工程地震与结构抗震-地震危险性分析PPT(共 44张)
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地震危险性分析PPT课件
里克特根据历史地震资料总结出震级－频度关系 为指数分布，即震级不大于M的地震发生概率为：
F(M)k11e(MM 0)
k11e(M uM 0)1
(M 0MM u)
若不考虑震级上限 Mu,k11
F(M )1e(M M 0)
震级与频度关系更为常见形式为：
NeM LnNM
地震区发生震级不小于M的地震年平均次数为N。
• 地震危险性评定的目的是为工程抗震设计提供 设计依据。为了达到合理地抗震设防，需要科 学地进行地震危险性评定。
• 地震危险性评定主要解决地震烈度区划（某个 地方在未来一段时期内，比如20年、50年或 100年，可能遭遇到多大强度地震的问题）和 具体场地地震动的估计。前者服务于一般结构， 后者服务于特殊或重大的工程项目。
（3）基本烈度只提到在100年内遭遇地震的可能性， 并没有说明发生该强度地震的概率有多大，这对不 同使用年限、不同社会效益的工程，尤其是重大工 程，没有提供选择的余地。
二、地震活动性分析
地震活动性指的是地震发生的时、空、强的规律。
*地震活动性分析所依据的资料
*地震地质资料 发震断层明显区-横切断层开槽观察； 圣安德烈斯断层大地震发生年代为公元260、
指数分布： 令t为从上一次事件到下一次事件之间的时间间
隔，也就是说在时间间隔t之内，时间发生次数为零， 若此事件符合泊松分布，则
P ( 0 ) 1 F ( t) ( v t) 0 e v t/0 ! e v t
式中 F ( t ) 为在时间t内至少发生一次事件的概率。
F(t)1evt
*震级-频度关系
350、590、735、845、935、1015、1083、 1350、1550、1720和1857。平均150年发生一 次。
第一章地震概述
5
工程结构抗震及防灾
1.1 地震基本知识
地幔
1) 地幔界定：地壳以下到深度约2895km的古登堡界面为止的 部分为地幔，约占地球体积的5／6。
2) 地幔组成：由密度较大的黑色橄榄岩等高温（1000度以上） 高压（9000大气压）岩石组成。 3) 地幔物质根据推算形态应为粘弹性体（能传播横波）。
6
工程结构抗震及防灾
40
工程结构抗震及防灾
1.2 地震基本术语
地震烈度表
烈度 1~2度 3度 4~5度 地震现象 人们一般没感觉，只有地震仪才能记录到 室内少数人感觉到轻微震动 人们有不同程度的感觉
地震烈度的定量 描述极其复杂
6度
7~8度 9~10度
人行不稳，器血倾斜，房屋出现裂缝，少数受到坡坏 人立不住，大部分房屋遭到破坏，高大烟囱可以断裂，有时有 喷砂冒水现象 房屋严重破坏，地表烈缝很多，湖泊水库中有大浪，部分铁轨 弯曲、变形
1.1 地震基本知识
1、按成因划分： 构造地震：由岩层构造运动产生，占总数的90%
火山地震：由火山爆发引起
地震类型
陷落地震：如大面积矿山开采引起岩层坍塌 水库诱发地震：由水库贮水诱发产生 人工地震：如核爆炸等（地震观测技术的发展）
8
工程结构抗震及防灾
1.1 地震基本知识
地球的板块构造
板块构造的基本 概念是：岩石圈 由几个大而相当 稳定的板块，即 相对刚性的固体 岩石块体组成，
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工程结构抗震及防灾
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
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工程结构抗震及防灾
1988年亚美尼亚地震造成的新鲜断崖
13
工程结构抗震及防灾
工程结构抗震与防灾PPT课件
计算原则
各ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ建筑结构的抗震计算
➢ 竖向抗侧力构件不连续示例 ➢ 楼层承载力突变（有薄弱层）
2.1
计算原则
地基与结构相互作用的影响
➢ 由于地基与结构动力相互作用的影响，按刚性地基分析 的建筑结构水平地震作用在一定范围内有明显的折减。 ➢ 适用范围：8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地，采用箱基、 刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑， 当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时， 对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按规定折减，其层 间变形可按折减后的楼层剪力计算。 ➢ 折减后各楼层的水平地震剪力应满足楼层水平地震剪力 最小值的要求。
2.1
计算原则
结构抗震验算的基本原则
宜进行弹塑性变形验算的结构
➢ 《抗震规范》规定，以下结构宜进行罕遇地震下的 弹塑性变形验算：
✓ 规范规定的高度范围且属于规范规定的竖向不规 则类型的高层建筑结构 ✓ 7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中钢筋混凝 土结构和钢结构 ✓ 板柱-抗震墙结构和底部框架砖房 ✓ 高度不大于150m的钢结构
2.2
地震作用
重力荷载代表值的确定
➢ 结构抗震设计时所考虑的重力荷载，称为重力荷载代表 值。重力荷载分为恒载（自重）和活载（可变荷载）两种。 地震发生时的活载水平一般小于标准值，采用组合值系数 考虑活载的折减。
《抗震规范》规定：
回顾：荷载的标准值是指其在结构的使用期间内可能出现 的最大荷载值。
2.2
Elcentro 1940 （N-S） 地震记录
2.3
单自由度弹性体系的定义： ➢ 单质点弹性体系：将结构参与振动的全部质量集中于 一点，用无质量的弹性直杆支承于地面上的体系； ➢ 单向振动体系
建筑结构建筑抗震设计基本知识二PPT精选文档
•15
4.单质点体系的地震作用计算方法
计算结构自振周期 k/m ,T 2 / 2 m /k
由场地类别、设计地震分组查表,得场地特征周期Tg; 由设防烈度查表得水平地震影响系数最大值αmax； 确定、1、2； 由T、Tg、αmax按图计算水平地震影响系数α； 作用在单质点上的水平地震作用为 FEK=αg=αmg。
