建筑结构抗震课件

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VII(7)度:大多数人仓惶逃出;轻度破坏,局部破坏、 开裂,但不妨碍使用;河岸出现塌方。饱 和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。 大多数砖烟囱中等破坏 ;加速度125厘米/秒²。
Ⅷ (8)度:摇晃颠簸行走困难;中等破坏,结构受损, 需要修理 ;干硬土上亦有裂缝。大多数 砖烟囱严重破坏 ;加速度250厘米/秒²。
板块学说的佐证
20世 纪 强 震 分 布
我国是地震活动强烈的国家
▪ 1.1.2 地震波
震源:地下地震的发源处地球内部断层错动 并辐射出地震波的部位。
(震源不是一个点,而是有一定的深度和范围)
按震源深浅,地震又可分为:
浅源地震<60km 中源地震60~300km 深源地震>300km
震中、震中距、等震线
(纵波)
(面波) (横波)
地震波记录图
▪ 1.1.3 地震动
由地震波传播所引发的地面振动,通常称为地震动。
为什么地震时人的感觉是先颠后晃?
地震时,震中及其附近的人们先感觉到上下颠簸,然 后感到前后或左右摇晃。这是因为地震发生时,地震波主 要有两种,一种是纵波,它传播的速度快,可达5—6Km/ 秒;另一种是横波,它的速度较慢,达3—4 Km/秒。因为 纵波先到,使人们产生上下颠簸的感觉;而横波后到,让 人们感到水平摇晃,对建筑物的破坏主要是横波。人们在 感觉到“颠”的时候,要马上就地避震,因为大的破坏力 马上就要到了。
辽宁省各地震设防地区多属第一组。
▪ 规范规定: ▪ 抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑
必须进行抗震设计
1.3 地震灾害概说
▪ 1.3.1 中国地震背景 ▪ 1.3.2 地震的破坏作用
▪1.3.1 中国地震背景
本世纪以来,全世界破坏性强的地震平 均每年18次,造成经济损失达数千亿美元。 126万人死亡,近千万人严重伤残。
由于地球内部放射性物质不断释放能量, 地球内部的温度也随深度的增加而升高,地下 200Km到700Km其温度由600℃升至2000 ℃ , 在这一范围内的地幔中存在着一个厚约几百公 里的软流层。因温度分布不均匀,就发生了地 幔内部物质的对流;另外地球内部的压力也是 不均衡的,在地幔上部约900MPa,地幔中部为 3700MPa。
垂直于震源的地表为震中
体波:
纵波:P波,为压缩波 ,速度快,产生颠簸。vp=1.67vs 横波:S波, vs为剪切波,速度稍慢,产生摇晃。
地震P波(纵波)和S波(横波)运行时弹性岩石运动的形态
面波:有勒夫波和瑞利波,vR=vL=0.9vs ,能量大,
破坏大,产生颠簸摇晃。
勒夫波和瑞利波传播过程中近地表岩石的运动
查尔斯·里 克特(1900~
用标准的地震仪在距震中100km19处85年记) 录 最大水平位移A(以µm=10-6 m计)。
震级M=logA
按着这个定义,对一个100千米外的地震, 如果标准地震仪记录到1厘米的峰值波振幅 (即1‰毫米的104倍),则震级为4级。
震级与能量的关系 logE=11.8+1.5M 震级差一级,能量差32倍之多。
1.1 地震与地震动
▪ 概述 ▪ 1.1.1 地震类型与成因 ▪ 1.1.2 地震波 ▪ 1.1.3 地震动
▪ 概述
地震是一种自然现象。据统计,地球每年平 均发生500万次左右的地震,其中,5级以上的强 烈地震约1000次左右。如果强烈地震发生在人类 聚居区,就会造成地震灾害。为了抗御与减轻地 震灾害,有必要进行建筑工程结构的抗震分析与 抗震设计。
▪ 1.4.1 抗震设防的目的和要求 ▪ 1.4.2 抗震设计方法 ▪ 1.4.3 建筑物重要性分类与设防标准
▪ 1.4.1 抗震设防的目的和要求
工程抗震设防的基本目的
通过抗震设防,减轻建筑的破坏,避免人员 死亡,减轻经济损失。
许多国家的抗震设计规范ห้องสมุดไป่ตู้趋向于以“小震 不坏、中震可修、大震不到”作为建筑抗震设 计的基本准则。
Ⅸ(9)度:坐立不稳行动的人可能摔跤 ;严重破坏, 墙体龟裂,局部倒塌,复修困难 ;严重破 坏,墙体龟裂,局部倒塌,复修困难;加 速度500厘米/秒²。
Ⅹ(10)度:骑自行车的人会摔倒,处不稳状态的人会 摔出几尺远,有抛起感;大部倒塌,不堪 修复;山崩和地震断裂出现,基岩上的拱 桥破坏,大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁; 加速度1000厘米/秒²。
