达到6.0级，发生在主震后38分钟。 智利地震与海地地震比较智利地震与海地地震比较这次智利地震释放的能量，几乎相当于海地太子港地震的500倍，但地震给智利造成
13、的灾情远没有海地严重。主要原因为： 第一，第一，智利的经济社会发展水平比较高，当地建筑有着严格的建筑质量标准和比较完善的应急措施，所以地震袭击之后虽然很多建筑受到损害但并没有完全倒塌。而海地则不然，建筑质量相当糟糕。 尽管智利的建筑在这次地震中有损毁，但程度不像海地的房屋那样被全部摧毁。然而，在海地，当地政府根本没有制定房屋的防震标准。 第二，第二，智利此次里氏8.8级的地震震中位于智利南部全国第二大城市康塞普西翁东北90公里处，距离首都圣地亚哥有317公里，震源深度为34公里，震中也离人口稠密地区比较远一些。相比之下，海地地震的震源深度为13公里，离首都太子港的距离也很近，因此伤亡人数十分巨
14、大。 第三，第三，由于智利是个“多地震、多火山”的国家，因此对于防备地震袭击的准备工作做得比较好，当地居民的防震逃生意识比较强.史上最强大地震1960年智利大地震 1960年5月21日6月22日在智利发生了二十世纪震级最大的震群型地震，该大地震群由10次7级以上地震组成，其中8级以上地震二次，最大震级9.5级，共造成6000人死亡， 从5月21日凌晨开始，在智利的蒙特港附近海底，突然发生了罕见的强烈地震。震级之高、持续时间之长、波及面积之广，实属少有。大地震一直持续到6月23日，在前后1个多月的时间内，先后发生了225次不同震级的地震。震级在7级以上的有10次之多，其中震级大于8级的有3次。
15、当5月21日地震刚刚发生时，震动还比较轻微，但这种颤动与以往地震不同的是，它连续不断地发生着。接着，震级一次高于一次，震动也一次比一次剧烈。仓皇之中，人们摇摇晃晃跑出室外。 这时虽然也有一些不太结实的房屋被震塌、震裂，偶然也有慌不择路的人们被压死和砸伤，但一些比较牢固的建筑物还都安然无恙。由于地震开始来势并不那么凶猛，人们还有时间躲避，伤亡人数不多。然而，连续两天持续不断的震荡使人们产生了松懈麻痹情绪，由于破坏程度不大，人们不像开始那样惧怕地震，有人甚至搬进了已被震裂的房屋中居住。 5月22日下午19点11分，忽然地声大作，震耳欲聋。地震波像数千辆隆隆驶来的坦克车队从蒙特港的海底传来。不久，大
16、地便剧烈地颤动起来。这次地震，是世界地震史上一次震级最高、最强烈的地震，震级达8.9级（后修订为9.5级）。它发生在位于太平洋智利海沟、蒙特港附近海底，震中为3.2S，76.6W，影响范围在南北800千米长的椭圆内。这场超级强烈地震持续了将近3分钟之久，给当地居民带来了严重的灾难。蒙特港是智利的一个重要港口，设施完备先进，具有较强的吞吐能力，但在这场地震的淫威下，所有房屋设施都被震塌，许多人被埋进碎石瓦砾中。 大震之后，忽然海水迅速退落，露出了从来没有见过天日的海底，那些鱼虾蟹贝等海洋动物，在海滩上拼命挣扎。一些有经验的人们知道大祸即将来临，纷纷逃向山顶，或登上搁浅着的大船，以躲避即将发生的新
17、劫难。大约过了15分钟后，海水又骤然而涨。顿时波涛汹涌澎湃，滚滚而来，浪涛高达89米，最高达25米。呼啸着的巨浪，以摧枯拉朽之势，越过海岸线，袭击着智利和太平洋东岸的城市和乡村。那些留在广场、港口、码头和海边的人们顿时被吞噬，海边的船只、港口和码头的建筑物均被击得粉碎 随即，巨浪又迅速退去。所过之处，凡是能够带动的东西，都被潮水席卷而走。海潮如此一涨一落，反复震荡，持续了将近几个小时。太平洋东岸的城市，刚被地震摧毁变成了废墟，此时又频遭海浪的冲刷。那些掩埋于碎石瓦砾之中还没有死亡的人们，却被汹涌而来的海水淹死。在几艘大船上，有数千人在此避难，但随着大船被巨浪击碎或击沉，顿时被波浪全部吞没，无一
18、人幸免。太平洋沿岸，以蒙特港为中心，南北800千米，几乎被洗劫一空。 地震发生后，海啸波又以每小时700千米的速度，横扫了西太平洋岛屿。仅仅14个小时，就到达了美国的夏威夷群岛。到达夏威夷群岛时，波高达9-10米，巨浪摧毁了夏威夷岛西岸的防波堤，冲倒了沿堤大量的树木、电线杆、房屋、建筑设施，淹没了大片大片的土地。不到24小时，海啸波走完了大约1.7万千米的路程。到达了太平洋彼岸的日本列岛。此时，海浪仍然十分汹涌，波高达6-8米，最大波高达8.1米。翻滚着的巨浪肆虐着日本诸岛的海滨城市。本州、北海道等地，停泊港湾的船只、沿岸的港湾和各种建筑设施，遭到了极大的破坏。临太平洋沿岸的城市、乡村和一些房
19、屋以及一些还来不及逃离的人们，都被这突如其来的波涛卷入大海。这次由智利海啸波及的灾难，造成了日本数百人的死亡，冲毁房屋近4000所，沉没船只逾百艘，沿岸码头、港口及其设施多数被毁坏。 印印 度度 大大 地地 震震 当地时间当地时间20012001年年1 1月月2626日上午日上午8时时46分（分（北京时北京时间间2001年年1月月26日日11时时16分分36.4秒，国际时间秒，国际时间2001年年1月月26日日03时时16分分40秒）秒），在印度西北部古吉拉特邦，在印度西北部古吉拉特邦发生一次强烈地震。据印度地震部门测定，这次地发生一次强烈地震。据印度地震部门测定，这次地震为里氏震为里氏7.9
20、级，震中位于北纬级，震中位于北纬23.6度和东经度和东经69.8度。度。至至3131日止，日止，地震发生后已发生了地震发生后已发生了196次余震。次余震。 死亡人数达死亡人数达16403人，受伤人数达人，受伤人数达55863人，经人，经济损失济损失45亿美元。亿美元。 为了省钱，新建的建筑物没有抗震结构，使地震的伤亡为了省钱，新建的建筑物没有抗震结构，使地震的伤亡加重。加重。震后现场情况震后现场情况座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁。座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁。 7.8级地震造成达级地震造成达180公里的破碎带，水平和垂直错公里的破碎带，水平和垂直错距都很大，引起地
