建筑结构抗震设计第1章地震与抗震设计基本知识.ppt

第一章结束！ 第一章 地震与抗震设计的基本知识 §1.1 地震与地震波 地震——地球内某处因地球构造运动岩层突然破裂，或因局部岩层塌陷、火山爆发、其他原因等发生了振动，并以波的形式传到地表引起地面的颠簸和摇晃，从而引起的地面运动。 1.1.1 地震的分类 地震的分类 人为地震 自然地震 构造地震 火山地震 塌陷地震 自发地震 非自发地震 ——分布广，发生次数多，影响范围广 1.1.2 震源、震中与震中距 震源——地壳深处发生岩层断裂、错动而释放能量的地方。 震源深度——震源至地面的距离。浅源地震：60km以内（世界上绝大部分地震是浅源地震） ；中源地震： 60～300km以内；300km以上为深源地震。 震中——震源正上方的地面位置。地方震：震中距在100 km以内的地震；近震：震中距在100～1000km之间的地震；震中距大于1000km的地震称远震。 震中距——地面上某点至震中的距离。 图1.1 震源、震中、震中距与震中区 1.1.3 地震波 地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播。分为体波和面波。 体波是通过地球本体传递的波，包括纵波和横波。 面波为沿地表传播的次生波，指乐甫(Love)波和瑞雷(Rayleigh)波。 1）体波 纵波是由震源向四周传播的拉压波，其介质质点的振动方向与波的传播方向一致，在固体和液体介质中都能传播。 横波是由震源向四周传播的剪切波，其介质质点的振动方向与波的传播方向垂直，只能在固体介质中传播。 图1.2 体波质点振动形式 纵波的传播速度 与横波的传播速度 (1.1) (1.2) (1.3) 上式大于1，因此纵波比横波先到达。 式中：E为介质的弹性模量； G为介质的剪切模量；μ为介质的泊松比；ρ为介质的密度。 在弹性介质中，两者关系 2）面波 面波是在地表面传播的波，又称为L波。它是由体波经地层界面 多次反射、折射形成的次生波。面波主要有瑞雷波和乐浦波两种形式。 瑞雷波传播时，介质质点在波的行进方向与地表法向组成的平面内作椭圆运动，像波浪效应。 乐浦波传播时，介质质点在与波的行进方向垂直的水平方向作剪切型运动，在地面上表现为蛇形运动。 图1.3 面波质点振动形式 地震波示意图 地震记录上，纵波最先到达，横波到达较迟，面波在体波之后到达，一般当横波或面波到达时地面振动最强烈。地震波记录是确定地震发生的时间、震级和震源位置的重要依据，也是研究工程结构物在地震作用下的实际反应的重要资料。 图1.4 地震曲线图 1.1.4 地震动 由地震波传播所引发的地面振动，通常称为地震动。其中，在震中区附近的地震动称为近场地震动。 地震动的三要素： 地震动的峰值（最大振幅） 频谱 持续时间 §1.2 地震强度的衡量 地震强度的大小的衡量体系： 1.震级 2.烈度 1.2.1 地震的能量：震级 地震震级——地震震级是度量地震本身强度大小的指标，它是地震的基本参数之一，用符号M表示。 里氏震级——震级的大小是在距震中100km处标准地震仪（指摆的自振周期为0.8s，阻尼系数为0.8，放大系数为2800倍的地震仪）记录下来的地震S波最大水平振幅A（以μm计）的常用对数值： 对于浅源地震，常用如下经验公式来表示震级M与地震能量E（单位为erg，1erg=10-7J）之间的关系： (1.4) (1.5) 基于震级的地震分类：小于2级的地震叫作微震，人们感觉不到，只有仪器才能记录下来；2～4级地震叫有感地震人能感觉到；5级以上地震就要引起不同程度的破环，统称为破坏性地震；7级以上地震则称为强烈地震或大震，8级以上就称为特大地震。 1.2.2 地震的影响：烈度等级 地震烈度：是地震对地面影响的强烈程度，主要依据宏观的地震影响和破坏现象来判断。 对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，而同一次地 震中，不同地方的烈度是不同的。 等烈度线：对应于一次地震，在受到影响的区域内具有相同烈度 的各个地点的外包线 震中区的烈度称为震中烈度。 对于中浅源地震，震中烈度与震级的大致对照关系如表1.2 震级M 2 3 4 5 6 7 8 8以上 震中烈度I0 1~2 3 4~5 6~7 7~8 9~10 11 12 表1.2 震级与震中烈度的关系 地震烈度把地震的强烈程度，从无感到建筑物毁灭及山河改观等划分为若干等级，列成表格，以统一的尺度衡量地震的强烈程度。我国现行《中国地震烈度表》(GB/T17742)采用 12 等级的地震烈度划分，见