1、编辑课件地震工程学跨世纪的发展趋势地震工程学跨世纪的发展趋势胡聿贤胡聿贤 周锡元周锡元全国第五届地震工程会议全国第五届地震工程会议1998.10北京北京编辑课件1.前言前言-地震工程学的现状地震工程学的现状 2.地震的新启示地震的新启示3.防震减灾法的颁布防震减灾法的颁布4.城市防震减灾的实施城市防震减灾的实施 -地震、工程、管理的结合地震、工程、管理的结合5.地震危险性估计和地震动估计地震危险性估计和地震动估计 -地震与工程的结合地震与工程的结合6.新技术新理论的应用新技术新理论的应用7.几点建议几点建议编辑课件地震工程学的现状地震工程学的现状1.已发展成一应用学科已发展成一应用学科 (经验
2、、理论、实验、任务经验、理论、实验、任务)2.地震危险性分析是设防的依据地震危险性分析是设防的依据3.重大工程的地震安全性必须确保重大工程的地震安全性必须确保4.对象从单体工程到生命线工程对象从单体工程到生命线工程,从工程损失到社会损失从工程损失到社会损失5.设防原则从单一到多级设防原则从单一到多级,从线性到非线性从线性到非线性,从确定性到可靠度从确定性到可靠度6.从经验校核到设计控制从经验校核到设计控制编辑课件地震的新启示地震的新启示(1)1.1.地震烈度与地震动加速度的实际分布不符地震烈度与地震动加速度的实际分布不符 如在软弱场地上如在软弱场地上:地基失效会加重地震烈度地基失效会加重地震烈
3、度 而又会减小地震动加速度而又会减小地震动加速度 (过滤掉一些高频地震动过滤掉一些高频地震动)2.2.近断层大速度脉冲近断层大速度脉冲-每秒几十甚至百余厘米每秒几十甚至百余厘米 美国美国19971997年年UBCUBC规范对距断层规范对距断层1515公里内公里内 设计地震动加速度采用设计地震动加速度采用2.02.0的修正系数的修正系数编辑课件地震的新启示地震的新启示(2)3.3.震中附近地震动加速度会远高于规范规定值震中附近地震动加速度会远高于规范规定值 对十分重要的工程这一因素应予以考虑对十分重要的工程这一因素应予以考虑 4.4.中高层房屋在中间楼层的破坏中高层房屋在中间楼层的破坏 刚度、强
4、度的突然变化刚度、强度的突然变化5.5.钢结构和劲性混凝土结构的破坏钢结构和劲性混凝土结构的破坏 近节点的开裂或翼缘的屈曲近节点的开裂或翼缘的屈曲,不易发现不易发现6.6.现代桥梁的抗震性能相当脆弱现代桥梁的抗震性能相当脆弱 结构细部和地基基础处理不当结构细部和地基基础处理不当编辑课件地震的新启示地震的新启示(3)7.7.超静定结构冗余约束的防倒塌作用超静定结构冗余约束的防倒塌作用 单礅高架道路桥的倒塌破坏单礅高架道路桥的倒塌破坏8.8.城市中各种设施和设备的抗震能力值得重视城市中各种设施和设备的抗震能力值得重视 包括非结构构件包括非结构构件 工业生产装置和设备工业生产装置和设备编辑课件地震的
5、新启示地震的新启示(4)9.9.防震减灾规划的实施防震减灾规划的实施10.10.损失主要来自没有执行已知的规律损失主要来自没有执行已知的规律 经济原因经济原因 不够重视不够重视 不容易做到不容易做到编辑课件防震减灾法防震减灾法的颁布的颁布(1)(1)第一章第一章 总则总则 第二章第二章 地震监测预报地震监测预报 第三章第三章 地震灾害预防地震灾害预防 第四章第四章 地震应急地震应急 第五章第五章 震后救灾与重建震后救灾与重建 第六章第六章 法律责任法律责任 第七章第七章 附则附则编辑课件防震减灾法防震减灾法的颁布的颁布(1)(1)第一章第一章 总则总则 第二章第二章 地震监测预报地震监测预报