“三水准”抗震设防目标
简称为:“小震不坏,
中震可修,大震不倒”。
第一水准:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇 地震影响时,一般不受损坏或不需修理可继续使用。
第二水准:当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地 震影响时,可能损坏,经一般修理或不需修理仍可 继续使用。
第三水准:当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估 的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严 重破坏。
陷落地震:由于地表或地下岩层突然发生大规模的陷落 和崩塌所引起小范围的地面震动。
诱发地震:由于水库蓄水或深井注水等引起的地面震动。
※在工程抗震设计中仅考虑构造地震的设防问题
构造地震的成因和分布成因:
断层说 在自然界,大规模
的破裂面被称为地质 断层。一条断层的两 侧可以逐渐地并难以 察觉地互相滑过;也 可以突然破裂,以地 震形式释放能量。
▪ 地球的构造 地壳由各种不均匀的岩石组成。
地面为沉积岩,地壳 上部为花岗岩岩层,地壳 下部为玄武岩岩层(海洋 下只有玄武岩岩层)。
世界上绝大部分的地震都 发生在这一薄薄的地壳内。 (地壳岩石长期积累的变性在 瞬间内转换为动能而产生地震)
地幔主要有质地坚硬的橄榄岩组成。
地幔是地壳运动的根源,其原因:
Ⅻ(12)度:地面剧烈变化,山河改观 。
▪ 1.2.3 基本烈度与地震区划
基本烈度 设防烈度 多遇地震烈度 罕遇地震烈度
基本烈度
一个地区未来50年内一般场地条件下 可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度 值称为该地区的基本烈度。用Ib表示。
设防烈度
按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设 防依据的地震烈度称为设防烈度,用Id表示。
烈度:
一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈
度,简称为烈度。用I表示。
注意与震级区分。
烈度与震级的关系
一般而言,震级越大,烈度就越大。 同一次地震,震中距小烈度就高,反之烈度 就低。影响烈度的因素,除了震级、震中距 外,还与震源深 度、地质构造和地基条件 等因素有关。
烈度表
分为1-12度(不同的国家的分度方法不同)
▪ 1.4.2 抗震设计方法
《 建筑抗震设计规范》GB50011-2001。该标准主要以 地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的 程度大小,将建筑分成4个抗震设防类别。
甲类
设 防 乙类 分 类 丙类
重大建筑工程和地震时可能发生严重次生 灾害的建筑 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建 筑
魏格纳假定一个超级大陆于3亿年前破裂,其碎块漂移出 去形成现今的大陆。作为证据,他指出不同大陆的大型地质 构造,如非洲西海岸和南美的东海岸似乎可以吻合。这一原 理能够解释许多地质学问题,在以后几十年代中成为辩论的 主要焦点。
板块学说的佐证
由洋中脊,海沟和转换断层构成边界的主要构造板块 美洲板块,欧亚板块,印澳板块,太平洋板块,南极洲板块等
有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显 薄弱层的建筑,不规则的建筑等
第一阶段的设计,保证了第一水准的承载 力要求和变形要求。第二阶段的设计,则旨 在保证结构满足第三水准的抗震设防要求。 如何保证第二水准的抗震设防要求,尚在研 究之中。目前一般认为,良好的抗震构造措 施有助于第二水准要求的实现。
除甲乙丁类以外的一般建筑
多遇地震烈度
建筑所在地区在设计基准期(50年)内出现的 频度最高的烈度。也称为常遇烈度、小震烈度,用 Is表示。其超越概率为63.2%,重现期为50年。
罕遇地震烈度 建筑所在地区在设计基准期(50年)内具有超
越概率2%-3%的地震烈度。也称为大震烈度,重现 期约为2000年。
(多遇烈度)
.55度
海啸的起因:
海啸是一种灾难性的海浪,通常由震源在海底下 50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起。水 下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。在一次震 动之后,震荡波在海面上以不断扩大的圆圈,传播到 很远的距离,正象卵石掉进浅池里产生的波一样。海 啸波长比海洋的最大深度还要大,轨道运动在海底附 近也没受多大阻滞,不管海洋深度如何,波都可以传 播过去。
1988年亚美尼亚地震造成的新鲜断崖
1976年7月28日,在河北省唐山、丰南一带发生了7.8 级强烈地震,唐山地震造成24.2万人死亡,16.4万人受 重伤,仅唐山市区终身残废者达1700多人,倒塌民房530 万间。唐山地区总的直接经济损失达54亿元,公共设施 遭受严重破坏,灾情之大举世罕见。
1.4 工程抗震设防
断层学说的佐证
犹他州喀那布附近的切过岩层的小而清晰的正断层
断层学说的佐证
----来自以色列 的精彩实例
原来水平的刚性岩石 层在长时期作用的构 造力挤压下褶皱
板块说:
大陆漂移假说:它是德国气象学家魏格纳(Wegener) (1880~1930年)在讲课中提出来的。
这一假说在约10年时间内没有受到地质界的重视。在 1922年2月16日有一篇评述魏格纳的书的一无人署名的短文, 发表于著名的科学杂志《自然》上,说“该书直接应用了物 理学原理,但遭到许多地质学家的强烈反对”。
2004年12月26日,印度洋发生强烈地震并引发海 啸,造成周边国家重大人员伤亡和财产损失。印度洋 海啸造成近30万人遇难。
1.2 地震震级与地震烈度
▪ 1.2.1 地震震级 ▪ 1.2.2 地震烈度 ▪ 1.2.3 基本烈度与地震区划
▪ 1.2.1 地震震级
震级是一次地震强弱的等级。 现国际上的通用震级表示为 里氏震级。(Richter)
▪ 地核是地球的核心,分为:
外核(厚2100Km)处于液态 内核(厚1400Km)处于固态 地核主要构成物质是镍、铁。
(观测发现:地震横波不能通 过外核(即不能通过液体)。
▪ 1.1.1 地震类型与成因
按其成因分
构造地震:由于地球内部岩层构造变化引起的地震。 分布最广,危害最大。
火山地震:由于火山爆发,岩浆猛烈冲出地面起。 (我国没有,日本有)。
▪ 1.4.2 抗震设计方法
在进行建筑抗震设计时,原则上应满足上述 “三水准” 的抗震设防要求。在具体做法上,我国建筑抗震设计规范 采用了简化的“两阶段”的抗震设计方法。
第一阶段设计:按多遇地震烈度对应的地震作用 效应和其他荷载效应的组合验算结构构件的承载能 力和结构的弹性变形。
第二阶段设计:按罕遇地震烈度对应的地震作用 效应验算结构的弹塑性变形。
1级
微震,人们无感觉。
2~4级 有感地震
5级以上 破坏性地震
7级以上 强烈地震
8级以上 特大地震
现记录到的最强地震为8.9级。
唐山地震7.8级
▪ 1.2.2 地震烈度 地震烈度:某一地点地面震动的强烈程度,由
地面建筑的破坏程度,人的感觉,物体的振动及 运动强烈程度而定。现在主要由地面震动的速度 和加速度确定。
我国本世纪以来,发生6级以上地震500余 次,8级以上地震9次。
一次大地震可在数10秒钟之内使一座繁荣 的城市变成废墟,人们几代人的积累和财富 化为乌有。
世界范围内有两大地震带 环太平洋地震带和欧亚地震带
我国主要有两条地震带
南北地震带和东西地震带
▪1.3.2 地震的破坏作用
在海滨地区 跨圣安德烈斯 断裂的篱笆在 1906年旧金山 地震时 错动了 2.6米,远处的 土地向右移动。
中国地震烈度表
分项:人的感觉,大多数房屋震害程度,其他现象, 加速度(水平向)厘米/秒² ,速度(水平向)厘米/秒
I度:为无感觉,损坏一个别砖瓦掉落墙体微细裂缝; 河岸和松软土上出现裂缝。
VI (6)度:惊慌失措,仓惶逃出;饱和砂层出现喷砂冒 水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头;加 速度63厘米/秒² 。
(设防烈度)
度左右
(罕遇烈度)
设计地震分组
6度近震
设计地震分组是新规范新提 出的概念,用以代替旧规范设计 近震、设计远震的概念。 6度远震
在宏观烈度大体相同 条件下,处于大震级远离 震中的高耸建筑物的震害 比中小级震级近震中距的 情况严重的多。
7度近震 7度远震
设计地震分三组
对于Ⅱ类场地,第一、二、三组的 设计特征周期分别为:0.35s、0.40s、0.45s.
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