❖钢筋混凝土框架、框架一剪力墙结构：
T1
0.330.0006H 92 3B
或 T1=（0.07-0.09）n
式中：H、B、n意义同前。
•22
第五节 结构的抗震验算
一、荷载效应的基本组合 二、抗震验算的设计表达式 三、抗震变形验算
•23
一、荷载效应的基本组合
1.无地震作用组合：
S=γGSGK + ψQγQSQK + ψWγWSWk 式中:
一般情况下应取1.4； ③ 风荷载的分项系数γW：应取1．4。 2)位移计算时：
公式中各分项系数均应取1.0。
•25
楼面活荷载和风荷载组合值系数ψQ、ψW：
❖ 当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和0.0； ❖ 当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和0.6或
0.7和1.0； ❖ 对书库、档案库、储藏室、通风机房和电梯机房， 本条楼面活荷载组合值系数取0.7的场合应取为0.90。
•13
2.单质点弹性体系的地震作用
F m a S x 0 g m x a 0 S m a xm a x g kG G
式中：m、G ——为单质点体系的质量及重量； g ——重力加速度；
x0m ax ——为地面运动最大加速度；
Sa/x0m ax——称为地震系数，表示地面运动的相对强度；
工程结构抗震课件
地震 动
地震动是指地震时作用于工程结构的地震力，其特性包括峰值、频率和持时等。 地震动具有随机性和不确定性，需通过地震观测和震害调查进行了解。
工程结构的震害与破坏机理
震害类型
工程结构的震害类型主要包括变形破坏、断裂破坏、倾倒破 坏和丧失使用功能等。不同类型结构的震害特点不同，需根 据具体情况采取相应的抗震措施。
新材料与新工艺的应用
01
02
03
新材料应用
采用高强度材料、复合材 料等新型材料，提高结构 的强度和刚度，降低地震 作用下的结构响应。
新工艺应用
采用新型连接方式、混合 结构设计等新工艺，提高 结构的整体性和稳定性， 增强结构的抗震能力。
优化结构设计
结合新材料和新工艺的应 用，优化结构设计，实现 工程结构的轻量化、高效 化和安全化。
减隔震技术的应用与发展
减隔震技术原理
减隔震技术是通过在结构关键部 位设置消能减震装置或隔震支座，
以减小地震作用对结构的影响。
减隔震装置类型
常见的减隔震装置包括摩擦阻尼 器、黏性阻尼器、支撑式悬挂减 震装置等，可根据不同结构和需
求选择合适的装置。
技术发展与推广
随着减隔震技术的不断发展，其 应用范围逐渐扩大，未来可在更 多工程结构中推广和应用该技术。
抗震加固方案
根据桥梁的结构特点和损伤情况，采用增设支撑、加固桥墩、更换部分桥面铺装等措施进行加固。同时，对桥面和桥 墩进行防震处理，以减少地震对桥梁的破坏。
抗震性能评估 在加固后，需要对桥梁的抗震性能进行评估，以确保桥梁在地震作用下的安全性和稳定性。评估内容包 括地震烈度、场地条件、结构类型、材料性能等因素。
抗震稳定性措施
为保障大坝在地震作用下的稳定 性，可采取一系列措施，如加强 坝体加固、优化排水系统、加强 防渗处理等。同时，还需要对大 坝进行定期检查和维护，确保其 处于良好的工作状态。
地震动是指地震时作用于工程结构的地震力，其特性包括峰值、频率和持时等。 地震动具有随机性和不确定性，需通过地震观测和震害调查进行了解。
工程结构的震害与破坏机理
震害类型
工程结构的震害类型主要包括变形破坏、断裂破坏、倾倒破 坏和丧失使用功能等。不同类型结构的震害特点不同，需根 据具体情况采取相应的抗震措施。
新材料与新工艺的应用
01
02
03
新材料应用
采用高强度材料、复合材 料等新型材料，提高结构 的强度和刚度，降低地震 作用下的结构响应。
新工艺应用
采用新型连接方式、混合 结构设计等新工艺，提高 结构的整体性和稳定性， 增强结构的抗震能力。
优化结构设计
结合新材料和新工艺的应 用，优化结构设计，实现 工程结构的轻量化、高效 化和安全化。
减隔震技术的应用与发展
减隔震技术原理
减隔震技术是通过在结构关键部 位设置消能减震装置或隔震支座，
以减小地震作用对结构的影响。
减隔震装置类型
常见的减隔震装置包括摩擦阻尼 器、黏性阻尼器、支撑式悬挂减 震装置等，可根据不同结构和需
求选择合适的装置。
技术发展与推广
随着减隔震技术的不断发展，其 应用范围逐渐扩大，未来可在更 多工程结构中推广和应用该技术。
抗震加固方案
根据桥梁的结构特点和损伤情况，采用增设支撑、加固桥墩、更换部分桥面铺装等措施进行加固。同时，对桥面和桥 墩进行防震处理，以减少地震对桥梁的破坏。
抗震性能评估 在加固后，需要对桥梁的抗震性能进行评估，以确保桥梁在地震作用下的安全性和稳定性。评估内容包 括地震烈度、场地条件、结构类型、材料性能等因素。
抗震稳定性措施
为保障大坝在地震作用下的稳定 性，可采取一系列措施，如加强 坝体加固、优化排水系统、加强 防渗处理等。同时，还需要对大 坝进行定期检查和维护，确保其 处于良好的工作状态。
结构抗震抗震设计基本知识PPT课件
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、地基条件、 建筑物的动力特性、施工质量等因素有关。
2.地震烈度表 地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。 我国在1980年制定了《中国地震烈度表》。 《中国地震烈度表》将地震烈度分为1-12度。
第18页/共72页
第22页/共72页
三、地震烈度、震级与地震影响的关系
（1）5.0-5.4级地震，震中烈度多为六度，其面积小于 500平方公里。
（2）5.5-5.9级地震，震中烈度多为七度，其面积不超 过200平方公里；六度区面积也只有数百平方公里。
（3）6.0-6.4级地震，震中烈度多数为八度，其面积几 十平方公里；七度区不超过200平方公里，六度区数百平 方公里，如震中烈度为七度，则与5.5-5.9级地震结果相同。
烈 人的感觉
度
1 无感
2 室内个别静止中的人 感觉
3 室内少数静止中的人 感觉
4 室内多数人感觉。室 外少数人感觉。少数 人梦中惊醒
一般房屋
门、窗轻微作响 门、窗作响
其它现象