6、第三章第三章 地震灾害预防地震灾害预防 第四章第四章 地震应急地震应急 第五章第五章 震后救灾与重建震后救灾与重建 第六章第六章 法律责任法律责任 第七章第七章 附则附则编辑课件防震减灾法防震减灾法的颁布的颁布(2)(2)第三章中规定了若干重要事项及有关部门的职责第三章中规定了若干重要事项及有关部门的职责(1)(1)新建、扩建、改建建设工程新建、扩建、改建建设工程,必须达到抗震设防要求必须达到抗震设防要求 本条第三款规定以外的建设工程本条第三款规定以外的建设工程,必须按照国家颁布必须按照国家颁布的地震烈度划图或者地震动参数区划图规定的抗震设防的地震烈度划图或者地震动参数区划图规定的抗震设防要求
7、要求,进行抗震设防。进行抗震设防。重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程,必须进行地震安全性评价必须进行地震安全性评价;并根据地震安全性评价的结并根据地震安全性评价的结果果,确定抗震设防要求确定抗震设防要求,进行抗震设防。进行抗震设防。编辑课件防震减灾法防震减灾法的颁布的颁布(3)(3)(2)(2)国务院地震行政主管部门国务院地震行政主管部门负责制定地震烈度负责制定地震烈度区划图或地震动参数区划图区划图或地震动参数区划图,并负责对地震安全并负责对地震安全性评价结果的审定工作。性评价结果的审定工作。国务院建设行政主管部门国务院建设行政主管部门负责
8、制定各类房屋负责制定各类房屋建筑及其附属设施和城市市政设施的建设工程的建筑及其附属设施和城市市政设施的建设工程的抗震设计规范。抗震设计规范。国务院铁路、交通、民用航空、水利和其他国务院铁路、交通、民用航空、水利和其他有关专业主管部门负责分别制定铁路有关专业主管部门负责分别制定铁路、公路、港、公路、港口、码头、机场、水工程和其他专业建设工程的口、码头、机场、水工程和其他专业建设工程的抗震设计规范抗震设计规范。编辑课件防震减灾法防震减灾法的颁布的颁布(4)(4)(3)(3)建设工程建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计规范进行抗震设计,并按照抗震设计进
9、行施工。并按照抗震设计进行施工。(4)(4)根据震情和震害预测结果根据震情和震害预测结果,国务院地震行国务院地震行政主管部门和县级以上地方人民政府负责管理政主管部门和县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构地震工作的部门或者机构,应会同同级有关部应会同同级有关部门门编制防震减灾规划编制防震减灾规划,报本级人民政府批准后报本级人民政府批准后实施。实施。编辑课件城市防震减灾城市防震减灾(1)地震、工程、管理的密切结合地震、工程、管理的密切结合城市化城市化-社会财富加大社会财富加大 相互依存关系多相互依存关系多,救灾必需救灾必需 (生命线工程生命线工程,基础设施基础设施)抗震能力不足抗震能
10、力不足防震减灾要求的发展防震减灾要求的发展 七十年代七十年代-抗震鉴定加固抗震鉴定加固(大中城市、工厂企业大中城市、工厂企业)九十年代九十年代-整个城市或地区整个城市或地区,全部承灾体全部承灾体 全部损失全部损失(伤亡、直接与间接经济损失伤亡、直接与间接经济损失)减灾措施减灾措施 地理信息系统地理信息系统(GIS)编辑课件城市防震减灾城市防震减灾(2)-工作内容工作内容地震作用估计承灾体震害损失预测应急救灾与 恢复重建改变承灾体 减灾措施风险经济决策分析承灾体的薄弱环节震害预测与评估震害预测与评估防震减灾决策防震减灾决策地理信息系统地理信息系统 GIS 及其他及其他编辑课件承灾体承灾体(1)承
