结构抗震设计 第1章 结构抗震导论

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1、地震是地球内部运动所固有的一种自然现象。强烈地震如果影响到人类，则会造成地震灾害，给人类带来严重的人身伤亡和经济损失。目前人类对地震的发生还很难进行准确的预测预报，我国又是多地震国家，房屋建筑及桥梁等必须保证其结构骨架的整体抗震安全性。即达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”，因此，我们要熟悉地震的特性，在现有的技术、经济条件下，通过合理设计、施工，对工程结构进行有效的抗震设防，从而尽量减小生命及财产损失。第1章结构抗震设计引论教学目标与要求1.熟悉地震特性及震害现象。2.掌握地震震级、地震烈度、基本烈度、设防烈度的概念及区别。3.深刻领会三水准设防目

2、标及两阶段设计方法。4.掌握建筑物抗震设防分类及其设防标准。5.理解和掌握建筑抗震概念设计的内涵。导入案例2008年5月12日，我国汶川发生了特大地震（8.0级）（5.12特大地震），此次地震造成了震中及附近地区的许多房屋建筑、道路、桥梁的严重损坏，造成救援困难，并引发山体滑坡、形成堰色塞湖等灾害。地震为什么会造成房屋的开裂、倾斜或倒塌、道路、桥梁破坏？为什么会造成山体崩裂、滑坡等灾害？地震具有怎样的特性？又该怎样设防？我们可以通过本章的学习得到了解。1．1地震特性地震（earthquake）是来自地球内部构造运动的一种自然现象。地震（earthqu

3、ake）是来自地球内部构造运动的一种自然现象。它的产生原因与其内部构造及人类活动有关。每次地震的强弱程度（震级）与其释放的地震能大小有关，且释放的地震能以不同的地震波传播，并引起地面上结构的振动。地震对地面上结构的破坏程度（烈度）与地震的震级大小、发生的部位深浅以及距离震中距离的远近有关。1．1．1地震分类1．地震按其成因分类①诱发地震：由于人工爆破、矿山开采及兴建水库等工程活动所引发的地震。影响范围较小，地震强度一般不大；②火山地震：由于活动的火山喷发，岩浆猛烈冲出地面引起的地震。主要发生在有火山的地域，我国很少见。卫星拍照的地球外观地球的内部

4、构造地球内部由地壳、地幔及地核三圈层构成，其中地壳是地球外表面的一层很薄的外壳，它由各种不均匀岩石及土组成；地幔是地壳下深度约为2895km的部分，由密度较大的超基岩组成；地核是地幔下界面（称为古登堡界面）至地心的部分，地核半径约为3500km，地球内部各部分的密度、温度及压力随深度的增加而增大。古登堡界面③构造地震：根据板块构造学说，地球表层主要由6个巨大板块组成：美洲板块、非洲板块、亚欧板块、印度洋板块、太平洋板块、南极洲板块。板块表面岩石层厚度约为70~100km，板块之间的运动使板块边界地区的岩层发生变形而产生应力，当应力积累一旦超过岩体抵抗

5、它的承载极限时，岩体即会发生突然断裂或错动，释放应变能，从而引发的地震称为构造地震。构造地震发生次数多，影响范围广，是地震工程的主要研究对象。6个巨大板块构造板块之间岩层的破坏过程(a)无地震时状态(b)地震前受力弯曲变形；(c)地震时产生断裂及滑移(发生地震)2．按震源的深度分类浅源地震：震源深度在70km以内的地震。中源地震：震源深度在70km~300km范围以内的地震。深源地震：震源深度超过300km的地震。3．按震级大小分类无感地震：震级小于3级，人们感觉不到的地震。有感地震：震级3级到小于4.5级，人们可以感觉到的地震。中强地震：震级大于

6、4.5级到小于6级的地震。强烈地震：震级6级到小于7级的地震。大地震：震级7级到小于8级的地震。特大地震：震级8级到大于8级的地震。1．1．2地震波地震发生时，地球内岩体断裂、错动产生的振动，其能量以波的形式通过介质从震源向四周传播，这就是地震波。它包括体波和面波。1.体波在地球内部传播的波称为体波(纵波和横波)纵波是压缩波（P波），其介质质点运动方向与波的前进方向相同。纵波周期短、振幅较小，传播速度最快，引起地面上下颠簸。横波是剪切波（S波），其介质质点运动方向与波的前进方向垂直。横波周期长、振幅较大，传播速度次于纵波，引起地面左右摇晃。体波质点振

7、动形式（a）纵波或压缩波；（b）横波或剪切波2.面波沿地球表面传播的波叫做面波。面波有瑞雷波（R波）和乐夫波（L波）两种形式。瑞雷波传播时，质点在波的前进方向与地表法向组成的平面内作逆向的椭圆运动会引起地面晃动；乐夫波传播时，质点在与波的前进方向垂直的水平方向作蛇形运动。面波速度最慢，周期长，振幅大，比体波衰减慢.是造成建筑物破坏的主要因素.瑞雷波传播乐夫波传播1．1．3地震动地震发生时，由于地震波的传播而引起的地面运动，称为地震动。地震动的指标参数(位移、速度和加速度)可以用仪器记录下来。6个方向的分量（3个平动分量和3个转动分量）地震动的峰值（最

8、大振幅）、频谱和持续时间，通常称为地震动的三要素。地震波形1．1．4地震震级地震震级(magnitude)是