悬挂物微动 悬挂物明显摆动，器皿作响
加速度
mm/ s2
速度
mm / s
个别：10%以下 少数：10%——50% 多数：50%——70% 大多数：70%——90%
由于震源深浅、震中距大小等不同， 地震造成的破坏也不同。 震级大，破坏力不一定大； 震级小，破坏力不一定就小
第17页/共72页
二、 地震烈度
1.定义及影响因素 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，是衡量地震引起后果的一种标度。 一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震
2.地震烈度表 地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。 我国在1980年制定了《中国地震烈度表》。 《中国地震烈度表》将地震烈度分为1-12度。
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三、地震烈度、震级与地震影响的关系
（1）5.0-5.4级地震，震中烈度多为六度，其面积小于 500平方公里。
（2）5.5-5.9级地震，震中烈度多为七度，其面积不超 过200平方公里；六度区面积也只有数百平方公里。
（3）6.0-6.4级地震，震中烈度多数为八度，其面积几 十平方公里；七度区不超过200平方公里，六度区数百平 方公里，如震中烈度为七度，则与5.5-5.9级地震结果相同。
烈 人的感觉
度
1 无感
2 室内个别静止中的人 感觉
3 室内少数静止中的人 感觉
4 室内多数人感觉。室 外少数人感觉。少数 人梦中惊醒
一般房屋
门、窗轻微作响 门、窗作响
其它现象
悬挂物微动 悬挂物明显摆动，器皿作响
加速度
mm/ s2
速度
mm / s
个别：10%以下 少数：10%——50% 多数：50%——70% 大多数：70%——90%
由于震源深浅、震中距大小等不同， 地震造成的破坏也不同。 震级大，破坏力不一定大； 震级小，破坏力不一定就小
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二、 地震烈度
1.定义及影响因素 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，是衡量地震引起后果的一种标度。 一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震
地震工程学
按断层两盘相对运动：
正断层 逆断层 平移断层
断层的组合类型 叠瓦式构造 阶梯状 地堑 地垒
地震序列：在一定时间内（一般是几十天至数月 ）相继发生在相邻地区的一系列大小地震称为地 震序列。 主震：在某一地震序列中，其中最大的一次地 震叫主震。 前震：在主震之前发生的地震。 余震：在主震之后发生的地震。
§工程结构地震反应：主要包括试验研究与理论 工程结构地震反应： 工程结构地震反应 分析研究两部分。 §进行各种结构的抗震性能试验。通过对试验现 象和结果的分析与总结获得对结构抗震性能的 某种程度的了解，用以指导今后的结构抗震设 计。
§抗震减灾理论：抗震设计理论、结构振动控制 抗震减灾理论： 抗震减灾理论 理论、地震灾害预测理论、防灾规划及地震灾 害控制理论等诸多内容。 §抗震减灾理论是近年来颇为活跃的一个领域， 也是地震工程学研究的根本目标。 §地震工程学上述三部分内容构成了一个有机的 地震工程学上述三部分内容构成了一个有机的 整体。没有对地震动的了解， 地震动的了解 整体。没有对地震动的了解，地震工程学的研 抗震减灾理论的发展 究就成为无本之木，没有抗震减灾理论 究就成为无本之木，没有抗震减灾理论的发展 与应用，地震工程学的研究就只是纸上谈兵。 与应用，地震工程学的研究就只是纸上谈兵。 同样，在现阶段的科学技术水平下，没有对工 同样，在现阶段的科学技术水平下，没有对工 的研究， 程结构地震反应的研究 程结构地震反应的研究，人类也很难真正有效 地减轻和控制地震灾害。 地减轻和控制地震灾害。
（3） 地震工程学与社会经济学 ）
§为了尽量减小这种灾害损失，需要研究地震可 为了尽量减小这种灾害损失， 为了尽量减小这种灾害损失 能引起的各种损失 通过决策分析， 损失， 能引起的各种损失，通过决策分析，采取相应 措施，使工程投资与震害损失之和为最小。 措施，使工程投资与震害损失之和为最小。 §地震引起的损失，除了直接经济损失外，还包 地震引起的损失， 地震引起的损失 除了直接经济损失外， 括各种政治、人身。次生灾害等。 括各种政治、人身。次生灾害等。 §抗震设防标准上，地震工程学也受社会经济效 抗震设防标准 抗震设防标准上 益的左右。 益的左右。
安全教育主题班会----防震科普地震常识 课件(共35张PPT)
设法避开身体上方不结实的倒塌物、 悬挂物或其他危险物；
设法用砖石、木棍等支撑残垣断壁， 以防余震时再被埋压；
震后自救要点
2.震后自救
不要随便动用室内设施，包括电源，水源等，也不要使用明火；
01
闻到煤气及有毒异味或灰尘太大时，设法用湿衣物捂住口、鼻；
02
不要乱叫，保持体力，用敲击声求救。
03
地震基本知识
不同场所避震方法
10.避开其他危险场所
11.避开山边的危险环境：
狭窄的街道； 危旧房屋，危墙； 女儿墙、高门脸、雨篷下； 砖瓦、木料等物的堆放处。
避开山脚、陡崖，以防山崩、 滚石、泥石流等
避开陡峭的山坡、山崖，以 防地裂，滑坡等。
地震基本知识
震后自救要点
普及安全知识提高避险能力防震减灾科普知识宣传
预警现象
➢ 地光明亮而恐怖。 ➢ 地声强烈而怪异。 ➢ 地面和房屋的上下颠动及水平晃动。
家庭防震准备
抓住时机 科学避震
大震的预警现象，预警时间和避震空间的存 在，是人们震时能够自救求生的客观基础。 只要掌握一定的避震知识，事先有一定准备， 震时又能抓住预警时机，选择正确的避震方 式和避震4 震 后 自 救 要 点
05 震 后 救 灾 措 施
地震基本知识
地震基本知识
普及安全知识提高避险能力防震减灾科普知识宣传
地震开始发生的地点称为震源，震源正上方的地面称为震中。[2]在震中 区，地震波直接入射地面， 横波表现为左右摇晃，纵波表现为上下跳动，
纵波传播速度比横波快。
地震基本知识
普及安全知识提高避险能力防震减灾科普知识宣传