11、灾体的范围承灾体的范围 人为环境人为环境-人、社会和经济环境、工程环境人、社会和经济环境、工程环境 中的各个组成部分中的各个组成部分 自然环境自然环境-地形地貌、地震、地质、山川地形地貌、地震、地质、山川承灾体的破坏等级承灾体的破坏等级D承灾体的功能损失承灾体的功能损失=地震作用地震作用Y 承灾体功能承灾体功能R 功能功能:完好完好 可正常使用可正常使用 修后使用修后使用 不可修不可修 倒塌倒塌 R(承灾体功能承灾体功能):R1 R2 R3 R4 地震作用地震作用Y:Y1 Y2 Y3 Y4 Y5破坏等级破坏等级D:完好完好 轻微轻微 中等中等 严重严重 毁坏毁坏编辑课件承灾体承灾体(2)承灾体
12、清单承灾体清单 各项的详细分类各项的详细分类 承灾体的调查承灾体的调查 现场单体调查现场单体调查-重要项目重要项目 现场抽样调查现场抽样调查-一般项目一般项目 资料收集资料收集-次要项目次要项目基本资料的收集基本资料的收集 各项图件各项图件-数字化地理图数字化地理图(包括街区图包括街区图,工工 程分布图程分布图,地质图地质图)及其数据库及其数据库编辑课件承灾体承灾体(3)承灾体易损性承灾体易损性(抗震能力抗震能力)的估计的估计 -概率矩阵概率矩阵:在给定地震作用在给定地震作用Y Y时时,发生破坏等级发生破坏等级D D的概率的概率PDPDYY 估计方法估计方法:经验法经验法 PDPD II 简化
13、分析法简化分析法 PDPD YY 弹塑性分析法弹塑性分析法 PDPDS(T)S(T)估计步骤估计步骤:分类平均估计分类平均估计 现场资料修正现场资料修正 编辑课件易损性矩阵估计的解析方法易损性矩阵估计的解析方法(Kircher,et al.1997,Earthquake Spectra,v.13,n.4)Y(Dy,Ay)U(Du,Au)A破坏等级破坏等级 完好完好 轻微轻微 中等中等 严重严重 毁坏毁坏位移位移 D编辑课件震害预测震害预测震害预测震害预测 SH+VULDL(SH+VULDL(原生原生;直接与间接直接与间接;伤亡与经济伤亡与经济)间接经济损失间接经济损失 间接经济损失的估计方法间
14、接经济损失的估计方法:Y(K,L)=AK Y(K,L)=AK L L Y/Y=Y/Y=K/K+K/K+L/LL/L Y Y为一系统的产出为一系统的产出,K,K和和L L为其资本和人力投入为其资本和人力投入 编辑课件防震减灾措施防震减灾措施1.1.分析承导致严重灾害的分析承导致严重灾害的薄弱环节薄弱环节2.,2.,建立震害预测与减灾的建立震害预测与减灾的电脑数据库电脑数据库及及分析、管分析、管 理、显示和决策支持系统理、显示和决策支持系统,供管理部门使用。供管理部门使用。3.3.提出伤员的疏散和救护、日用品的供给、交通提出伤员的疏散和救护、日用品的供给、交通 路线的堵塞和通路等路线的堵塞和通路等
15、减灾措施减灾措施。4.4.都是在以都是在以ARC/INFOARC/INFO或或MAPINFOMAPINFO为工作平台的为工作平台的 地理信息系统地理信息系统(GIS)(GIS)上进行上进行编辑课件地震危险性分析与地震动估计地震危险性分析与地震动估计地震学家与工程师的密切合作地震危险性分析地震危险性分析 地震危险性分析地震危险性分析-综合概率法综合概率法,混合法混合法 地震动区划图地震动区划图-中、美两国现状中、美两国现状 美国新区划图美国新区划图(1997):(1997):混合型的混合型的(1)(1)最大考虑地震最大考虑地震(max.considered earthquake)(max.con
