《谈工程中地震的认识与应用.》.doc

谈工程中地震的认识与应用 摘要：通过全面探讨地震及其设计相关问题，以期大家对工程中地震的认知与应用有较为清晰准确的把握。 关键词：地震 地震动的认识 地震动的应用 地震是对人类破坏性最大的自然灾害之一，所有地震区的工程都面临抗震问题。地震的破坏有些是很大的，而其发生发展既具有相对平静期，又具有相对活跃期，符合一定的随机概率分布规律；随着科学技术发展和震害经验的积累，对于大地震、特大地震可以通过一定的手段（如自然界异常现象、发生大特震的随机概率统计预测、必要的仪器检测综合判断等）进行预报，以减少减轻人员伤亡和财产损失。因此根据“工程造价+可接受的地震损失=最小”的最佳结构抗震设计目标原则，在工程资本投入与选择合理地震动及结构工程可靠度之间寻求一定的平衡点是工程合理设计必须遵循的前提和原则。 所有结构都具有一定的非均匀性、离散性、不确定性，而随机、离散、发生概率差异性更大的地震动，其适当合理的选择应用对工程合理可靠的设计更具有决定性影响，因此下面主要从地震动的认识和应用两个方面做些探讨总结。 地震动的认识 地震又称地动、地震动，是由于地球内部运动积累的能量突然释放或地壳中空穴顶板塌陷，使岩体剧烈震动，并以波的形式传播而引起的地面颠簸和摇晃。地壳局部变形积累到一定程度，将引出突变—爆发地震。地震使构造运动过程中积累起来的应变得到释放，地震波只是地震释放能量的一小部分，大部分变为热能。地震可分为天然地震和人工地震两大类，一般说的地震多指天然地震，特别是构造地震，对人类的危害最大。地震的发生与地质构造密切相关，一般说来，许多地震多集中发生在活动性大断裂带的两端和拐弯的部位，两条活动断裂的交汇处，以及现代断裂差异运动变化剧烈的大型隆起和凹陷的转换地带。这些地方是应力比较集中、构造比较脆弱的地段，往往易于发生强烈地震。地震波是地震发生时产生的地震动的一种传播形式。典型的地震波包括P波（纵波）、S波（横波）和面波，地震波传播速度以纵波最快，横波次之，面波最慢，故在地震记录图上，纵波最先到达，横波到达较迟，面波在体波之后到达（图一）。 图一 地震波记录图 纵波使工程结构产生上下颠簸，横波使工程结构产生水平摇晃，面波使工程结构产生上下颠簸又产生水平摇晃，当横波和面波都到达时振动最为强烈。一般情况下，横波和面波产生的水平振动是导致建筑物破坏的主要因素；在强震震中区，纵波产生的竖向振动造成的影响也不容忽视。地震研究表明，地震动的主要特性可以通过地震动幅值、频谱特性和持续时间三个基本要素表示，各类结构震害是这三个基本要素的综合影响的结果。地震学家通常采用震级来衡量地震的大小或规模，震级每增加一级，地震波的振幅值约增加十倍，地震所释放出的能量约增加三十倍；地震学家将地面上的破坏程度用烈度来表达，烈度一般总是随震级增大而增大，随震中距离的增大而减小的。 事实上任何一条真实的地震波都是很不规则的随机波，任何实测的地震波都只是这种不规则随机波的一个样本。地震波随机性不确定性主要受震源机制、震级、地震波传播途径、场地类别等因素影响。自然界中不存在两条完全相同或相似的地震波，即使是在同一地点、来自同一震源的先后两次地震所造成的地面运动也不会完全相同，同时场地类别的划分判别具有很大的模糊性；地震波传播介质具有很大的非均匀性也不是理想弹塑性，即使是同一场地、相同传播途径在同一强度不同震源机制作用下也会表现出不同频谱特性，甚至有很大的离散性，可使同一地点同一工程的位移计算和内力值也可能相差数倍甚至十几倍之多，另一方面根据日本土田肇等人对港湾技术研究所的42个地震台站的地震记录统计表明：同一场地位置、相同的震中距、相同的传播途径、相同的震源机制（震级有一定差别）、足够的持续时间的条件下在不同的地震中所获得的记录反应谱形状比较一致，具有很大的相似性，因此多数情况在尽量满足震源机制、一定震级、震中距（如能考虑传播途径最佳）、场地条件类别等因素下根据需要采用比例调整的方法选取适当的地震波也可以满足工程控制精度要求，该处理方式为地震波（天然的和人工的）在工程中合理应用提供了理论依据且指明了方向。 一个地域发生地震从历史上来看有相对平静期，又有相对活跃期，地震震级强度差别很大，有些具有天翻地覆的差别。比如山东省日照市区，历史上所受最大的地震影响是1668年山东郯城8.5级地震，处于郯庐断裂带中段（沈阳—宿迁）抗震设防区划2010 2.《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 2011 3.《工程抗震术语标准》 JGJT97-2011 4. 《工程抗震的新发展》 周锡元，吴育才编著 2002 5. 《抗震工程学》沈聚敏、周锡元、高小旺、刘晶波 2000 6. 《地震工程学》 第2版 胡聿贤著 地震出版社2006 7. 《场地·地基·设计地震