防震科普,携手同行
地震开始发生的地点称为震源，震源正上方的地面称为震中。[2]在震中区，地震波直接 入射地面， 横波表现为左右摇晃，纵波表现为上下跳动，纵波传播速度比横波快。
7 地震危险性分析ppt课件
lg N(M ) a bM 17
概率方法基本假定
5）在指定场地上，由某个潜在震源区内的地震事件造成地震 动超过指定阈值的事件服从泊松分布，即由第i个潜在震源 区中的地震事件导致在T年内指定场地的地震动值超过指定 阈值的事件发生次的概率为：
Pi (k) ik exp() k!
18
概率方法的步骤
• Difficult to apply to distributed sources close to the site
• Does not treat uncertainty well • No information on the likelihood of the
controlling earthquake • No information on the level of shaking that
8
确定性方法的步骤（1）
（1）根据历史地震和地质构造资料，确定潜在震源区 （2）以震级和震中距为参数，从几组地震中选择对研究场地
控制地震； 每个震源的潜在地震通常以最大地震的形式来定义，它
可以是合理推测的地震、最大可信地震或其它类型的地震。 控制地震就在所推测的这些地震之中，由它产生的地面运动 或其它参数是所考虑的所有地震震源对场点产生影响的主要 因素，该地震被认为是定义地震危险性最重要的地震事件。 由于对场点造成最大地面运动的地震事件并不总是很清楚， 因此可能存在不止一个控制地震。
5
基本概念（3）
地震区划相比，地震小区划具有以下特点： 1、重视局部场地条件的影响，更为详细地考虑局部 场地条件的作用； 2、区分不同的地震破坏作用； 3、更为详细地考虑周围的地震地质环境； 4、在结果的表述上，为显示地震破坏作用在小范围 内的变动情况，它的编图比例尺远大于地震区划图。
概率方法基本假定
5）在指定场地上，由某个潜在震源区内的地震事件造成地震 动超过指定阈值的事件服从泊松分布，即由第i个潜在震源 区中的地震事件导致在T年内指定场地的地震动值超过指定 阈值的事件发生次的概率为：
Pi (k) ik exp() k!
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概率方法的步骤
• Difficult to apply to distributed sources close to the site
• Does not treat uncertainty well • No information on the likelihood of the
controlling earthquake • No information on the level of shaking that
8
确定性方法的步骤（1）
（1）根据历史地震和地质构造资料，确定潜在震源区 （2）以震级和震中距为参数，从几组地震中选择对研究场地
控制地震； 每个震源的潜在地震通常以最大地震的形式来定义，它
可以是合理推测的地震、最大可信地震或其它类型的地震。 控制地震就在所推测的这些地震之中，由它产生的地面运动 或其它参数是所考虑的所有地震震源对场点产生影响的主要 因素，该地震被认为是定义地震危险性最重要的地震事件。 由于对场点造成最大地面运动的地震事件并不总是很清楚， 因此可能存在不止一个控制地震。
5
基本概念（3）
地震区划相比，地震小区划具有以下特点： 1、重视局部场地条件的影响，更为详细地考虑局部 场地条件的作用； 2、区分不同的地震破坏作用； 3、更为详细地考虑周围的地震地质环境； 4、在结果的表述上，为显示地震破坏作用在小范围 内的变动情况，它的编图比例尺远大于地震区划图。
科学《地震》课件
国际经验交流
加强与国际救援组织的协调合作，共 享资源和技术支持。
学习借鉴国际上的成功经验和做法， 提高地震救援和重建工作的水平。
国际资金援助
呼吁国际社会提供资金援助，支持灾 后重建工作。
06
地震的未来展望
科技在地震研究中的应用
地震监测技术
利用现代科技手段，如卫星遥感 、地磁、地电等，提高地震监测
的精度和时效性。
地震预测模型
借助大数据和人工智能技术，建立 更精确的地震预测模型，提高地震 预警的准确性和时效性。
地震模拟与仿真
利用计算机模拟技术，模拟地震发 生的过程和影响，为地震防范和应 急救援提供决策支持。
提高公众对地震的认识和防范意识
宣传教育
通过媒体、网络、宣传册等多种 渠道，普及地震知识，提高公众
地震可能导致山体滑坡、地面塌陷等，改变 自然景观。
生态平衡破坏
地震可能破坏生态环境，影响生物多样性。
05
地震救援与重建
地震救援
01
02
03
救援队伍组织
迅速组织专业的救援队伍 ，包括消防、医疗、搜救 等人员，进行现场救援。
救援设备配备
配备先进的救援设备，如 生命探测仪、破拆工具、 医疗急救设备等，提高救 援效率。
科学《地震》ppt课 件
目 录
• 地震概述 • 地震的形成原因 • 地震的预测与预防 • 地震的影响与后果 • 地震救援与重建 • 地震的未来展望
01
地震概述
地震的定义
总结词
地震是由于地球内部的地壳运动或板块间的相互作用而产生的自然现象。
详细描述
地震是由于地球内部的岩层在地壳运动过程中发生断裂，释放出积蓄的能量而 产生的。这种能量以地震波的形式传播，对地表和建筑物造成破坏。
建筑结构抗震设计(PPT,共81页)
提供了较大的侧向刚度，位移得到控制。
3.1
结构抗震概念设计
五、合理的结构材料
• 延性系数（表示极限变形与相应屈服变形之比）高； • “强度/重力”比值大（轻质高强）； • 匀质性好； • 正交各向同性； • 构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并
图 断层和断裂带 “有地震必有断层，有断层必有地震”
3.1
结构抗震概念设计
断裂及其工程影响
地质调查结果： •沿龙门山中央主断裂 带的地表破裂从映秀镇 至北川长200km； • 沿龙门山山前断裂带 的地表破裂从都江堰至 汉旺镇长40km 。
(图源：张培震, 2008)
汶川地震的 启示和教训
位于地震 断层的建筑， 由于地震断错 和地面强大振 动，带来房屋 毁灭性坍塌。
