建筑结构抗震设计第一章地震的一些基本概念-2

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。目前记录到的世界上最大地震是8.9级，发生于1960年5月22日的智利地震。什么是地震？什么叫震源、震中、震中距？地球内部发生地震的地方叫震源；震源在地面上的投影点称为震中；震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区；从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。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地震天然地震人工地震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。---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震地震天然地震人工地震二.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。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。地震波分为体波和面波。体波横波（S波）纵波（P波）面波瑞利波乐甫波横波特点: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§1.3震级与烈度一、地震震级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。反映一次地震本身大小的等级，用M表示AMlog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。2.震级与能量的关系ME5.18.11log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=）J710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，除了震级、震中距外，还与震源深度、地质构造和地基条件等因素有关。1.定义及影响因素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。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。无感1室内个别静止中的人感觉2悬挂物微动门、窗轻微作响室内少数静止中的人感觉3悬挂物明显摆动，器皿作响门、窗作响室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数人梦中惊醒43（2-4）31（22-44）不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人梦中惊醒56（5-9）63（45-89）河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏——个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝惊惶失措，仓皇逃出613（10-18）125（90-177）河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏——局部破坏开裂，但不妨碍使用大多数人仓皇逃出725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏——结构受损，需要修理摇晃颠簸，行走困难850（36-71）500（354-707）干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏——墙体龟裂，局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人可能摔跤9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌——大部倒塌，不堪修复骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁灭11地面剧烈变化，山河改观12个别：10%以下少数：10%——50%多数：50%——70%大多数：70%——90%普遍：90%以上速度加速度其它现象一般房屋人的感觉烈度2/smmsmm/二、地震烈度1.地震烈度定义及影响因素2.地震烈度表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。用Ib表示。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。（下图是原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，用Id表示。）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二、地震烈度1.地震烈度定义及影响因素2.地震烈度表3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）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，用Is表示。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。4.设防烈度二、地震烈度1.地震烈度定义及影响因素2.地震烈度表3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）三、地震烈度、震级与地震影响的关系（1）5.0-5.4级地震，震中烈度多为六度，其面积小于500平方公里。（2）5.5-5.9级地震，震中烈度多为七度，其面积不超过200平方公里；六度区面积也只有数百平方公里。（3）6.0-6.4级地震，震中烈度多数为八度，其面积几十平方公里；七度区不超过200平方公里，六度区数百平方公里，如震中烈度为七度，则与5.5-5.9级地震结果相同。（4）6.5-6.9地震，震中烈度一半为八度，结果与6.0-6.4级地震一样；另一半为九度，其面积小于100平方公里，八度区不超过500平方公里，七度区则在1500平方公里以内。（1）5.0-5.9级地震造成人员伤亡者占24%。而仅引起人员死亡的地震更少，只占11.5%。一次5级多地震中死亡人数最多为117人，而死亡29人以上的地震都发生在夜间。（2）6.0-6.9级地震有43%造成人员伤亡，而只有人员死亡仅占35%，一次地震死亡人数最多为600人。震级与伤亡的关系§1.4设计地震分组请思考：图中的两座建筑在经历不同周期特点的地震作用下，那座建筑更易破坏？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。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物的震害比中小级震级近震中距的情况严重的多。设计地震分三组对于Ⅱ类场地，第一、二、三组的设计特征周期分别为：0.35s、0.40s、0.45s.黑龙江省各地震设防地区均属第一组。6度近震6度远震7度近震7度远震§1.4设计地震分组§1.5地震地面运动的一般特征1.地面运动最大加速度2.地面运动的周期3.强震的持续时间地面运动的一般特征可用地面运动加速度记录曲线来说明。§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，以及地震波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；4、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；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.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5、地基失效6、非结构构件破坏4、结构构件连接支撑失效三、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