16、sidered earthquake)用于设计用于设计;(2)(2)按区划图进行设计时按区划图进行设计时,可使各个地区在受到超过设计地震可使各个地区在受到超过设计地震 动时具有近乎同等的防御水平动时具有近乎同等的防御水平;(3)(3)以概率性的和确定性的地震危险性分析两种结果为基础以概率性的和确定性的地震危险性分析两种结果为基础;(4)(4)区划图采用反应谱坐标为参数区划图采用反应谱坐标为参数编辑课件美国地震活动性差异的处理美国地震活动性差异的处理1.以以50年超越概率年超越概率10%的设计地震动的的设计地震动的1.5 倍为防倒塌设计目标倍为防倒塌设计目标 美国西岸地震活动性频繁美国西岸地震活
17、动性频繁,而其中东部较少而其中东部较少 0.2g(10%/50年年)0.2g(10%/50年年)0.3g(2%/50年年)0.24g(2%/50年年)0.3g(1%/100年年)2.近发震断层设计地震动按确定性法估计近发震断层设计地震动按确定性法估计编辑课件新技术新理论的应用新技术新理论的应用(1)1.功能设计的原则和方法功能设计的原则和方法 工程本身抗倒塌的安全与所在系统的安全工程本身抗倒塌的安全与所在系统的安全 使用、修理、人身安全多功能设计原则使用、修理、人身安全多功能设计原则 投入投入-效益分析的设计原则效益分析的设计原则 以功能和后果为依据的设计原则以功能和后果为依据的设计原则2.高
18、新信息技术的应用高新信息技术的应用 地理信息系统地理信息系统(GIS)、全球定位系统、全球定位系统(GPS)、遥感技术、遥感技术(RS)信息获取与传递、数字地图、实时计算分析、运筹决策、应信息获取与传递、数字地图、实时计算分析、运筹决策、应急处置、诊断监控、音象图文动态显示急处置、诊断监控、音象图文动态显示编辑课件新技术新理论的应用新技术新理论的应用(2)3.智能材料、结构的监测与控制智能材料、结构的监测与控制 智能材料与智能传感器和执行器、监测结构的性能变化和损伤智能材料与智能传感器和执行器、监测结构的性能变化和损伤 主动控制结构反应、实时反应灾情并作出减灾措施主动控制结构反应、实时反应灾情
19、并作出减灾措施 我国的研究工作急待加强我国的研究工作急待加强4.试验手段的更新换代试验手段的更新换代 数字宽频高动态范围的强地震动观测急待普遍开展数字宽频高动态范围的强地震动观测急待普遍开展 模拟地震动振动台与联机多点激振相结合的试验方法模拟地震动振动台与联机多点激振相结合的试验方法 我国的试验设备急待更新我国的试验设备急待更新编辑课件几点建议几点建议1.继续加强城市和区域防震减灾的研究和实践继续加强城市和区域防震减灾的研究和实践2.运用成熟的经验和知识提高工程抗震能力运用成熟的经验和知识提高工程抗震能力 规范的及时更新、吸收成熟经验和理论成果规范的及时更新、吸收成熟经验和理论成果3.争取提高社会各界参与抗震工作争取提高社会各界参与抗震工作 设计者参加科研设计者参加科研,科研者有设计经验科研者有设计经验;大企业与社会参与开发大企业与社会参与开发4.统筹安排科研投入统筹安排科研投入,改善科研装备改善科研装备 大力开展强地震的工程观测大力开展强地震的工程观测 利用已有条件开展振动控制和破坏机理的研究利用已有条件开展振动控制和破坏机理的研究 重点支持几个科研单位重点支持几个科研单位,带动全面发展带动全面发展