填充墙。
4层以上平面图
2）竖向不规则：塔楼上部（4层
楼面以上），北、东、西三面布
置了密集的小柱子，共64根，支
承在过渡大梁上，大梁又支承在
其下面的10根柱子上。上下两部
分严重不均匀，不连续。
3）主要破坏：第4层与第5层之 间(竖向刚度和承载力突变),周围
4层以下平面图
剖面图
柱子严重开裂，柱钢筋压屈；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙
• 这里的“规则”包含了对建筑平面、立面外形尺寸，抗 侧力构件的布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因 素的综合要求。
• “规则”的具体界限随结构类型的不同而异，需要建筑 师和结构师相互配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。
3.1
结构抗震概念设计
• 建筑抗震设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严 重不规则的设计方案；
①竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换
3.1
结构抗震概念设计
五、合理的结构材料
• 延性系数（表示极限变形与相应屈服变形之比）高； • “强度/重力”比值大（轻质高强）； • 匀质性好； • 正交各向同性； • 构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并
图 断层和断裂带 “有地震必有断层，有断层必有地震”
3.1
结构抗震概念设计
断裂及其工程影响
地质调查结果： •沿龙门山中央主断裂 带的地表破裂从映秀镇 至北川长200km； • 沿龙门山山前断裂带 的地表破裂从都江堰至 汉旺镇长40km 。
(图源：张培震, 2008)
汶川地震的 启示和教训
位于地震 断层的建筑， 由于地震断错 和地面强大振 动，带来房屋 毁灭性坍塌。
填充墙。
4层以上平面图
2）竖向不规则：塔楼上部（4层
楼面以上），北、东、西三面布
置了密集的小柱子，共64根，支
承在过渡大梁上，大梁又支承在
其下面的10根柱子上。上下两部
分严重不均匀，不连续。
3）主要破坏：第4层与第5层之 间(竖向刚度和承载力突变),周围
4层以下平面图
剖面图
柱子严重开裂，柱钢筋压屈；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙
• 这里的“规则”包含了对建筑平面、立面外形尺寸，抗 侧力构件的布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因 素的综合要求。
• “规则”的具体界限随结构类型的不同而异，需要建筑 师和结构师相互配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。
3.1
结构抗震概念设计
• 建筑抗震设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严 重不规则的设计方案；
①竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换
工程抗震课程总结课件幻灯片
§2.1 场地划分与场地区划
2.1.1 场地及其地震效应
定义
场地：建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范
围
>14层
影响建筑物震害的因素:
结构破坏百分率( %)
地震类型、结构类型、 下卧层的构成、覆盖层厚度
3 5层
10 14层 5 9层
土层厚度 (m)
房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大 ；
等意义上保证抗震计算结果的有效性
建筑抗震设计在总体上要求把握的基本原则 : 注意场地选择，把握建筑体型，利用结构延性， 设置多道防线，重视非结构因素
一、注意场地选择
地震区 宜选择有利地段，避开不利地段，不在危险地段进行工程建设
地段类别
地质、地形、地貌
有利地段 稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土 等
不利地段
软弱土、液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的 山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡边缘，平面 分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层 （如故河道、疏散的断层破碎带、暗埋的塘浜 沟谷及半填半挖地基）等
危险地段 地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石 流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位
当确实需要在不利地段或危险地段建筑工程时 应遵循建筑抗震设计的有关要求进行详细的场地评价，并采取必要的抗震措施
第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震 影响时，
建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；
第二水准：当遭受相当于本地区 设防烈度的地震 影响时，
建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用；
第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的 罕遇地震 影响时，
建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。
我国主要城镇中心地区的抗震设防烈度
地震工程学PPT课件
HOW DO THEY EFFECT STRUCTURE?
HOW TO CHARACTERIZE RELIABILITY?
……
2.5
HOW ABOUT DISASTERS?
