《1 绪论《建筑抗震知识》教学讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1 绪论《建筑抗震知识》教学讲义（141页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,20102011年春建筑抗震知识1绪论刘为民：13551013657,第一章绪论,1.1地震基本知识,地震是指因地球内部运动而缓慢积累的能量突然释放或地壳空穴顶板塌陷等原因，使岩体剧烈振动，并以波的形式向地表传播而引起的地面颠簸和摇晃。,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每年有18次，8级以上特大地震平均每年发生12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？,1、地震：指地球内部缓慢积累的能量突然释放引起的地球表层的振动。当地球内部在运
2、动中积累的能量对地壳产生的巨大压力超过岩层所能承受的限度时，岩层便会突然发生断裂或错位，使积累的能量急剧地释放出来，并以地震波的形式向四周传播，就形成了地震。一次强烈地震过后往往伴随着一系列较小的余震。,1.1地震基本知识,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。,1.构造地震,92%的地震发生在地壳中，其余的发生在地幔上部。,1-1地震的类型和成因地震按其成因可划分为3类：构造地震、火山地震、陷落地震(1)构造地震地球的内部结构地壳：3040km，上部是花岗
3、岩，下部是玄武岩地幔：2900km，橄榄岩地核：3500km，主要是镍和铁，其中:内核1400km，其余为外核,目前，俄罗斯最深钻探深度达15km，我国10km.不能钻得更深的原因有二个(1)钻深技术(2)熔岩的高温。,1-1地震的类型和成因地球内部的放射性物质不断放射能量，地球内部温度随深度而升高，200km700km范围内，温度6000C20000C，地球内部的压力也很大，地幔上部约900MPa，中部约370000MPa。地球内部的压力是不均匀的，地幔中的软流层有缓慢的对流，引起地壳运动。在运动过程中有的地区上升，有的地区下降，地球内部积累了大量的应变能，产生了地应力。当地应力达到岩层的强
4、度时，岩层产生断裂或错动（脆性破坏），岩层内部的能量被释放，以波的形式传致地表，引起地面震动。称构造地震。,（1）构造地震,（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。,因人为因素如由于水库蓄水或深井注水等引起的地震称为诱发地震。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。例如：1962年3月19日在广东省河源市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。,（3）诱发地震,由于地下石灰
5、岩产生溶洞或矿井顶部突然产生大规模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。由于火山地震、诱发地震和陷落地震这三类地震震级小，在我国危害小。构造地震造成地面建筑物破坏严重，对人类的危害大，所以我们这门课所说的地震主要是构造地震。,（4）陷落地震,构造地震的成因构造地震的成因的另一种解释-板块学说地球表面岩层由六大板块组成:欧亚板块、美州板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块、南极洲板块。由于地幔的对流，这些板块也在不停运动，板块之间相互挤压、冲撞引起地应力。能较好地解释地震呈带形分布现象。,1-1地震的类型和成因,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、
6、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。,地震时弹性应变能，以波的形式释放扩散，经多次反射、折射形成持续过程，加之断裂错位不是瞬间完成的，故在一定时间内（几十天或数月）相继发生在相邻地区的一系列大小地震称为地震序列。岩层断裂发生时，一般不只是一个断裂，而是由一系列断裂组成的破碎带。一个部位发生断裂，能量释放，达到平衡状态，其它部位还没有达到平衡状态，还要释放能量。所以一次地震的发生一般都不是孤立的，伴随着一系列小震。主震：一系列地震中，释放能量最
7、多一次地震。前震：主震之前发生的地震。余震：主震之后发生的地震。,按地震序列分类,1976年唐山地震主震7.8级7级以上余震2次6.06.9级余震2次5.05.9级余震71次4.04.9级余震668次,按地震序列分类,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，叫主震型地震。这是一种常见的破坏性地震类型。震群型或多发型地震：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。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。三种类型地震中：主震型地震约占60%，多发型
8、地震约占30%，单发型地震约占10%。地震序列的认识和判别对预报地震和预防地震都很重要。,按地震序列分类,2、地震的类型,1）按照地震的不同成因，把地震划分为五类：1.构造地震：构造地震发生的原因，是地下岩层受地应力的作用，当所受的地应力太大，岩层不能承受时，就会发生突然、快速破裂或错动，岩层破裂或错动时会激发出一种向四周传播地地震波，当地震波传到地表时，就会引起地面的震动。世界上85%90%的地震以及所有造成重大灾害的地震都属于构造地震。2.火山地震：由于火山爆发引起的地震。3.水库地震：由于水库蓄水、放水引起库区发生地震。4.陷落地震：由于地层陷落引起的地震。5.人工地震：由于核爆炸、开炮