21、表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表距都很大，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。破坏，同时造成建筑物的大量毁坏。 伊兹米特市一楼房底层空旷，结构不合理，房屋整伊兹米特市一楼房底层空旷，结构不合理，房屋整体倾斜，二楼成了一楼。体倾斜，二楼成了一楼。 地震时河床变形，导致跨河公路桥梁跨塌。地震时河床变形，导致跨河公路桥梁跨塌。 美国加州北岭地震美国加州北岭地震（7.0级）级） 1994年年1月月17日，日，2400栋建筑被毁，多处高架栋建筑被毁，多处高架公路桥受损，死亡公路桥受损，死亡61人，伤人，伤7300人，直接经济损人，直接经济损失失300亿美元，保险损失亿美元，
22、保险损失104亿美元。亿美元。日本阪神地震日本阪神地震（7.2级）级） 1995年年11月月17日，日，22万栋房屋倒塌或严重损坏，万栋房屋倒塌或严重损坏，死亡死亡6348人，伤人，伤4万人，经济损失万人，经济损失1000亿美元。亿美元。 二、我国的地震情况二、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之一。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间。原因是：我国正好介于地球的两大地震带之间。 全世界地震主要分布于以下两个带：全世界地震主要分布于以下两个带：（1）环太平洋地震带：包括南
23、北美洲的太平洋沿岸和从阿）环太平洋地震带：包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿 留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至 我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。（2）喜马拉雅）喜马拉雅地中海地震带：从印度、尼泊尔经缅甸地中海地震带：从印度、尼泊尔经缅甸 至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经 中亚细亚到地中海及其附近。中亚细亚到地中海及其附近。喜马拉雅喜马拉雅地中海地震带地中海地震带环太平洋地震带环太平洋地震带以上两个地震带释放的能量，约
24、占全球所有地震释放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能量的98%。 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。19761976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。万人。 中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。震灾严重的国家。1900年以来，中国死于地震的人数达年以来，中国死于地震的人数达55万之万之多，占全球地震死亡人数的多，
25、占全球地震死亡人数的53%；1949年以来，年以来，100多次破坏性多次破坏性地震袭击了地震袭击了22个省（自治区、直辖市），其中涉及东部地区个省（自治区、直辖市），其中涉及东部地区14个省份，造成个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%，地震成灾面积达地震成灾面积达30多万平方公里，房屋倒塌达多万平方公里，房屋倒塌达700万间。万间。2020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。3.3.我国的地震活动地区我国的地震活动地区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
26、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、天山南北麓；西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、燕山一带、 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。 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：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，一段地震的发生有间
27、歇性。一段时间内发生较频繁，一段时间内较平静。时间内较平静。我国目前处于地震活跃期。我国目前处于地震活跃期。结构工程师的任务：结构工程师的任务：3.3.对已存在的工程结构作抗震鉴定、抗震加固。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。抗震减灾工作应依法进行。 中华人民共和国防震减灾法中华人民共和国防震减灾法 (1997年年12月月29日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过)第十七条第十七条 新建、扩建、改建建设工程，必须达到抗震设防要求。新建、扩建、改建建设工程，必须达到抗震设防要求。第十九条第十九条 建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计，并按照抗震设计进行施工。抗震设计，并按照抗震设计进行施工。1.1.对地震区域作抗震减灾规划；对地震区域作抗震减灾规划；2.2.对新建筑工程作抗震设计；对新建筑工程作抗震设计；