1.5
……
0.5
-0.5
-1.5
-2.5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
t (s)
a(t) (m/s2)
a(t) (m/s2)
GROUND MOTION STRUCTURE RESPONSE
2 Fundamentals of Seismology
• 2.1 Inner Structure of Earth
• 2.2 Plate-Tectonics
• 2.3 Genesis and Types of EQs
• 2.4 Several Terms
• 2.5 Seismicity
• 2.6 Measurement and Scale of EQs
成分 钠、钾、铝硅酸盐 铁、钙、镁、铝硅酸盐
铁、镁硅酸盐
铁、镁、硅酸盐和/或氧化物 铁、镍 铁、镍
区段 岩石圈
软流圈 地幔 地核
back
2.2 板块构造运动
• 板块构造运动学说
• 大陆漂移说（魏格纳，20世纪初） • 海底扩张说（20世纪60年代）
• 大陆漂移的主要证据
• 大陆地质地形的拼合 • 古地磁的痕迹 • 海岭及海沟的特征
• Dynamics of structure
• Random vibration
• Concept of structural seismic design
HOW TO CHARACTERIZE RELIABILITY?
……
2.5
HOW ABOUT DISASTERS?
1.5
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t (s)
a(t) (m/s2)
a(t) (m/s2)
GROUND MOTION STRUCTURE RESPONSE
2 Fundamentals of Seismology
• 2.1 Inner Structure of Earth
• 2.2 Plate-Tectonics
• 2.3 Genesis and Types of EQs
• 2.4 Several Terms
• 2.5 Seismicity
• 2.6 Measurement and Scale of EQs
成分 钠、钾、铝硅酸盐 铁、钙、镁、铝硅酸盐
铁、镁硅酸盐
铁、镁、硅酸盐和/或氧化物 铁、镍 铁、镍
区段 岩石圈
软流圈 地幔 地核
back
2.2 板块构造运动
• 板块构造运动学说
• 大陆漂移说（魏格纳，20世纪初） • 海底扩张说（20世纪60年代）
• 大陆漂移的主要证据
• 大陆地质地形的拼合 • 古地磁的痕迹 • 海岭及海沟的特征
• Dynamics of structure
• Random vibration
• Concept of structural seismic design
工程地震与结构抗震地震危险性分析课件 (一)
工程地震与结构抗震地震危险性分析课件
(一)
工程地震与结构抗震地震危险性分析课件是现代工程学院中非常重要
的课程之一，该课程主要着重介绍工程地震对结构的破坏性及其相关
抗震技术。
首先，本课程主要着重介绍工程地震的特点和造成的危害。
工程地震
是指发生在人工结构物或人类工程造成的地震活动，例如建筑物、桥梁、隧道等工程结构物。
工程地震与自然地震相比，其危害性更高，
因为结构物一旦发生破坏，不仅会对人们生命财产造成威胁，也会对
国家和社会的发展带来严重影响。
其次，本课程重点介绍了工程结构物的抗震技术。
在工程地震活动的
严峻挑战下，为了保证工程结构物的安全可靠，必须采用相应的抗震
技术。
本课程对抗震技术的内容进行了详细的介绍，包括了减震装置、增加结构刚度、改善基础、加固和加密等。
同时，本课程还介绍了在
实际工程中如何进行抗震设计和抗震监控，以确保工程地震对结构造
成的影响最小。
最后，本课程还重点介绍了地震危险性分析技术。
地震危险性分析是
一种通过建立地震危险性模型，并利用该模型计算区域内地震发生的
可能性和强度的方法。
本课程着重介绍了地震危险性分析的基本概念、应用领域、方法和流程等方面，旨在为学生提供理论基础和实践经验。
总之，工程地震与结构抗震地震危险性分析课程不仅深刻揭示了工程
地震的特征及其造成的危害，而且侧重介绍了抗震技术和地震危险性
分析技术，为学生提供了理论基础和实践经验，对于提高工程师在实际工程应用中抗震能力具有非常重要的意义。
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12
2）划分地震构造区 单元划分； 划分的判断：构造活动年代
相同构造类型 构造应力场 地球物理场 地震活动性 实际就是在划分潜在震源区
13
3）确定最大震级 为尽量细地分析地震活动的非均匀性，将
发震断层分段。 用地震构造特征确定最大震级： 断层长度，错动类型，历史活动，综合
确定（需要经验） 4）最大原则：综合考虑各潜在震源影响，取 最大者
交 叉 学 科
5
地表及基岩地形
目的：工程场地的地震动
场地土层区（局部）
地震波传播
基岩区 （区域地质）
震 源
6
影响地震动及地震地质灾害的因素
• 地震、地质环境：震源特性
• 区域地质条件：地壳介质
对地震动的影响 空间上缓慢变化
• 局部场地条件：地形，土层，（近地表）断层
对地震动的影响空间上显著变化
7
21
一般说来，这样的分布模型将会是非常复杂 的，并且在缺少地震数据的情况下，建立这样的模 型也是非常困难的。在实际应用中，通常将这3个 参数独立开来而分别研究其统计特征。
地震危险性分析研究工作的发展
地震危险性研究起自四十年代。随着科学技术的 发展，为满足蓬勃发展的工程建设的需要，地震危险 性评定工作大致经历了两个重要的发展阶段：
第一阶段自50年代初期到70年代后期，所用的方 法称之为确定性方法，即地震基本烈度鉴定方法。基 本烈度确定后，其场地影响采用场地分类法，按照有 关抗震设计规范对场地进行分类以确定设计地震动参 数。