9、等人为活动引起的地震,1.浅源地震：震源深度小于70公里的地震，大多数破坏性地震是浅源地震。2.中源地震：震源深度为70300公里。3.深源地震：震源深度在300公里以上的地震，到目前为止，世界上纪录到的最深地震的震源深度为786公里。,2）根据震源深度进行分类：,3）按地震的远近分类：1.地方震：震中距小于100公里的地震。2.近震：震中距为1001000公里。3.远震：震中距大于1000公里的地震。,4）按震级大小分类：1.弱震：震级小于3级的地震。2.有感地震：指震级在3.04.5级之间，人能感觉到的地震。3.中强地震：震级大于4.5级，小于6级的地震。4.强震：震级大于6.0级的地震，
10、其中又把震级小于8.0级的地震称为强烈破坏性地震，大于8.0级的地震称为巨大地震。,喉风地动仪是汉代科学家张衡的又一传世杰作。在张衡所处的东汉时代，地震比较频繁。据后汉书五行志记载，自和帝永元四年（公元92年）到安帝延光四年（公元125年）的三十多年间，共发生了二十六次大的地震。地震区有时大到几十个郡，引起地裂山崩、江河泛滥、房屋倒塌，造成了巨大的损失。张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态，他经过长年研究，终于在阳嘉元年（公元132年）发明了候风地动仪世界上第一架地震仪。,3、地震震级,顺帝阳嘉元年（公元132年），张衡发明的地震仪可测出洛阳及千里之外的地震。这架地震仪为世界第一，比
11、欧洲早1700多年。张衡发明两个仪器：侯风仪用于研究地震；浑天仪用于研究风向、风速、气象学。张衡还是位气象学家，发明了侯风仪，又叫侯风铜鸟。在5丈高的木杆顶端安上一只衔花的铜鸟，有风铜鸟则转动，鸟头对着风的方向，以测定风向。此仪器比欧洲的侯风鸡早1000年，亦为世界之冠。,3、地震震级,候风地动仪,张衡,复原后的候风地动仪,候风地动仪,韩币上的浑天仪,浑天仪,震级：是衡量一次地震释放能量大小的尺度，目前，国际上常用里氏震级表示，其定义为：在距离震中100km处，用标准伍德安德生地震仪（周期0.8s，阻尼系数0.8，放大倍数2800倍）所测定水平最大地震震动位移振幅A（以m为单位）的常用对数值，
12、即：M=lgA（11）式中：M地震震级，一般称为里氏震级。A标准地震仪记录到的最大振幅。例如：A=100mm=105m，则这次地震震级为里氏5级。,3、地震震级,地震震级：是衡量一次地震释放能量大小的尺度，目前，国际上比较通用的是里氏震级，在1935年由查尔斯里克特（19001985年）给出定义，其定义为：在距离震中100km处，用标准伍德安德生地震仪（周期0.8s，阻尼系数0.8，放大倍数2800倍）所测定水平最大地震震动位移振幅A（以m为单位）的常用对数值，即：M=lgA（11）式中：M地震震级，一般称为里氏震级。A标准地震仪记录到的最大振幅。例如：A=100mm=105m，则这次地震震级
13、为里氏5级。,3、地震震级,地震发生时，观测站一般不可能正好距离震中100km，且使用的仪器也不尽相同，因此，对实测数据应进行修正。震级与地震释放的能量大小有关，两者的关系如下：lgE=1.5M+11.8（12）式中：E地震释放的能量。震级是通过地震仪器的记录计算出来的，地震越强，震级越大。由公式（1-1）和（1-2）可知：震级相差一级，地面振幅相差约10倍，而地震能量相差约32倍。,3、地震震级,地震按震级大小的分类情况：微震：震级小于2级的地震，人无感觉；有感地震：震级24级的地震；中强震：震级大于5级，小于6级的地震；强震：震级等于或大于6级的地震。5级以上的地震具有不同程度的破坏性，称
14、为破坏性地震。78级的地震，称强烈地震或大地震。震级大于或等于8级的又称为特大地震。,3、地震震级,中国地震烈度表(简要),2、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，简称为烈度。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。注意与震级区分。,地震烈度表地震烈度表是评定地震烈度的标准和尺度。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。现在主要由地面震动的速度和加速
15、度确定。如水平向的加速度10度为1000cm/s29度为500cm/s28度为250cm/s27度为125cm/s26度为63cm/s2我国在1980年制定的中国地震烈度表将地震烈度分为1-12度（不同的国家的分度方法不同），1999年11月1日起实施修订后的新烈度表中国地震烈度表（GB/T17742-1999）。,3、基本烈度和地震区划基本烈度：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。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。,地震区划：是指根据历史地震、地震地质构造和地震观测资料，在地图上按地震情况的差异划出的不同区域。2001年版的中国地震
16、动参考区划图，是确定我国城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组的依据，具有法律效应。,抗震设防烈度和设计基本地震加速度的对应关系,1.2.6设计地震分组,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，对于类场地，第一、二、三组的设计特征周期分别为：0.35s、0.40s、0.45s。,1.2.7地震地面运动的一般特征,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，它是由一系列非周期性的加速度脉冲所组成。地震地面运动的一般特征概括为：1.地面运动最大加速度：决定强震时作用于结构的地震力2.地面运动的周期：对结构地震反应起重要作用3.强震的持续时间：对建筑物的破坏程度有较大的影响,1.3地震的震害,一次大地震可在数10秒钟之内使一座繁荣的城市变成废墟，人们几代人的积累和财富化为乌有。一、直接灾害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：地面破坏如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等。建筑物与
