中南大学结构抗震原理第1章.ppt

第一章抗震设计的基本知识和基本要求 1 2地震的一些基本概念 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 地震是一种自然现象 地球上每天都在发生地震 一年约有500万次 其中约5万次人们可以感觉到 能造成破坏的约有1000次 7级以上的大地震平均一年有十几次 什么是地震 earthquake 什么叫震源 震中 震中距 地球内部发生地震的地方叫震源 source 震源在地面上的投影点称为震中 epicentre 震中及其附近的地方称为震中区 epicentrearea 从震中到地面上任何一点的距离称为震中距 epicentredistance 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 地震波分为体波和面波 横波特点 周期长 振幅大 波速慢 100 800m s 纵波特点 周期短 振幅小 波速快 200 1400m s 面波比体波衰减慢 振幅大 周期长 传播远 建筑物破坏主要由面波造成 杂波 P波开始 S波开始 面波开始 地震波 earthquakewave 预报和预警 地震分类 一 按地震成因分类 天然地震包括构造地震 火山地震 陷落地震 1 构造地震 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 92 的地震发生在地壳中 其余的发生在地幔上部 2 火山地震 由于火山作用 如岩浆活动 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 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 3 陷落地震 由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震 这类地震的规模比较小 次数也很少 人工地震 因人为因素直接造成的地震是人工地震 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力 有时也会诱发地震 1962年3月19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6 1级 二 按震源深浅分类 浅源地震 震源深度小于60千米的称为浅源地震 全世界85 以上的地震都是浅源地震 中源地震 震源深度在60至300千米的称为中源地震 深源地震 震源深度在300千米以上的称为深源地震 浅源地震波及范围小 但破坏力大 深源地震波及范围大 但破坏力小 2002年6月29日晨1 20发生于吉林的7 2级地震 震源深度为540km 无破坏 目前有记录的最深震源达720公里 地震分类 一 按地震成因分类 1960年2月29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5 8级地震 深度为3km 震中破坏极为严重 但破坏仅局限在震中8km内 1 3震级与烈度 一 地震震级 magnitude 1 定义 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 反映一次地震释放能量大小的等级 用M表示 式中A表示标准地震仪距震中100km纪录的最大水平地动位移 单位为微米 Richter震级或里氏震级或地方震级 2 震级与能量的关系 一个6级地震相当于一个两万吨级的原子弹 能量E的单位 尔格 1尔格 面波震级 体波震级 矩震级 3 按震级的地震分类 微震 2级以下人感觉不到 有感地震 2 4级人有感觉 破坏性地震 5级以上有破坏 强烈地震 7级以上有破坏 特大地震 8级以上有破坏 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 破坏力不一定就小 二 地震烈度 intensity 在同一地震的影响下 各地烈度不同 地震烈度不仅取决于地震本身的大小 同时还受震源处岩层错动的方式 震源深度 震中距离 地震波的传播介质 表土性质 地下水埋藏深度 以及建筑物的动力特性 建筑材料 设计标准 施工质量和维护情况等许多条件的综合影响 1 定义及影响因素 地震时一定地点的地面震动强烈程度的尺度 是指该地点周围一定范围内平均水平而言 2 地震烈度表 地震烈度表是评定烈度的标准和尺度 我国在1980年制定了 中国地震烈度表 中国地震烈度表 将地震烈度分为1 12度 烈度是在还没有地震动观测仪器以前 地震动强弱的评定不得不以宏观现象为依据的物理量 它以人的感觉 物体的反应 各种结构的破坏以及地表破坏为标准 不同的国家有不同的烈度表 采用的标准不同 所分的级别也不相同 缺点 震害指数 1 5度 以人的感觉为主6 10度 以房屋震害为主10 12度 以地表现象为主个别 10 以下少数 10 50 多数 50 70 大多数 70 90 普遍 90 以上 3 基本烈度 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 相当于475年一遇的最大地震的烈度 各地区的基本烈度由 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 确定 下图是中国地震烈度区划图 基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度 中国地震烈度区划图 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度称为设防烈度 规范规定 一般情况下 可采用 中国地震动参数区划图 中的地震基本烈度 对已编制抗震设防区划的城市 可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防 4 设防烈度 设防烈度的取值依据 规范规定 抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计 规范附录中列出了我国主要城镇的抗震设防烈度 如 黑龙江省 1 抗震设防烈度为7度 设计基本地震加速度值为0 10g 绥化 罗北 泰来 2 抗震设防烈度为6度 设计基本地震加速度值为0 05g 哈尔滨 7个市辖区 齐齐哈尔 7个市辖区 注 全省县级及县级以上设防城镇 设计地震分组均为第一组 建筑所在地区在设计基准期 50年 内出现的频度最高的烈度 也称为常遇烈度 小震烈度 其超越概率为63 2 重现期为50年 5 多遇烈度 6 罕遇烈度 建筑所在地区在设计基准期 50年 内具有超越概率2 3 的地震烈度 也称为大震烈度 重现期约为2000年 1 5地震地面运动的一般特征 地震动三要素 幅值 最大加速度 最大速度及最大位移等 频谱特性持续时间 地震地面运动或地震动 groundmotion 是由震源释放出来的地震波引起的地表的振动 是地震与结构抗震的桥梁 强震观测 1 6地震的破坏作用 震害现象 由地震的原生现象如地震断层错动 以及地震动引起的强烈地面振动所造成的灾害 主要有 1 地面破坏如地面裂缝 错动 塌陷 喷水冒砂等 一 直接灾害 2 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 2 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 2 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 2 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 3 山体等自然物的破坏 如山崩 滑坡等 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 1 火灾由震后火源失控引起 1923年日本关东地震 东京市内227处起火 33处未能扑灭造成火灾蔓 旧市区烧毁约50 横滨市烧毁80 死亡10万 主要的次生灾害有 2 水灾 由水坝决口或山崩拥塞河道等引起 3 毒气泄漏 由建筑物或装置破坏等引起 4 瘟疫 由震后生存环境的严重破坏而引起 5 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 时间 2004年12月20日事件 四十年来最强地震 九级地震 在苏门答腊岛附近海底爆发 并引发海啸 数十亿吨重海水 高达十米的海浪 以喷气式飞机的速度在印度洋扩散 范围 海啸波及分布两大洲的十二个国家 印度尼西亚 斯里兰卡 印度 泰国 马尔代夫 马来西亚 孟加拉 缅甸 索马里 坦桑尼亚 塞舌尔 肯尼亚 损失 印度尼西亚的亚齐省距离震中最近 损失最重 一些村庄被海浪整个卷走 班达亚齐大部分被毁 在泰国 游人聚集的沿海旅游胜地一片废墟 从斯里兰卡到印度南部 乃至东非 沿海村庄都被夷为平地 印度洋大海啸 死亡人数 据各国官方权威统计 至少21 6万人在这场灾难中丧生或失踪 联合国提供的数字是22 3万人 由于许多遇难者遗体被海水冲走和统计方式的问题 精确统计数字难以做出 重建 联合国报告称 允诺捐赠的136亿美元中的75 已经到位 重建工作已经开始 但救援组织透露 80 的难民仍居住在帐篷或其他暂居点 预防 受灾各国政府已经迅速做出承诺 建立全面的灾害早期预警系统和加强国际沟通 以避免悲剧重演 但是一年后这个系统仍然不完善 一些国家已经开始着手各自的防灾计划 印度洋大海啸 三 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 4 结构构件连接支撑失效 5 地基失效 6 非结构构件破坏