建筑结构抗震设计第1章

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2)火山地震 :由于火山作用,如岩浆猛烈冲出地面、气 体爆炸等引起的地震称为火山地震,这类地震只占全世 界地震的7%左右,在我国很少见。
3)诱发地震: 因人为因素如由于水库蓄水或深井注水等 引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动;在 深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压 力,有时也会诱发地震。
1、什么是地震?
地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起 的地球表层的振动 。
地震是一种自然现象,地球上每天都在发生地震,一 年约有500万次。其中约5万次人们可以感觉到;能造成破 坏的约有1000次; 7级以上的大地震平均一年有十几次。
目前记录到的世界上最大地震是8.9级,发生于1960 年5月22日的智利地震。
建筑结构抗震设计 Seismic design of buildings
课程简介
• 地震是一种危及人民生命财产安全、破坏性极大的 突发性自然灾害,地震造成生命、财产损失的直接 原因是建筑物的剧烈震动、破坏倒塌。目前预测工 作没有发展到准确预报的程度。随着我国城市化的 发展,人口和财富向城市高度集中,基础设施高度 发达,地震造成的后果将日益严重。我国是一个地 震多发、震害严重的国家,抗震防灾是一项特殊的 社会公益事业,它关系着经济发展和社会稳定。建 筑结构抗震设防是减轻地震灾害的重要途径。
2.我国是一个地震灾害最严重的国家 我国地震活动频度高、强度大、震源浅,分布广,
是一个震灾严重的国家。1900年以来,中国死于地震 的人数达55万之多,占全球地震死亡人数的53%。20 世纪全球两次死亡20万人以上的大地震均发生于我国。 • 1920年宁夏海原地震(8.5级)死亡23.4万人。 • 1976年河北唐山地震(7.8级)死亡24.2万人,伤
1.2.4 地震波动理论——续
1.1.1 地震是群灾之首——续
三、全世界地震带 主要分布于以下两个带: (1)环太平洋地震带(2)欧亚地震带 这两个地震带 释放的能量, 约占全球所有 地震释放能量 的98%。
欧亚地震带
环太平洋地震带
1.1.2 我国的地震情况
1.我国是一个多地震国家 据统计,我国大陆地震约占世界大陆地震的三分 之一。原因是:我国正好介于地球的两大地震带 之间。
三种类型地震中:主震型地震约占60%,多发型地震约 占30%,单发型地震约占10%。
地震序列的认识和判别对预报地震和预防地震都很重要。
1.2.4 地震波动理论
地震波:地震产生的地壳运动(振动)以波的形式从震源 向各个方向传播并释放能量,这种波称为地震波。
地震波包含:体波和面波。 1、体波:在地球内部传播的波。
一带、 山东中部和渤海湾; ⑤东南沿海的广东、福建等地。
1.1.2 我国的地震情况——续
4.目前的地震形势 地震的发生有间歇性。一段时间内发生较频繁,一段时
间内较平静。世界以及我国目前均处于地震活跃期,抗震 任务不容忽视。
1.2 地震基本知识
1.2.1 地球内部构造
地球平均半径约6400km,内部由三个圈层组成。 1、地壳
1.2.2 地震的基本概念——续
2、什么叫震源、震中、震中距? 震源:地壳岩层发生断裂破坏、错动,产生剧烈振动的地 方,称为震源。 震中:震源正上方的地面位置称为震中。 极震区:在震中附近,振动最剧烈、破坏最严重的地区, 叫极震区。 震中距:地面某点至震中的距 离称为震中距。 震源深度:震中到震源的距离 或震源到地面的垂直距离,称为 震源深度。
20余万。
1.1.2 我国的地震情况——续
3.我国的地震活动地区 我国的地震活动主要分布在五个地区的23
条地震带上。 这五个地区是: ①台湾省及其附近海域; ②西南地区,主要是西藏、四川西部和云南中西部; ③西北地区,主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南
北麓; ④华北地区,主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山