15
3）历史地震衰减资料 因为是有具体区域，所以要查尽相关
资料，反映区域特点 特殊的衰减关系 考虑烈度异常
以上确定性方法中都将震源看成点源，没有 考虑大震发震断层长度影响，如果直接以历 史地震资料为基础，有可能避免。
16
3. 综合评定 基于核电厂这类重要工程设施，偏于保守。
1）最大原则 2）不确定性很大 3）给出的值一般偏大，但对龙门山断裂带， 给出偏小。
19
概率方法最基本的假定是，地震是一个随机事 件，即未来地震发生的时间、地点和大小都是不确 定的，并可以用一定的概率分布来描述。这是符合 客观实际的。因为人们还不能准确的预知未来地震 发生的时间、地点和大小，同时，由于受震源机制 、地震波传播途径和局部场地条件等诸多因素的影 响，工程师所关心的地震动参数也是有很大的不确 定性。
10
下面分别介绍地震构造法和历史地震 法两种确定性方法以及两者结合起来对地 震动参数的综合评定方法。
11
1. 地震构造法
1）根据对研究区域范围内发生大地震的地质 构造条件的认识，评定工程场地最大地震动 参数的方法。
它是地震危险性分析的一种确定性方法， 主要就是研究地震地质构造背景。
需要有足够的地质勘查资料，构造与地 震发生之间联系的判断。
2
地震危险性分析实质上是中长期地震预报 向工程抗震设防方面的延伸与拓展。通过地震危 险性分析，把对研究地区的地震活动规律性的认 识、对场址周围地震活动和地震发生的地质条件 的认识等地震预报的信息融入到预测工程场址的 设计地震动参数中去。
3
评定某个地点的地震危险性，需要作以下三个方面的工 作：
一、确定该地点周围未来一定时间内可能发生破坏 性地震的地点、强度和性质；
17
二、 地震危险性分析概率方法
18
地震危险性分析的概率方法是1968年由美国学 者Cornell首先提出来的，这种方法主要包括四个环 节
1. 潜在震源划分。 2．地震活动模型和参数统计。 3．地震动衰减关系的确定。 4．场地地震动的概率计算。
其中前面两个环节主要是建立描述地震发生的 地点、时间和大小的概率模型并估计模型参数，后 一个环节是依据建立起来的地震发生的概率模型和 地震动参数的衰减关系计算场地地震动参数在一定 时间内的超越概率。
8
第二阶段自70年代后期至今,发展了一种地震 危险性分析的新方法,即概率方法。新方法的特点 是建立地震发生的概率模型,在统一考虑地震环境 和场地条件的基础上确定与设防水平相应的地震动 参数。
9
一、 地震危险性分析确定性方法
地震危险性分析的确定性方法有多种，如上个 世纪70年代我国以地震活动性为主编制区划图所采 用的方法。这里介绍的确定性方法与编制区划图时 所采用的确定性方法有所不同，是针对地震安全性 评价工作分级为I级的重要建设（例如核电厂中涉及 核辐射外泄安全的部分结构，要求万无一失 ）。
20
在这个基本假定下，一般来说地震发生过程可以 用一个三维随机过程｛ Li,Ti,Mi ｝来描述，其中 i 表 示发生一次地震事件, L i 表示地震 i 的震源位置, T i 表示地震 i 的发生时间, M i 是地震 i 的震级。
地震发生过程的完整的统计分析需要考虑这3个 参数的联合概率分布。
14
2. 历史地震法
它的基本假定是历史上曾经发生破坏性地震的地方, 同样的地震有可能再次发生,这就是历史重演原则。
1）调查以往发生过的有影响的地震，取最大
2）如何调查和分析历史地震资料，这是中国 的特点
详细收集；对比分析；去伪存真 直接得到场地的烈度（历史地震烈度表） 判断震中烈度，推断震级，再根据衰减关 系判断
地震危险性分析 Seismic Hazard Analysis （SHA）
(工程场地)地震安全性评价 Seismic Hazard Assessment
1
地震危险性分析
地震危险性分析是对某一特定的工程场址， 评定在工程有效使用期内遭遇一定地震动强度的 危险性。
目的：通过计算分析给出评价场点(site)未来一 定时间内遭遇到的地震动(I,Y,S)超过给定值的 概率，提供场地的地震动输入。为合成地震动提 供参数。
地球物理场
断活动
地震统计区划分及 地震活动性参数确定
潜在震源区划分及 地震活动性参数确定
确定地震动 衰减关系
地震危险性分析
基岩地震动时程合成
场地土层地震反应分析
工程场地地表设计 地震动参数确定
场地工程地质条 件勘探、波速测 试和土样动力试 验
场地地震地质灾害 及影响分析
综合评价结论和建议
地震危险性分析途径框图
二、通过地震观测资料和历史地震等震线的分析， 了解地震波传播途径的地区特性，确定衰减关系；
三、详细勘察场地条件，对场地土质条件进行分析 测试，研究局部场地条件对地震动的影响。
通过上述三方面的工作，便能在统一考虑地震环境 和场地条件的基础上确定设计地震动参数，即地震危险 性评定结果。
4
地震活动
大地构造
2）划分地震构造区 单元划分； 划分的判断：构造活动年代
相同构造类型 构造应力场 地球物理场 地震活动性 实际就是在划分潜在震源区
13
3）确定最大震级 为尽量细地分析地震活动的非均匀性，将
发震断层分段。 用地震构造特征确定最大震级： 断层长度，错动类型，历史活动，综合
确定（需要经验） 4）最大原则：综合考虑各潜在震源影响，取 最大者
交 叉 学 科
5
地表及基岩地形
目的：工程场地的地震动
场地土层区（局部）
地震波传播
基岩区 （区域地质）
震 源
6
影响地震动及地震地质灾害的因素
• 地震、地质环境：震源特性
• 区域地质条件：地壳介质
对地震动的影响 空间上缓慢变化
• 局部场地条件：地形，土层，（近地表）断层
对地震动的影响空间上显著变化
7
21
一般说来，这样的分布模型将会是非常复杂 的，并且在缺少地震数据的情况下，建立这样的模 型也是非常困难的。在实际应用中，通常将这3个 参数独立开来而分别研究其统计特征。
