抗震结构设计01.

第一章绪论地震与地震动1绪论地震活动性地震震害结构的抗震设防第一章绪论1.1地震与地震动1.1地震与地震动1.1.1地震及其成因按成因：(1)构造地震：由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂而引起的地震。构造地震破坏性大，影响范围广。(2)火山地震：由于火山爆发，岩浆猛烈冲出地面而引起的地震。这类地震在我国很少见。(3)陷落地震：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。这类地震的震级很小，造成的破坏也很小。(4)诱发地震：由于水库蓄水或深井注水等引起的地震。第一章绪论1.1地震与地震动构造地震的发生与发展地震序列：在一定时间内（一般是几十天至数月）相继发生在相邻地区的一系列大小地震称为地震序列。主震：在某一地震序列中，其中最大的一次地震叫主震。前震：在主震之前发生的地震。余震：在主震之后发生的地震。第一章绪论1.1地震与地震动按主震震级是否突出：(1)主震型地震：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的叫主震型。(2)群震型或多发型地震：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的叫群震型。(3)孤立型或单发型地震：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一次释放出来的叫孤立型。据统计，上述三种类型地震中主震型地震占60％，群震型地震占30％，单发型地震占10％。第一章绪论1.1地震与地震动按震源的深浅不同：(1)浅源地震：震源深度在70km以内，一年中全世界所有地震释放能量的约85%来自浅源地震。(2)中源地震：震源深度在70－300km，一年中全世界所有地震释放能量的约12%来自中源地震。(3)深源地震：震源深度超过300km，一年中全世界所有地震释放能量的约3%来自中源地震。震源：断层形成的地方，即大量释放能量的地方。震源不是一个点，而有一定的范围和深度。震中：震源正上方的地面位置。第一章绪论1.1地震与地震动1.1.2地震波地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，这就是地震波。体波(1)纵波：由震源向外传播的疏密波，其介质质点的振动方向与波的前进方向一致。特点：周期短，振幅小。(2)横波：由震源向外传播的剪切波，其介质质点的振动方向与波的前进方向垂直。特点：周期较长，振幅较大。第一章绪论1.1地震与地震动根据弹性理论，纵波的传播速度大约为横波的1.67倍，说明纵波的传播速度快，因此也把纵波叫初波，横波叫次波。面波：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。周期长，振幅大，比体波衰减慢，能传播到很远的地方。面波包括：瑞雷波和洛夫波第一章绪论1.1地震与地震动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、P波），接着是横波（次波、S波），面波到达的最晚。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，造成的危害也最大。地震波记录图第一章绪论1.1地震与地震动1.1.3地震强度（通常用震级和烈度反映）震级：表示一次地震本身强弱程度的大小和尺度。里氏震级：式中A是标准地震仪（周期0.8s，阻尼系数0.8，放大倍数2800倍的地震仪）在距震中100km处记录的以微米为单位的最大水平地动位移（单振幅）。logMA震级与地震释放能量E之间存在关系：lg11.81.5EM即震级每差一级，地震释放的能量相差32倍。地震按震级大小分为：大震微震有感地震破坏性地震特大地震2级4级5级7级8级第一章绪论1.1地震与地震动地震烈度指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。烈度主要与震中距离、地震大小、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。地震烈度表为评定地震烈度，需要建立一个标准，这个标准就是地震烈度表。它以描述震害宏观现象为主，即根据建筑物的破坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、家具的动作反应等进行区分。日本采用8个等级的地震烈度表。一些欧洲国家采用10度划分的地震烈度表。我国和世界上大多数国家都采用12度划分的地震烈度表。见附表。第一章绪论1.1地震与地震动1.1.4地震区划与地震影响地震烈度区划图（地震危险性分析概率方法）地震基本烈度：在50年期限内，一般场地条件下可能遭遇超越概率为10％的地震烈度值。一般情况下，抗震设防烈度可采用我国地震烈度区划图的地震基本烈度或与《抗震规范》设计基本地震加速度对应的烈度值。常用术语：(1)震源深度(2)震中距(3)震源距(4)极震区(5)等震线第一章绪论1.2地震活动性1.2地震活动型1.2.1世界地震活动性地球上的4个主要地震带：(1)环太平洋地震带全球约80％浅源地震和90％的中深源地震，以及几乎所有的深源地震都集中在这一地带。(2)欧亚地震带除分布在环太平洋地震带的中深源地震外，几乎所有的其他中深源地震和一些大的浅源地震都发生在这一地震活动带。