后两种地震影响范围和破坏程度相对较小。
1.2.3 地震成因和分类——续
2、按震源深度分类: 1)浅源地震:震源深度小于70千米的地震。
全世界85%以上的地震都是浅源地震。浅源地震波及范 围小,但破坏力大。 2)中源地震:震源深度在70至300千米的地震,占12%, 破坏性大。 3)深源地震:震源深度>300km,占3%。震源深,波及范 围大,破坏性小。
1.1 地震灾害概述
1.1.1 地震是群灾之首
一、灾害分为自然灾害和人为灾害。
• 人为灾害:火灾、污染(大气、水、海洋)、核 泄漏、战争等。
• 自然灾害:地震灾害是群灾之首,它具有突发性 和不可预测性,以及频度较高,并产生严重次生 灾害,对社会也会产生很大影响等特点。
• 地震是一种普遍的自然现象 地震是地球内部构造运动的产物,是一种普遍的自 然现象。全世界每年发生约500万次地震。其中: 破坏性的大地震平均每年约18~20次。
地球最表面的一层,很薄,厚度各处不一,约5-40km, 平均厚度约为30km。主要由各种不均匀的岩石组成:沉 积岩→花岗岩→玄武岩等。
绝大部分地震都发生在地壳内。 2、地幔
中间一层,很厚,平均厚度约为2900km。主要由具有 粘弹性性质的质地比较坚硬的橄榄岩组成。其上部存在一 个约几百公里厚的软流层。 地幔内部的物质在热状态和不 均衡压力作用下缓慢运动,可能是造成地壳运动的根源。
课程性质和目的
• 《建筑结构抗震设计》是土木工程专业一 门重要的专业主干课。学习本课程的主要 目的是通过介绍地震作用计算的基本原理 及结构抗震的设计方法,培养学习者掌握 建筑结构抗震设计方面的基本理论知识和 设计应用能力而设置的一门课程,从而能 贯彻执行我国的相关法律、规范,对地震 区作抗震减灾规划,掌握防止或减少建 (构)筑物由于地震而造成的破坏的技能, 使建筑经抗震设防后,能尽可能地减轻震 害,避免人员伤亡,减少经济损失。
课程简介续
• 建筑结构抗震设计是综合了地震成因,强烈地 面运动,结构物的动力特性和地震反应等方面 的研究成果而发展起来的一门多科性的学科, 它涉及地球物理学、地质学、地震学、工程力 学(结构动力学、材料力学、结构静力学)、 工程结构学(钢筋混凝土结构、钢结构、地基 与基础)、施工技术等多方面的知识。
92%的地震发生在地壳中,其余的发生在地幔上部。 目前观测到的最深地震发生在地下720km左右。
1.2.3 地震成因和分类——续
3、按地震序列分类: 地震时弹性应变能,以波的形式释放扩散,经多次反
射、折射形成持续过程,加之断裂错位不是瞬间完成的, 故在一定时间内(几十天或数月)相继发生在相邻地区的 一系列大小地震称为地震序列。
1.1.1 地震是群灾之首——续
二、近代历史上大地震 • 唐山大地震:1976年7月28日,在河北省唐山一带发
生了7.8级强烈地震,震中区烈度11度。150万人口 中死亡24万,伤16万;直接经济损失100亿元,震后 重建费用100亿元。 • 集集大地震:1999年9月21日台湾发生7.3级地震, 死亡24人,经济损失94亿美元。 • 印度大地震:当地时间2001年1月26日上午,在印度 西北部古吉拉特邦发生里氏7.9级的强烈地震。死亡 人数达16000多人,受伤人数达55800多人,经济损 失45亿美元。
1.2.3 地震成因和分类
一、地震成因 地震是地球动力作用的产物
内动力——构造地震、火山地震 外动力——塌陷地震(地下溶洞、矿坑、矿井 的崩塌) 人类工程活动——诱发地震(水库,城市、油 田的抽水、注水,人工爆破、爆炸等)
1.2.3 地震成因和分类——续
构造地震的成因 板块构造运动假说
地壳由六大板块组成。这些板块在地幔对流等因素产 生的巨大能量作用下产生运动,使板块之间相互挤压和错 动,致使其边缘附近的岩石层脆性破裂而引发地震。 断层假说
1.2.1 地球内部构造——续
3、地核 地球最里面的一层,半径约为3500km,是地球的核
心部分。可分为外核(厚2100km)和内核(厚1400Km), 其主要构成物质是镍和铁。 根据推测,外核可能处于液 态,内核可能处于固态。
地震观测发现:地震横波 不能通过外核(即不能通过 液体)。
1.2.2 地震的基本概念
