建筑结构抗震课件.ppt

第一章第一章 绪论绪论 1.1 地震与地震动 1.2 地震震级与地震烈度 1.3 地震灾害概说 1.4 工程抗震设防 1.5 抗震设计的总体要求 1 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 1.1 地震与地震动地震与地震动 概述概述 1.1.1 1.1.1 地震类型与成因地震类型与成因 1.1.2 1.1.2 地震波地震波 1.1.3 1.1.3 地震动地震动 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 概述概述 地震是一种自然现象。据统计，地球每年平均发生500万次左右的地震，其中，5级以上的强烈地震约1000次左右。如果强烈地震发生在人类聚居区，就会造成地震灾害。为了抗御与减轻地震灾害，有必要进行建筑工程结构的抗震分析与抗震设计。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 地壳地壳由各种不均匀的岩石组成。由各种不均匀的岩石组成。地球的构造地球的构造 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 世界上绝大部分的地震都世界上绝大部分的地震都发生在这一薄薄的地壳内。发生在这一薄薄的地壳内。（地壳岩石长期积累的变性在（地壳岩石长期积累的变性在瞬间内转换为动能而产生地震）瞬间内转换为动能而产生地震）地面为沉积岩，地壳地面为沉积岩，地壳上部为花岗岩岩层，地壳上部为花岗岩岩层，地壳下部为玄武岩岩层（海洋下部为玄武岩岩层（海洋下只有玄武岩岩层）。下只有玄武岩岩层）。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 地幔地幔主要有质地坚硬的橄榄岩组成。主要有质地坚硬的橄榄岩组成。地幔是地壳运动的根源，其原因：地幔是地壳运动的根源，其原因：由于地球内部放射性物质不断释放能量，由于地球内部放射性物质不断释放能量，地球内部的温度也随深度的增加而升高，地下地球内部的温度也随深度的增加而升高，地下200Km200Km到到700Km700Km其温度由其温度由600600升至升至2000 2000 ，在这一范围内的地幔中存在着一个厚约几百公在这一范围内的地幔中存在着一个厚约几百公里的软流层。因温度分布不均匀，就发生了地里的软流层。因温度分布不均匀，就发生了地幔内部物质的对流；另外地球内部的压力也是幔内部物质的对流；另外地球内部的压力也是不均衡的，在地幔上部约不均衡的，在地幔上部约900MPa,900MPa,地幔中部为地幔中部为3700MPa3700MPa。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 地核是地球的核心，分为：地核是地球的核心，分为：（观测发现：地震横波不能通（观测发现：地震横波不能通 过外核（即不能通过液体）。过外核（即不能通过液体）。外核（厚外核（厚2100Km2100Km）处于液态）处于液态 内核（厚内核（厚1400Km1400Km）处于固态）处于固态 地核主要构成物质是镍、铁。地核主要构成物质是镍、铁。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 1.1.1 地震类型与成因地震类型与成因 按其成因分按其成因分 构造地震构造地震:由于地球内部岩层构造变化引起的地震。由于地球内部岩层构造变化引起的地震。分布最广，危害最大。分布最广，危害最大。火山地震火山地震：由于火山爆发，岩浆猛烈冲出地面起。：由于火山爆发，岩浆猛烈冲出地面起。(我国没有，日本有我国没有，日本有)。陷落地震陷落地震：由于地表或地下岩层突然发生大规模的陷落：由于地表或地下岩层突然发生大规模的陷落 和崩塌所引起小范围的地面震动。和崩塌所引起小范围的地面震动。诱发地震诱发地震：由于水库蓄水或深井注水等引起的地面震动。：由于水库蓄水或深井注水等引起的地面震动。在工程抗震设计中仅考虑在工程抗震设计中仅考虑构造地震构造地震的设防问题的设防问题 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 构造地震的成因和分布成因：构造地震的成因和分布成因：断层说断层说 在自然界，大规在自然界，大规模的破裂面被称为地模的破裂面被称为地质断层。一条断层的质断层。