(3)沿北冰洋、大西洋和印度洋中主要山脉的狭窄浅震活动带(4)地震活跃的断裂谷第一章绪论1.2地震活动性世界地震震中分布略图第一章绪论1.2地震活动性1.2.2我国地震活动性我国大致可划分为6个地震活动区：(1)台湾及其附近海域(2)喜马拉雅山脉活动区(3)南北地震带(4)天山地震活动区(5)华北地震活动区(6)东南沿海地震活动区我国的2条主要地震带：(1)南北地震带(2)东西地震带第一章绪论1.2地震活动性我国境内震级大于或等于6的强震震中分布第一章绪论1.2地震活动性1.2.2近期世界地震活动性时间地点震级震害1999.8土耳其西北部7.415000多人死亡1999.11土耳其7.2近1000人死亡，5000多人受伤1999.9.21台湾省中部7.32000多人死亡2001.1.26印度西部7.9超过两万人死亡，16万人受伤2001.2萨尔瓦多6.6827人死亡2003.2.24中国新疆6.8268人死亡2003.5.21阿尔及利亚北部6.2近2300人死亡，1万余人受伤2003.12.26伊朗东南部克尔曼省巴姆地区6.3至少3万人死亡，5万多人受伤，巴姆古城70％的住宅被夷为平地，有2500多年历史的著名砖体建筑巴姆古城堡基本坍塌2004.2.24摩洛哥北部6.5628人死亡、926人受伤，15万余人无家可归2004.10.23日本新潟县6.8至少35人死亡、2000多人受伤2004.12.26印度尼西亚苏门答腊岛附近海域9引发的海啸波及东南亚和南亚数个国家，造成17.4万多人死亡，10.6万人下落不明，11个国家的150多万人流离失所第一章绪论1.2地震活动性1999年9月21日，台湾省中部地震第一章绪论1.2地震活动性2001年1月26日，印度大地震第一章绪论1.3地震震害1.3地震震害1.3.1概述地表破坏：主要有山石崩裂、滑坡、地面裂缝、地陷和喷水冒砂等。工程结构的破坏：(1)承重构件承载力不足或变形过大造成的破坏。(2)结构丧失整体性而造成的破坏。(3)地基失效引起的破坏。次生灾害造成的破坏：地震造成的次生灾害有水灾、火灾、毒气污染、滑坡、泥石流和海啸等，由此引起的灾害也相当严重。第一章绪论1.3地震震害地震造成的破碎带，引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表破坏第一章绪论1.3地震震害座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁第一章绪论1.3地震震害建筑物倒塌第一章绪论1.3地震震害楼房底层空旷，结构不合理，房屋整体倾斜，二楼成了一楼第一章绪论1.3地震震害地震时河床变形，导致跨河公路桥梁跨塌第一章绪论1.3地震震害地震后水坝被震塌第一章绪论1.3地震震害建筑物倾斜、倒塌第一章绪论1.3地震震害工厂倒塌第一章绪论1.3地震震害1.3.2工程地质条件对震害的影响工程地质条件对建筑物的震害有较大影响，设计时应按抗震设计原则和要求选择建筑场地局部地形条件：孤立突出的山梁、山包、条状山嘴、高度差较大的台地、陡坡及河道岸边等，均对建筑物的抗震不利。局部地质构造：（主要指断层）(1)发震断层具有潜在地震活动的断层。多数浅源地震均与发震断层的活动有关。(2)非发震断层与地震活动没有成因联系的一般断层，在地震作用下不会产生新的错动。地下水位：水位越浅震害越重。地下水位深度在5m以内时，对震害影响最明显。第一章绪论1.4结构的抗震设防1.4结构的抗震设防1.4.1抗震设防的目标抗震设防：对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震构造措施。抗震设防烈度：一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，应按国家规定权限审批或颁发的文件（图件）执行。一般采用国家地震局颁发的地震区划图中规定的基本烈度。3个地震烈度水准：(1)多遇烈度（众值烈度）(2)基本烈度(2)罕遇烈度f(x)2％1度1.55度10％63.2％概率密度函数烈度罕遇烈度（大震）基本烈度众值烈度（小震)6.4598765第一章绪论1.4结构的抗震设防抗震设防目标：“小震不坏，中震可修，大震不倒”(1)在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损或不需修理仍可继续使用；(2)在遭受本地区规定的设防烈度（基本烈度）的地震影响时，建筑物（包括结构和非结构部分）可能有一定损坏，但不危及人们生命和生产设备安全，经一般修理或不需修理仍可继续使用；(3)在遭受高于本地区设防烈度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。地震烈度多遇烈度（小震）基本烈度罕遇烈度（大震）建筑物弹性弹塑性严重破坏，但不至于倒塌第一章绪论1.4结构的抗震设防1.4.2建筑结构抗震设计方法二阶段设计方法以实现3个烈度水准的抗震设防要求第一阶段设计：第一、二水准众值烈度承载力、变形验算第三水准概念设计，构造措施对大多数结构，一般可只进行第一阶段的设计。第二阶段设计：第三水准罕遇烈度结构弹塑性层间变形验算对少部分结构，如有特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构，除了应进行第一阶段的设计外，还要进行第二阶段的设计。第一章绪论1.4结构的抗震设防1.4.3抗震设计的基本要求概念设计根据地震灾害和工程经验总结形成的基本原则和设计思想，是进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。建筑物的抗震设防类别：抗震设防类别定义抗震设计抗震作用抗震措施甲类建筑地震破坏后对社会有严重影响，对国民经济有巨大损失或有特殊要求的建筑物较本地区设防烈度高一度采用已类建筑地震中使用功能不能中断或需迅速恢复的建筑物，以及地震破坏后对社会有重大影响，对国民经济有重大损失的建筑物按本地区的设防烈度确定设防烈度为6～8度时高一度采用，9度时可适当提高，地基基础一般不提高丙类建筑地震破坏后对社会有一般影响，对国民经济有一般损失的建筑物，以及其他不属于甲、乙、丙、丁类的建筑物按本地区设防烈度采用丁类建筑地震破坏后对社会影响轻微，对国民经济损失轻微，且不影响其他甲、乙、丙类建筑的建筑物一般按本地区设防烈度采用设防烈度为7～9度时可降低一度采用，为6度时可不降低第一章绪论1.4结构的抗震设防抗震设计的基本要求(1)建筑场地(2)地基和基础(3)建筑物的平面和立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀。(4)抗震结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；宜有多道抗震设防；应有必要的承载力、良好的变形能力和耗能能力；宜有合理的刚度和承载力分布。(5)结构构件延性与整体性。(6)非结构构件与主体结构有可靠的连接与锚固。(7)材料和施工质量(8)隔震与消能