地震工程学要点解析.ppt

地震工程学Earthquake Engineering 李英民 博士、教授 ?? liyingmin@cta.cq.cn 地震工程学 1 地震工程学概述? 2 地震学基础知识? 3 工程地震——地震作用与灾害 ? 4 结构地震反应分析? 5 工程抗震与结构抗震设计? 6 几个专题? 1 地震工程学概述 1.1 地震灾害简述? 1.2 地震工程学的发展概况? 1.3 地震工程学的研究内容? 1.4 地震工程学的特点? 1.5 地震工程学与相关学科的关系? 1.1 地震灾害简述 地球与地震并存 地震灾害严重? 地震灾害频仍? 抗震防灾是有效的 地震灾害严重 世界地震灾害严重 简况 世界十大自然灾害（据联合国，1947-1980） 热带气旋（飓风、台风）、地震、洪涝、雷暴与龙卷风、雪暴、火山爆发、热浪、雪崩、滑坡、潮汐与海啸 中国是受灾最严重的国家之一 灾重：地震（7/17次5万人， 4/4次20万人） 分布广 成灾比率高 地震灾害频仍 灾害日趋频繁 产生自然灾害的直接原因——自然现象 产生自然灾害的结构原因—— “社会”本身的弱点 灾情日趋严重 城市“黑洞”现象日益加剧 生命线系统的脆弱 近年来的五大自然灾害 火山爆发、地震、风灾、陨石袭击、温室效应 1.2 地震工程学的发展概况 静力阶段 反应谱阶段 动力阶段 1.3 地震工程学的研究内容 ?地震动 地震地质背景、强震观测、地震动特性、地震动模拟、震害分析 工程结构地震反应 抗震试验、理论分析 抗震减灾理论 抗震设计理论、结构振动控制理论、地震危险性分析、震害预测理论、防灾规划、灾害控制理论 1.4 地震工程学的特点 研究基础——强震观测、震害经验与试验研究 研究重点——地震作用 研究热点——结构非线性与复杂地震动输入 发展方向——广泛应用概率论、控制论、规划论 1.5 地震工程学与相关学科的关系 地震工程学与地震学 地震工程学与土木工程 地震工程学与社会学 2 地震学基础知识 2.1 地球内部构造? 2.2 板块构造运动? 2.3 地震成因和类型? 2.4 几个有关名词? 2.5 地震分布? 2.6 地震观测与度量? 2.7 地震波动理论? 2.1 地球内部构造 几何形状与尺寸 内部构造 M面和G面 三大圈层 物理性质 比重、温度、压力、etc 2.2 板块构造运动 板块构造运动学说 六大板块 欧亚大陆板块 太平洋板块 美洲板块 非洲板块 印澳板块 南极板块 2.3 地震成因和类型 地震成因 宏观背景——板块构造运动 局部机制——断层说（弹性回跳说、粘滑说） 地震类型 按成因（构造EQ、火山EQ、陷落EQ、诱发EQ） 按发震位置（板边EQ、板内EQ） 按震源深度（浅源EQ、中源EQ、深源EQ） 按地震序列（主震余震型、震群型、单发型） 2.4 几个有关名词 震源 2.5 地震分布 世界地震带 环太平洋地震带 欧亚地震带 中国地震环境 地震构造运动背景 10个地震区 中国地震的基本特征 世界地震带 环太平洋地震带 欧亚地震带 2.6 地震观测与度量 地震观测 地震度量 2.7 地震波动理论 地震波类型 体波（运动特点、对结构作用） 纵波——压缩波——P波 横波——剪切波——S波 面波 瑞雷波——R波 乐夫波——L波 地震波动理论 3 工程地震（地震作用） 3.1 地震动观测? 3.2 震级与烈度? 3.3 地震地面运动特性? 3.4 地震地面运动模拟? 3.5 地震灾害? 3.1 地震动观测 地震动观测仪器 强震观测台网 强震观测的现状 强震观测记录的作用 地震动观测仪器 两种仪器——地震仪与强震仪 强震观测台网 地震动衰减台阵 强震观测的现状 始于1932年美国 1933年获得首次记录（美国长滩地震） 60年代以前，以结构为主 60年代以后，加强了地表和近地表地震动的观测 1985年，全世界供布设7000台，日美各3000台 全世界已取得可用记录达上万条 世界最大峰值加速度记录2.3g（加拿大） 中国最大地震动记录0.54g（云南） 强震观测记录的作用 是地震工程学赖以发展的数据基础 是研究地震动特性的数据基础 是推动地震力理论发展的重要因素 几乎每一次关于地震动特性认识的提高和地震力理论的变革其根本原因都可归结为对强震观测记录的深入分析 是结构地震反应分析的输入形式 是推动结构抗震理论进入反应谱阶段和向动力阶段过渡的重要因素 3.2 震级与烈度 震级 烈度 地震震级 含义——一次地震释放能量大小的度量 多种震级定义 里氏震级（1935） ML=logA-logA0——近震 Wood Anderson地震仪、震中距R=100km、最大水平地面位移 面波震级（1939