一条断层的两侧可以逐渐地并难两侧可以逐渐地并难以察觉地互相滑过；以察觉地互相滑过；也可以突然破裂，以也可以突然破裂，以地震形式释放能量。地震形式释放能量。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 犹他州喀那布附近的切过岩层的小而清晰的正断层犹他州喀那布附近的切过岩层的小而清晰的正断层 断层学说的佐证 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 -来自以色列来自以色列 的精彩实例的精彩实例 原来水平的刚性岩石原来水平的刚性岩石 层在长时期作用的构层在长时期作用的构 造力挤压下褶皱造力挤压下褶皱 断层学说的佐证 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 板块说：板块说：大陆漂移假说：它是德国气象学家魏格纳（大陆漂移假说：它是德国气象学家魏格纳（WegenerWegener）(1880(188019301930年年)在讲课中提出来的。在讲课中提出来的。这一假说在约这一假说在约1010年时间内没有受到地质界的重视。在年时间内没有受到地质界的重视。在19221922年年2 2月月1616日有一篇评述魏格纳的书的一无人署名的短文，日有一篇评述魏格纳的书的一无人署名的短文，发表于著名的科学杂志发表于著名的科学杂志自然自然上，说上，说“该书直接应用了物该书直接应用了物理学原理，但遭到许多地质学家的强烈反对理学原理，但遭到许多地质学家的强烈反对”。魏格纳假定一个超级大陆于魏格纳假定一个超级大陆于3 3亿年前破裂，其碎块漂移出亿年前破裂，其碎块漂移出去形成现今的大陆。作为证据，他指出不同大陆的大型地质去形成现今的大陆。作为证据，他指出不同大陆的大型地质构造，如非洲西海岸和南美的东海岸似乎可以吻合。这一原构造，如非洲西海岸和南美的东海岸似乎可以吻合。这一原理能够解释许多地质学问题，在以后几十年代中成为辩论的理能够解释许多地质学问题，在以后几十年代中成为辩论的主要焦点。主要焦点。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 由洋中脊，海沟和转换断层构成边界的主要构造板块由洋中脊，海沟和转换断层构成边界的主要构造板块 美洲板块，欧亚板块，印澳板块，太平洋板块，南极洲板块等美洲板块，欧亚板块，印澳板块，太平洋板块，南极洲板块等 板块学说的佐证 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 2020世纪强震分布世纪强震分布我国是地震活动强烈的国家我国是地震活动强烈的国家板块学说的佐证 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 震源震源：地下地震的发源处：地下地震的发源处地球内部断层错动地球内部断层错动 并辐射出地震波的部位。并辐射出地震波的部位。（震源不是一个点，而是有一定的深度和范围）（震源不是一个点，而是有一定的深度和范围）浅源地震浅源地震60km300km300km 1.1.2 地震波地震波 按震源深浅，地震又可分为：按震源深浅，地震又可分为：第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 震中、震中距、等震线震中、震中距、等震线 垂直于震源的地表为震中垂直于震源的地表为震中 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 体波：体波：纵波纵波：P波，为压缩波波，为压缩波，速度快，产生颠簸。，速度快，产生颠簸。vp=1.67vs 横波横波：S波，波，vs为剪切波，速度稍慢，产生摇晃。为剪切波，速度稍慢，产生摇晃。地震P波(纵波)和S波(横波)运行时弹性岩石运动的形态 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 勒夫波和瑞利波传播过程中近地表岩石的运动 面波面波：有勒夫波和瑞利波，有勒夫波和瑞利波，vR=vL=0.9vs vR=vL=0.9vs，能量大，能量大，破坏大，产生颠簸摇晃。破坏大，产生颠簸摇晃。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 （横波）（纵波）（面波）地震波记录图地震波记录图 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 1.1.3 地震动地震动 为什么地震时人的感觉是先颠后晃？