ch1结构抗震基本知识(备课笔记).ppt

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1、2019/4/22,1,建筑结构工程抗震,东南大学成贤学院,主讲教师： 吴建霞,2019/4/22,2,第一章,结构抗震基本知识,2019/4/22,3,第一章 结构抗震基本知识,1.1 地震基本知识 1.2 地震的基本术语 1.3 地震动特性 1.4 工程结构的抗震设防,2019/4/22,4,1. 1 地震基本知识,地球的构造，地震的类型与成因，中国及世界的地震活动。,2019/4/22,5,地球是一个近似于球体的椭球体，平均半径约 6400km，赤道半径约6 378km，两极半径约6 357km。 地球内部可分为三大部分：地壳、地幔和地核。,1.1.1 地球的构造,2019/4/22,6

2、,地壳剖面,2019/4/22,7,以地震成因分类 ： （1）火山地震：由于火山爆发而引起的地震。 （2）陷落地震：由于地表或地下岩层突然发生大规模陷落和崩塌而造成的地震。 （3）构造地震：由于地球内部岩层的构造变动引起的地震，最主要的地震构造地震成因。 （4）诱发地震：由于大面积蓄水容易引发的地震。 （5）人工地震：地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动。,1.1. 2 地震的类型与成因,2019/4/22,8,岩石原始状态,受力后发生变形,岩石断裂产生振动 （回跳）,构造地震形成示意图,2019/4/22,9,2019/4/22,10,1、环太平洋地震带： 占全球8090地震 2、欧亚地

3、震带,1.1. 3 世界的地震活动,2019/4/22,11,2019/4/22,12,1.1. 4 我国的地震活动,1、南北地震带： （贺兰山云南） 2、东西地震带： （陕西、山西、河北辽宁 帕米尔秦岭大别山）,2019/4/22,13,2019/4/22,14,了解震源、震中、震中距等概念，掌握地震波、地震波分类、震级、地震烈度、基本烈度等术语。,1. 2 地震的基本术语,2019/4/22,15,震源发生地震的地方 震中震源在地表的投影。 震源深度震源至地面的垂直距离。 浅源地震：70km以内（世界上绝大部分地震是浅源地震） ；中源地震： 70300km以内；300km以上为深源地震。

4、震源深度影响：浅震波及范围小破坏程度大；深 震波及范围大而破坏程度小。,1. 2.1 震源和震中,2019/4/22,16,地震是以地面发生强烈振动为特征的一种物理现象。,震源,震中,震中距,2019/4/22,17,一、地震波构成 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。分为体波和面波。 体波是通过地球本体传递的波，包括纵波和横波。 面波为沿地表传播的次生波，指洛夫(Love)波和瑞雷(Rayleigh)波 从地震波图形中可以看到，首先到达的是P波，接着是S波，面波最晚到达。,1. 2 . 2 地震波,2019/4/22,18,二、地震波形式特点 体波 纵波是由震源向外传递的拉

5、压波，质点的振动方向与波的前进方向一致。,压缩波(纵波、P波),2019/4/22,19,剪切波(横波、S波）,横波是由震源向外传递的剪切波，质点的振动方向与波的前进方向垂直。,2019/4/22,20,2.面波 面波是指沿介质表面(或地球地面)附近传播的波，(随深度迅速衰减)包含瑞雷(Rayleigh)波和洛夫(Love)波两种。一般认为是体波经地层界面形成的次生波。,瑞雷波的 运动轨迹,2019/4/22,21,(a)瑞雷波质点振动 (b)洛夫波质点振动 图1.5 面波的传播及质点振动示意图,2019/4/22,22,地震波示意图,2019/4/22,23,3. 地震波传播速度,地震波记录

6、图,2019/4/22,24,1.2.3 震级,震级：表示一次地震本身强弱程度的大小和尺度。里氏震级：,震级与地震释放能量E之间存在关系：,震级表示一次地震释放能量的多少，故一次地震 一个震级,2019/4/22,25,按震级的地震分类 微震2级以下 有感地震24级 有破坏性地震5级以上 强烈地震7级以上 特大地震8级以上,2019/4/22,26,1.2.4 地震烈度,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,中国地震烈度表将地震烈度分为1-12度。,注：一次地震震级只有一个，但是一次地震对不同地点的影响不同，从而造成不同地区地