地震危险性分析研究工作的发展
地震危险性研究起自四十年代。随着科学技术的 发展，为满足蓬勃发展的工程建设的需要，地震危险 性评定工作大致经历了两个重要的发展阶段：
第一阶段自50年代初期到70年代后期，所用的方 法称之为确定性方法，即地震基本烈度鉴定方法。基 本烈度确定后，其场地影响采用场地分类法，按照有 关抗震设计规范对场地进行分类以确定设计地震动参 数。
15
3）历史地震衰减资料 因为是有具体区域，所以要查尽相关
资料，反映区域特点 特殊的衰减关系 考虑烈度异常
以上确定性方法中都将震源看成点源，没有 考虑大震发震断层长度影响，如果直接以历 史地震资料为基础，有可能避免。
16
3. 综合评定 基于核电厂这类重要工程设施，偏于保守。
1）最大原则 2）不确定性很大 3）给出的值一般偏大，但对龙门山断裂带， 给出偏小。
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概率方法最基本的假定是，地震是一个随机事 件，即未来地震发生的时间、地点和大小都是不确 定的，并可以用一定的概率分布来描述。这是符合 客观实际的。因为人们还不能准确的预知未来地震 发生的时间、地点和大小，同时，由于受震源机制 、地震波传播途径和局部场地条件等诸多因素的影 响，工程师所关心的地震动参数也是有很大的不确 定性。
10
下面分别介绍地震构造法和历史地震 法两种确定性方法以及两者结合起来对地 震动参数的综合评定方法。
11
1. 地震构造法
1）根据对研究区域范围内发生大地震的地质 构造条件的认识，评定工程场地最大地震动 参数的方法。
它是地震危险性分析的一种确定性方法， 主要就是研究地震地质构造背景。
需要有足够的地质勘查资料，构造与地 震发生之间联系的判断。
2
地震危险性分析实质上是中长期地震预报 向工程抗震设防方面的延伸与拓展。通过地震危 险性分析，把对研究地区的地震活动规律性的认 识、对场址周围地震活动和地震发生的地质条件 的认识等地震预报的信息融入到预测工程场址的 设计地震动参数中去。
3
评定某个地点的地震危险性，需要作以下三个方面的工 作：
一、确定该地点周围未来一定时间内可能发生破坏 性地震的地点、强度和性质；
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二、 地震危险性分析概率方法
18
地震危险性分析的概率方法是1968年由美国学 者Cornell首先提出来的，这种方法主要包括四个环 节
1. 潜在震源划分。 2．地震活动模型和参数统计。 3．地震动衰减关系的确定。 4．场地地震动的概率计算。
其中前面两个环节主要是建立描述地震发生的 地点、时间和大小的概率模型并估计模型参数，后 一个环节是依据建立起来的地震发生的概率模型和 地震动参数的衰减关系计算场地地震动参数在一定 时间内的超越概率。
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第二阶段自70年代后期至今,发展了一种地震 危险性分析的新方法,即概率方法。新方法的特点 是建立地震发生的概率模型,在统一考虑地震环境 和场地条件的基础上确定与设防水平相应的地震动 参数。
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一、 地震危险性分析确定性方法
地震危险性分析的确定性方法有多种，如上个 世纪70年代我国以地震活动性为主编制区划图所采 用的方法。这里介绍的确定性方法与编制区划图时 所采用的确定性方法有所不同，是针对地震安全性 评价工作分级为I级的重要建设（例如核电厂中涉及 核辐射外泄安全的部分结构，要求万无一失 ）。
20
在这个基本假定下，一般来说地震发生过程可以 用一个三维随机过程｛ Li,Ti,Mi ｝来描述，其中 i 表 示发生一次地震事件, L i 表示地震 i 的震源位置, T i 表示地震 i 的发生时间, M i 是地震 i 的震级。
地震发生过程的完整的统计分析需要考虑这3个 参数的联合概率分布。
14
2. 历史地震法
它的基本假定是历史上曾经发生破坏性地震的地方, 同样的地震有可能再次发生,这就是历史重演原则。
1）调查以往发生过的有影响的地震，取最大
2）如何调查和分析历史地震资料，这是中国 的特点
详细收集；对比分析；去伪存真 直接得到场地的烈度（历史地震烈度表） 判断震中烈度，推断震级，再根据衰减关 系判断
地震危险性分析 Seismic Hazard Analysis （SHA）
(工程场地)地震安全性评价 Seismic Hazard Assessment
1
地震危险性分析
地震危险性分析是对某一特定的工程场址， 评定在工程有效使用期内遭遇一定地震动强度的 危险性。
目的：通过计算分析给出评价场点(site)未来一 定时间内遭遇到的地震动(I,Y,S)超过给定值的 概率，提供场地的地震动输入。为合成地震动提 供参数。
地球物理场
断活动
地震统计区划分及 地震活动性参数确定
潜在震源区划分及 地震活动性参数确定
确定地震动 衰减关系
地震危险性分析
基岩地震动时程合成
场地土层地震反应分析
工程场地地表设计 地震动参数确定
场地工程地质条 件勘探、波速测 试和土样动力试 验
场地地震地质灾害 及影响分析
综合评价结论和建议
地震危险性分析途径框图
二、通过地震观测资料和历史地震等震线的分析， 了解地震波传播途径的地区特性，确定衰减关系；
三、详细勘察场地条件，对场地土质条件进行分析 测试，研究局部场地条件对地震动的影响。
通过上述三方面的工作，便能在统一考虑地震环境 和场地条件的基础上确定设计地震动参数，即地震危险 性评定结果。
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地震活动
大地构造