在地幔对流等因素产生的巨大能量作用下,使地壳和 地幔上部的岩石层发生皱褶变形,当积聚的地应力超过岩 石的极限强度时,岩石层便发生脆性断裂,猛烈回弹错动, 从而引起振动,以波的形式向地面传播,形成地震。
1.2.3 地震成因和分类——续
二、地震的分类 1、按成因分类:
1)构造地震:由于地壳构造运动使深部岩石薄弱部位的 应变超过容许值,岩层发生断裂、错动而引起的地面振 动。 破坏性地震主要属于构造地震。据统计,构造地 震约占世界地震总数的90%以上。
在一个地震序列中,最大的一次地震称为主震。 主震之前发生的地震称为前震。 主震之后发生的地震称为余震。 主震型地震:在一个地震序列中,若主震震级很突出, 其释放的能量占全序列中的绝大部分,叫主震型地震。 这是一种常见的破坏性地震类型。
1.2.3 地震成因和分类——续
震群型或多发型地震:在一个地震序列中,若主震震级 不突出,主要地震能量是由多个震级相近地震释放出来 的。 孤立型或单发型地震:在一个地震序列中,若前震和余 震都很少,甚至没有,绝大部分地震能量都是通过主震 一次释放出来的。
1.2.3 地震成因和分类——续
1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今 我国最大的水库诱发地震,震级为6.1级。 4)陷落地震 :由于地表或地下岩层突然大规模陷落或崩
塌而造成的地震,如地下溶洞或旧坑崩塌引起。这类地 震的震级很小,造成的破坏很少,次数也很少,约占 3% 。
构造地震破坏力大,影响范围广,建筑抗震设计中仅 限于讨论构造地震作用下建筑的设防问题。
• 本教材反映了我国新颁布的《建筑抗震设计规 范》(GB50011-2001)的内容及当前国内外的 研究成果,使学生通过学习能掌握结构抗震的 基本理论和实践,从而不但能遵循规范而且能 高于规范进行结构的抗震设计。
《建筑结构抗震设计》内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
1.1.1 地震是群灾之首——续
地震又是一种突发的自然灾害。 • 现代科技的发展,虽能对地震的发生进行预测,但准确
地预报何时、何地将发生何种强度的地震一般是很困难 的。这主要是由于地壳运动的复杂性,以及现代科学技 术水平的局限性。 • 因此,破坏性地震常常是突然发生的。 • 目前,科学技术上还无法控制地震的发生。每次地震都 会给人类社会带来灾难。
绪论 场地、地基与基础 结构地震反应分析与抗震验算 建筑抗震概念设计 多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计 多层砌体结构房屋的抗震设计 高层及多层钢结构房屋的抗震设计 单层钢Baidu Nhomakorabea混凝土柱厂房的抗震计 隔震与耗能减震房屋设计
第1章 绪 论
1.1 地震灾害概述(了解内容) 1.2 地震基本知识(重点掌握) 1.3 地震的震害(了解内容) 1.4 结构的抗震设防(重点掌握)
课程要求
• 掌握结构抗震的基本知识、基本理论、基本技 能,了解抗震设计的一般规律;
• 培养运用规范、标准,查阅技术资料的能力和 抗震计算能力;
• 了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震理 论、方法的发展趋势。
教材选择
• 教材选用:丰定国、王杜良主编,《抗震结构 设计》第2版,武汉理工大学出版社,2003年8 月。
课程简介续
• 科学界多年的研究成果形成了一门学科——地 震工程学。它包含工程地震和结构抗震两方面 内容。
• 工程地震主要研究:地震危险性分析、地震区 划、潜在震源区地震活动规律、地震动工程参 数的选择及估计等。
• 结构抗震主要研究:建筑场地动力性能与抗震 设计关系、构件与结构动力特性、结构动力破 坏机制、结构地震反应分析理论与抗震设计方 法等。
体波 横波(S波) 纵波(P波)
纵波:在传播过程中,介质质点的振动方向与波的前进方 向一致,又称为压缩波或疏密波。特点:周期短,振幅 小,波速快, 引起地面竖向颠簸。纵波也叫初波
横波:在传播过程中,介质质点的振动方向与波的前进方 向垂直,故又称为剪切波。特点:周期较长,振幅较大, 波速慢, 引起地面水平摇晃。横波也叫次波。
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