第1章结构抗震导论.ppt

结构抗震设计Seismic Design of structures  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 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（earthquake）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 地球的内部构造 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。 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. 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（最大振幅）、频谱和持续时间，通常称为地震动的三要素。 1．1．4 地震震级 地震震级(magnitude)是表示一次地震(主震或余震)时所释放能量的多少，也是表示地震强度大小的指标。一次地震只有一个震级。目前，我国采用的是国际通用的里氏震级M，并考虑了震中距小于100km的影响，即按下式计算： 1．1．5 地震烈度地震烈度(earthquake intensity)是指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的平均强弱程度。距离震中的距离不同，地震的影响程度不同，即烈度不同。一般而言，震中附近地区，烈度高；