《建筑结构(CD) 教学课件 ppt 作者 钏芳林 马丹丁 第二章 抗震设计基本知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构(CD) 教学课件 ppt 作者 钏芳林 马丹丁 第二章 抗震设计基本知识（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 抗震设计基本知识,邯郸职业技术学院,第二章 抗震设计基本知识,本章主要内容： 2.1 地震基本知识 2.2 抗震设计基本知识,2.1 地震基本知识,2.1.1地球的构造 2.1.2 地震的类型与成因 2.1.3 地震波、震级及地震烈度,2.1.1地球的构造,(a) 地球内部的分层结构 (b) 地球构造 图2.1 地球构造,2.1.1地球的构造,地壳：平均厚度30km 地球 地幔：厚度2900km 地核：半径3500km （1）地壳：地壳由各种不均匀的岩石组成，世界上绝大部分地震都发生在这一薄薄的地壳内。,2.1.1地球的构造,（2）地幔：地幔主要由质地坚硬的橄榄岩组成，这种物质具有粘弹
2、性；地幔内部物质在热状态下和不均衡压力作用下缓慢地运动着。这可能是地壳运动的根源。到目前为止，所观测到的最深的地震发生在地下700km左右处，可见地震仅发生在地球的地壳和地幔上部。 （3）地核：地核是地球的核心部分，分为外核（厚2100km）和内核，其主要构成物质是镍和铁。据推测，外核可能处于液态，而内核可能是固态。,2.1.2 地震的类型与成因,1.地震类型 火山地震：由于火山爆发而引起的地震叫火山地震 地震 陷落地震：由于地表或地下岩层突然大规模陷落和 崩塌而造成的地震叫陷落地震 构造地震：由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱 部位发生断裂错动而引起的地震叫构造 地震,2.1.2 地震的类型
3、与成因,2.构造地震的成因 地球内部的不停运动存在巨大的能量。（图2-2），组成地壳的岩层在巨大能量作用下，不停地连续变动，不停地发生褶皱、断裂和错动，这种地壳构造状态的变动，使岩层处于复杂的地应力作用之下。地壳运动使地壳某些部位的地应力不断加强，当弹性应力的积聚超过岩石的强度极限时，岩层就会发生突然断裂和猛烈错动，从而引起振动。振动以波的形式传到地面，形成地震。由于岩层的破裂往往不是沿一个平面发展，而是形成一系列裂缝组成的破碎地带，沿整个破碎地带的岩层不可能同时达到平衡，因此，在一次强烈地震（既主震）之后，岩层的变形还有不断的零星调整，从而形成一系列余震。,2.1.2 地震的类型与成因,图2
4、-2 构造地震形成示意图,2.1.2 地震的类型与成因,3.板块构造说 地球表面的岩石由六大板块和若干小板块组成，这六大板块即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。由于地幔的对流，这些板块在地幔软流层上异常缓慢而又持久地相互运动着。由于它们的边界是相互制约的，因而板块之间处于拉张、挤压和剪切状态，从而产生了地应力。地球上的主要地震带就是在这些大板块的交界地区。,2.1.2 地震的类型与成因,4.震源 地层构造运动中，在断层形成的地方大量释放能量，产生剧烈振动，此处就叫震源。按震源的深浅，地震分为： 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
5、自浅源地震； 中源地震。震源深度为70300km，一年中全世界所有地震释放能量的约12来自中源地震。 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来自深源地震。 5.震中 震源正上方的地面位置叫震中。,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,1.地震波 (1)概念： 地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这就是地震波。 (2)分类： 体波:在地球内部传播 纵波 横波 面波:在地面附近传播的面波,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,图2-3 体波质点震动方式,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,1）纵波。 纵波传播过程中，其介质质点的振动方向与波的前进方向一
6、致，纵波的周期短、振幅小。 2）横波。 横波传播过程中，其介质质点的振动方向与波的前进方向垂直，故又称为剪切波。横波的周期较长、振幅较大。 纵波比横波传播速度快。在仪器的观测记录纸上，纵波先于横波到达，故也可称波为“初波”（或称波），称横波为”次波”（或称波）。 3）体波。 体波在地球内部的传播速度随深度的增加而增大。,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,4）面波。 面波是体波经地层界面多次反射形成的次生波，它包括两种形式的波，即瑞雷波（波）和洛夫波（波）。 瑞雷波传播时，质点在波的传播方向和地面法线组成的平面内（平面）做椭圆形运动，而在与该平面垂直的水平方向（方向）没有振动，质点在地面上呈滚
7、动形式图2-4(a）。 洛夫波传播时，质点只是在与传播方向相垂直的水平方向（方向）运动，在地面上呈蛇形运动形式（图2-4(b）。 面波振幅大、周期长，只在地表附近传播，比体波衰减慢，故能传播到很远的地方。,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,图2-4 面波质点震动示意图,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,2.震级 震级是表示地震本身大小的尺度。目前，国际上比较通用的是里氏震级，其原始定义是在1935年由里克特（Richter）给出，即地震震级为 （2.1） 式中，A是标准地震仪（指周期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
8、地动位移（单振幅）。 震级与震源释放能量的大小有关，震级每差一级，地震释放的能量将差32倍。,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,3.地震烈度 (1)概念 地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但它对不同地点的影响是不一样的。 距震中愈远，地震影响愈小，烈度就愈低；距震中愈近，烈度就愈高。 此外，地震烈度还与地震大小、震源深度、地震传播介质、表土性质、建筑物动力特性、施工质量等许多因素有关。,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,(2）地震烈度表 为评定地震烈度，就需要建立一个标准，这个标准就称为地震烈度表。它是以描述震害宏
