工程结构抗震 复习资料

绪论地震的基本概念

1. 地震学与工程抗震学有何区别与联系？

区别：

*从研究对象上看:

地震学的首要任务是研究地震的活动性；通过地震宏观调查，根据地震时结构物的破坏程度及其他宏观现象，研究地震的强度及其分布规律，总结地震活动性的历史经验；并结合地质构造环境、地震仪器记录得到的地震震源特性和大、小，从而对未来的强地震作出预报。

工程抗震学的主要目的是针对未来强震，从工程上着眼，力求

在最经济的条件下使结构物具有足够的抗震性能，以保

障人们的生命财产安全。

*从学科上看:

地震学研究内容:

（1）.中、长期地震预报中的潜在震源区划分;

（2）.潜在震源区地震活动性规律;

（3）.地震动工程参数选择及参数估计等。

工程抗震学研究内容:

（1）.地基土的动力性能及地基抗震;

（2）.结构振动特性及地震反应;

（3）.结构的破坏机制与弹塑性分析以及结构可靠性理论;

（4）.工程抗震设计理论等。

*联系：

地震学与工程抗震学统归于地震工程学范畴。其主要内容涉及地震危险性分析与地震区划和工程结构抗震两大部分。在地震动这一环节上，两门学科是互相搭接的。地震学必须研究地震动，因为只有通过地震动的测量才能了解地震震源与地球介质的特性。工程抗震学也必须研究地震动，因为地震工程是以防止强震时工程破坏为目的，而工程破坏主要是由地震动引起的，所以必须了解地震动的规律，才能进行结构地震反应分析和设计。

2. 分别用地质构造学说与板块构造学说解释地震的成因。

地质构造学说：

地壳是由各种岩层构成的，在地球运动和发展过程中内部存在着大量的能量，地壳中的岩层在这些能量所产生的巨大的力的作用下发生变形，岩层中产生应力并日积月累。当岩层内应力积累超过某处岩层的强度极限时，岩层遭到破坏，产生断裂和错动（图1-3），将所积累的应变能转化为波动能，以地震波的形式向外传播，当这种振动传到地面时就会引起地面的振动，从而形成了地震。

板块构造学说

板块构造运动学说则认为地壳与上地幔顶部的岩石层可以分为若干个大大小小的板块，

在地幔软流层之上异常缓慢而又持续不停地漂移，占所有地震99％的板块边缘地震是由板块运动引起的。有一些地震并不发生在板块边缘附近，这些地震称为板内地震。

3. 简述全球与我国的地震活动区及地震特点。

* 地球上有四组主要地震带：环太平洋地震带；欧亚地震带；沿北冰洋、大西洋和印度洋中主要山脉的狭窄浅震活动带；地震相当活动的断裂谷，如东非洲和夏威夷群岛等。前两者是主世界上主要的地震带

* 我国大致可划分成6个地震活动区：①台湾及其附近海域；②喜马拉雅山脉活

动区；③南北地震带；④天山地震活动区；⑤华北地震活动区；⑥东南沿海地震活动区。

我国地震活动的主要特点：

1我国地震活动分布范围广。（2）地震的震源浅、强度大。（3）位于地震区的大、中城市多，建筑物抗震能力低。（4）强震的重演周期长。

4. （P11）画出地震波传播与运动形式示意图。解释体波与面波都包括哪些波形？各有何特点？* 地震波传播与运动形式示意图见P11

*（1）体波包括纵波（φ波）和横波（S波）

PPT上内容：• 纵波——压缩波——P波

• 横波——剪切波——S波

书上总结内容：(a) 纵波是由震源向外传递的压缩波，质点的振动方向与波的前进方向一致。周期短，振幅小。它在固体、液体里都能传播；在空气里纵波就是声波。

(b) 横波是由震源向外传播的剪切波，质点的振动方向与波的传播方向相垂直。

周期较长，振幅较大。它只能在固体里传播。

（2）面波只限于沿着地球表面传播，一般可以说是体波经过地层界面多次反射形成的次生波。它包括瑞雷波（R波）和洛夫波（L波）两种。

(a) 瑞雷波：传播时质点在波的传播方向和自由面（即地表面）法向组成的平面内

作椭圆运动，而与该平面垂直的水平方向没有振动，即在地面上呈滚动形式。竖向振幅大于

水平振幅。振幅沿竖向的衰减很快，在一个波长后即衰减到1/5左右。瑞雷波在震中附近并不

存在，传播一段距离后才能出现。

（b）洛夫波首先在地震观测中发现的，后由洛夫在理论上证明了它的存在。它的存在条件是在半无限空间上存在一松软水平覆盖层。洛夫波只是在与传播方向相垂直的水平方向运动，即地

面水平运动，或者说在地面上呈蛇形运动形式。

5. 画图解释地震波的反射与折射规律，并解释说明。

* 反射与折射规律图见P18图1-13

* 当P波以α角向一自由面入射时，可以产生两个反射波，一个是P波，在入射波的对称方向反射；另一个是SV波，反射角为β，且β<α。当P波垂直入射时：①不会产生横波；②只有当界面两侧介质的阻抗ρv相同时，才无反射，此时能量将全部折射；③折射层阻抗越大，则折射系数越小，反射系数越大，当ρ2vp2→无穷大时，全部能量反射而无折射；④当ρ2vp2>ρ1vp1时，反射波与入射波同相位，反之相位相差±180°；折射波与入射波总是同相位。当入射波是SV波时，反射、折射波也可能有上述4个特性；但当入射波为SH波时，却只能产生SH型的反射波与折射波。当SH波垂直入射时，情况与P波垂直入射时一样。

6. 地震仪分哪几类？地震观测台网的布设方式及目的是什么？举出3例以上予以说明。

* 地震仪器可分为地震仪和强震仪。地震仪是研究震源和传播介质情况，以观测世界性的地震或弱震为主；强震仪是研究地面质点振动规律，以观测近震或强震为主。

* 地震观测台网的布设方式有：地震动衰减台阵；区域地震动台阵；断层地震动台阵；结构地震动台阵；

地震动差动台阵；地下地震动台阵。

* 举例说明：（1）地震动衰减台阵。布设方式：线状布设在发震断层辐射线上。目的：地震动衰减规律、地震传播效应。实例是美国加州。

（2）区域地震动台阵。布设方式：布设在某区域内（上百公里）。目的：巨大地区的地震动资料、场地影响。实例：美国阿拉斯加

（3）断层地震动台阵。布设方式：布设在潜在发震断层附近。目的：近场地震动、震源机制。实例：美国圣安德列斯断层台阵