7、震烈度的差异性。,2019/4/22,27,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,4,3 （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,5,6 （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,6,13 （10-18）,125 （90-177）

8、,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,7,25 （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,8,50 （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,9,100 （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

9、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,12,2019/4/22,28,3.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。,2019/4/22,29,中国地震烈度区划图,2019/4/22,30,震中烈度、震级与

10、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

11、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,2019/4/22,31,地震动特性：地震加速度、速度和位移波形。,1.3 地震动特性,加速度波形的三大要素：幅值、频谱、持续时间。,2019/4/22,32,基本术语 地震影响和抗震设防烈度 建筑分类 多遇地震烈度和罕遇地震烈度 抗震设防目标 两阶段抗震设计方法 基于性能的抗震设计,1.4 工程结构的抗震设防（重点）,2019/4/22,33,1.4

12、.3 建筑分类,1.抗震设防分类（修正书中相关内容）,国家技术监督局和建设部在2008年7月30日公布了建筑抗震设防分类标准GB50223-2008。,该标准主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的程度大小，将建筑分成4个抗震设防类别。,特殊设防类指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等（如产生放射性物质的污染、 大爆炸）特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。,2019/4/22,34,重点设防类指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。简称乙类

13、。 标准设防类指大量的除甲、乙、丁类以外按标准要求进行设防的建筑。简称丙类。 适度设防类指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。,2019/4/22,35,抗震措施:除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。,抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。,2019/4/22,36,地震作用,在设防烈度为6度时，除规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。,2019/4/22,37,1.4 .1 基本术语,1、抗震设防烈度,按国家规定的权限作为一个地区抗震设防依据的地震烈度,2、抗震

14、设防标准,衡量抗震设防要求的尺度，由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。,3、地震作用,由地震动引起的结构动态作用。,2019/4/22,38,一、抗震设防目标: 确定抗震设防目标：合理的设防目标既能有效减轻地震破坏，又能合理使用资金。是以现有的社会科学水平和经济条件为前提的。,1.4.5 抗震设防目标,2019/4/22,39,当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损伤或不需修理仍可继续使用 当遭受本地区设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用 当遭受高于本地区设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。 又称为三水准的设防要求，

15、 “小震不坏，中震可修，大震不倒” 。,中国抗震设计规范（2001)设防目标,2019/4/22,40,1.4.4 多遇地震烈度和罕遇地震烈度,一、中国抗震设防标准 原则：在建筑物使用寿命期间，对不同频度和强度的地震，要求建筑物具有不同水平的抵抗能力。,2019/4/22,41,三种烈度关系示意图,2019/4/22,42,根据不同的水准用不同抗震设计方法和要求来实现的，称为三水准、二阶段抗震设计方法。 第一水准 建筑物在遭受频度较高、强度较低的多遇地震时，一般不损坏也不需修理，结构在弹性阶段工作，可按线弹性理论进行分析，用弹性反应谱求地震作用，按强度要求进行截面设计，并复核结构变形。,1.4

16、.6 两阶段抗震设计方法,2019/4/22,43,第二水准 建筑物在遭受基本烈度的地震影响时，允许结构部分达到或超过屈服极限，或者结构的部分构件发生裂缝，结构通过塑性变形消耗地震能量，结构的变形和破坏程度发生在可以修复使用的范围之中。本水准的设防要求主要通过概念设计和构造措施来实现。,2019/4/22,44,第三水准 建筑物在遭受预估的罕遇的强烈地震时，不至于发生结构倒塌或危及生命安全的严重破坏，这时，应该按防止倒塌的要求进行抗震设计。对脆性结构，主要从抗震措施上来考虑加强；对延性结构，特别是地震时易倒塌的结构，要进行弹塑性变形验算，使之不超过容许的变形限值。,2019/4/22,45,二阶段抗震设计方法。 （1）强度验算（第一水准设防） 。以小震验算承载力；小震验算结构弹性变形。 （2）变形验算（第三水准设防） 。对特别重要的结构和易倒塌结构按大震验算层间位移. *通过构造措施保证