9、观现象为主的，即根据建筑物的损坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、地面运动加速度指标进行区分。 各国所制定的烈度表不同。现在，除了日本采用从0到7度分成8等的烈度表、少数国家（如欧洲一些国家）用10度划分的地震烈度表外，绝大多数国家包括我国都采用分成12度的地震烈度表。我国1999年公布中国地震烈度表，见附录。,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,（3）基本烈度 是指某地区在今后一定时间内，在一般场地条件下可能遭受的最大地震烈度。我国是根据45个城镇的历史震灾记录进行统计并依据烈度递减规律进行估计，50年内超越概率为10%的烈度。1990年我国颁发了基本烈度区划图。 （4）抗震设防烈度 是按
10、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。一般情况下取基本烈度。但还须根据建筑物所在城市的大小，建筑物的类别、高度以及当地的抗震设防小区规划进行确定。,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,4.震中烈度与震级的关系 震中烈度是地震大小和震源深度两者的函数。 中国地震目录（1983年版）给出了根据宏观资料估定震级的经验公式： （2-2） 其大致的对应关系见表2.1。,2.1.3 地震波、震级及地震烈度,表2.1 震中烈度与震级的大致对应关系,2.2 抗震设计基本知识,2.2 抗震设计基本知识,2.2.1 抗震设计总则 2.2.2抗震设计基本要求 2.2.3 地震作用计算及结构抗震验算简
11、介 2.2.4结构构件截面抗震验算 2.2.5结构抗震变形验算,2.2.1 抗震设计总则,1. 抗震“三水准、两阶段”设防的原则内容 （1）三水准设防目标 第一水准，当建筑遭受低于本地区抗震防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。 第二水准，当建筑遭受相当于本地区抗震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。 第三水准，当建筑遭受本地区抗震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。 三水准设防目标的通俗说法为：“小震不坏，设防烈度地震（或基本地震）可修，大震不倒”。,2.2.1 抗震设计总则,(2)三水准的地震作用水平，按三个不
12、同的超越概率（或重现期）来区分： 多遇地震，50年超越概率63.2%，重现期50年。 设防烈度地震（基本地震），50年超越概率10%，重现期475年。 罕遇地震，50年超越概率2%3%，重现期16412475年。,2.2.1 抗震设计总则,(3)建筑性能要求 “小震不坏”，要求建筑结构在多遇地震作用下满足承载力极限状态验算要求和建筑弹性变形不超过规定的弹性变形限值。 “基本地震可修”，要求建筑结构具有相当的延性能力（变形能力），不发生不可修复的脆性破坏，用结构延性设计来解决。 “大震不倒”，要求建筑具有足够的变形能力。其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。,2.2.1 抗震设计总则,（4）两
13、阶段设计步骤 第一阶段，对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算，对各类结构按规范要求采取抗震措施。 第二阶段，对一些规范规定的结构进行罕遇地震下的弹性变形验算。,2.2.1 抗震设计总则,2. 抗震设计依据 （1）抗震设防范围 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 （2）抗震设防烈度 抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。,2.2.1 抗震设计总则,1）一般情况下，抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图（GB183062001）（中国地震动峰值加速度区划图A1和中国地震反应谱特征周期区划图B1）的地震基本烈度，或与建筑抗
14、震设计规范（GB500112001）设计基本地震加速度值对应的烈度值。 2）我国主要城镇（县级及县级以上城镇，包括地级市的市辖区）的中心地区的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组，可按建筑抗震设计规范（GB500112001）附录A采用。现说明如下： 抗震设防烈度分6，7，8和9（含不低于9度）度。 抗震设计烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系见表2.2。 设计地震分组。,2.2.1 抗震设计总则,表2.2 设防烈度与地震加速度值的对应关系 注：g为重力加速度。,2.2.1 抗震设计总则, 设计地震分组。 根据建筑物所在地区及周围可能发生的地震的震动机制、震级大小、与震源的
15、距离远近和场地条件等地震环境来确定。 建筑工程的设计地震分为三组，其对应的标准场地类场地的设计特征周期见表2.3。 表2.3 地震分组与标准场地设计特征周期的关系,2.2.1 抗震设计总则,3）对已编制抗震设防区的城市（含大型企业），已进行专门的地震危险性分析、地震烈度复核、地震小区划等工作的地区和工程，其结果已经国家有关主管部门审查批准者，可采用已批准的抗震设防区划提供的地震动参数（如地面运动加速度峰值、反应谱值、地震影响系数曲线和地震加速度时程曲线）。,2.2.1 抗震设计总则,（3）场地类别 建筑的场地类别，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表2.4划分为四类。当有可靠的剪切波速和
16、覆盖层厚度且其值处于表2.4所列场地类别的分界线附近时，允许按插值方法确定地震作用计算所用的设计特征周期。,2.2.1 抗震设计总则,表2.4 各类建筑场地的覆盖层厚度（m）,2.2.2抗震设计基本要求,1建筑抗震设防分类 （1）甲类建筑 重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害（地震破坏可能引发水灾、火灾、爆炸、剧毒或强腐蚀性物质，恶性传染病菌大量泄露和其他严重次生灾害）的建筑。 （2）乙类建筑 地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，震后会产生较大社会影响或造成相当大的经济损失，包括城市的重要生命线工程和人流密集的大型公共建筑等。,2.2.2抗震设计基本要求,（3）丙类建筑 属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑。绝大部分房屋建筑，给排水，热力工程属于丙类建筑，例如大量住宅、宿舍、公寓等民用建筑，煤炭、油气、冶金、化工、石化、化纤、建材、轻工、机械、船舶、电子、纺织、医药、粮食、食品等生产工业建筑，大型