为什么地震时人的感觉是先颠后晃？由地震波传播所引发的地面振动，通常称为地震动。地震时，震中及其附近的人们先感觉到上下颠簸，然地震时，震中及其附近的人们先感觉到上下颠簸，然后感到前后或左右摇晃。这是因为地震发生时，地震波主后感到前后或左右摇晃。这是因为地震发生时，地震波主要有两种，一种是纵波，它传播的速度快，可达要有两种，一种是纵波，它传播的速度快，可达5 56Km/6Km/秒；另一种是横波，它的速度较慢，达秒；另一种是横波，它的速度较慢，达3 34 Km/4 Km/秒。因为秒。因为纵波先到，使人们产生上下颠簸的感觉；而横波后到，让纵波先到，使人们产生上下颠簸的感觉；而横波后到，让人们感到水平摇晃，对建筑物的破坏主要是横波。人们在人们感到水平摇晃，对建筑物的破坏主要是横波。人们在感觉到“颠”的时候，要马上就地避震，因为大的破坏力感觉到“颠”的时候，要马上就地避震，因为大的破坏力马上就要到了。马上就要到了。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 海啸是一种灾难性的海浪，通常由震源在海底下海啸是一种灾难性的海浪，通常由震源在海底下5050千米以内、里氏震级千米以内、里氏震级6.56.5以上的海底地震引起。水以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。在一次震下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。在一次震动之后，震荡波在海面上以不断扩大的圆圈，传播到动之后，震荡波在海面上以不断扩大的圆圈，传播到很远的距离，正象卵石掉进浅池里产生的波一样。海很远的距离，正象卵石掉进浅池里产生的波一样。海啸波长比海洋的最大深度还要大，轨道运动在海底附啸波长比海洋的最大深度还要大，轨道运动在海底附近也没受多大阻滞，不管海洋深度如何，波都可以传近也没受多大阻滞，不管海洋深度如何，波都可以传播过去。播过去。20042004年年1212月月2626日，印度洋发生强烈地震并引发海日，印度洋发生强烈地震并引发海啸，造成周边国家重大人员伤亡和财产损失。印度洋啸，造成周边国家重大人员伤亡和财产损失。印度洋海啸造成近海啸造成近3030万人遇难。万人遇难。海啸的起因：第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 1.2 地震震级与地震烈度地震震级与地震烈度 1.2.1 1.2.1 地震震级地震震级 1.2.2 1.2.2 地震烈度地震烈度 1.2.3 1.2.3 基本烈度与地震区划基本烈度与地震区划 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 用标准的地震仪在距震中用标准的地震仪在距震中100km处记录处记录最大水平位移最大水平位移A（以（以m=10-6 m计）。计）。震级震级M=logA 查尔斯查尔斯 里克里克特（特（1900190019851985年）年）震级震级是一次地震强弱的等级。是一次地震强弱的等级。现国际上的通用震级表示为现国际上的通用震级表示为 里氏震级。里氏震级。（Richter）1.2.1 地震震级地震震级 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 震级与能量的关系震级与能量的关系 logE=11.8+1.5M 震级差一级，能量差震级差一级，能量差32倍之多。倍之多。按着这个定义，对一个按着这个定义，对一个100100千米外的地震，千米外的地震，如果标准地震仪记录到如果标准地震仪记录到1 1厘米的峰值波振幅厘米的峰值波振幅（即（即1 1毫米的毫米的10104 4倍），则震级为倍），则震级为4 4级。级。第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计 1级级 微震，人们无感觉。微震，人们无感觉。24级级 有感地震有感地震 5级以上级以上 破坏性地震破坏性地震 7级以上级以上 强烈地震强烈地震 8级以上级以上 特大地震特大地震 现记录到的最强地震为现记录到的最强地震为8.9级。级。唐山地震唐山地震7.8级级 第一章第一章 绪论绪论 建筑结构抗震设计建筑结构抗震设