地震工程学(第一讲,导论)05
地震工程学讲义
第一章 绪论§1、1 地震与地震动地震是一种自然现象，每年平均发生500万次左右的地震，绝大多数很小，不可以用灵敏仪器测量的约占99%；可以感觉到地为1%，其中，5级以上的强烈地震约1000次左右，能造成严重破坏的大地震（>7%），平均每年大约发生18次。
地震给人类带来灾难，给人类社会造成不同程度的伤亡事故及经济损失。
如在20世纪，前80年（1900—1980）全球因地震造成的死亡人数高达105万人，平均每年死亡1.3万人。
1990年伊朗鲁德巴尔地震造成5万多人丧生。
1995年日本阪神地震紧急损失高达960亿美元就是例证。
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、1、1地震类型与成因对于构造地震，可以从宏观背景和局部机制两个层次上揭示其具体成因。
宏观背景：地球的构造：R=6371Km 约 6400Km 包括：地壳、地幔与地核。
地壳有各种不均匀的岩石组成，出地面的沉积层外，陆地下面的地壳主要为：上不是花岗岩层，下部为玄武岩层；海洋下面的地壳一般只有玄武岩层，革除厚薄不一。
世界上大部分地震都发生在这一薄薄的地壳内。
地幔主要有质地坚硬的橄榄眼组成，它具有粘弹性，由于地球内部放射性物质不断释放能量，从地下20Km~700Km ，地球内部温度有大约600℃~2000℃，在这一范围内的地幔中存在着厚约几百公里的软流层，物质对流，地球内部的压力也不均衡，900Mpa~370000Mpa ，地幔内部物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢的运动着，即可能为地壳运动的根源。
地核是地球的核心部分，分为外核（厚2100Km ）和内核，其主要构成物质是镍和铁。
据推测，外和可能处于液态而内核可能是固态。
通常认为，地球最外层是有一些巨大的板块组成，（六大板块和若干小板块），六大板块即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。
板块向下延伸的深度大约为70~100Km ，由于地幔物质的对流，板块也相互运动，板块的构造运动，是构成地震产生的根本原因。
地震工程学导论
1. 地震按成因可划分为: 构造地震、火山地震、塌陷地震、水库地震、人工地震。
2. 全球地震带: 环太平洋地震带，地中海-喜马拉雅地震带, 海岭地震带。
3. 地震波主要有体波和面波两种类型。
体波包括纵波和横波，面波包括瑞利波和勒夫波。
纵波运动时，介质颗粒的振动方向与波传播方向一致；横波运动时，介质颗粒的振动方向与波传播方向垂直；勒夫波质点运动是水平的，且垂直于波传播方向；瑞利波传播时，介质颗粒的运动方式为竖直平面内的逆进椭圆。
4. 拉梅常数为()()()201122021E E υλυυμυ==+-==+，则 4.63km/s 2.67km/s αμ==纵波波速：横波波速： 5. 近代地震仪一般由拾振器、放大器和记录装置三个系统组成。
6. 地方震级是标准地震仪记录到的震中距100公里处地面运动最大振幅（微米）的常用对数值。
里氏震级包括地方震级、体波震级和面波震级三种。
7. 某次地震后，推算地震矩为2.51×1029dyne ·cm ，试计算该次地震的矩震级。
矩震级等于M W =2 lg M 0/3-10.7，将地震矩代入公式，约为8.9级。
8. 地震烈度指某一地区的地面和各人工建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。
9. 基本烈度指未来50年内，一般场地条件下，超越概率10%的地震烈度。
10. 小震，也叫多遇地震。
指的就是未来50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为63％的地震。
相当于50年一遇的地震。
多遇地震对应的烈度，称为众值烈度。
大震，也叫罕遇地震。
就是在未来50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为2％～3％的地震，相当于1600～2500年一遇的地震。
罕遇地震对应的烈度，称为罕遇烈度（大震烈度）。
中震，也叫偶遇地震、设计地震。
指的就是未来50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为10％的地震。
相当于475年一遇的地震。
中震对应的烈度，即为基本烈度。
地震工程学课件
第四章、线性结构地震反应分析
4.1 动力方程的建立
4.1.4 多维地震动输入时的动力方程
[ M ]{v}+ [C ]{v}+ [ K ]{v} = − [ M ][ I ] vg • •• •• •• • • • ⎧ ⎪ ⎪ ⎡C ⎤{U} =−[ M] [cosθ ]{U }+[X ]{θ}+[X ]{θ}−[X ]{θ 2}⎫ [ M]{U}+[C]{U}+[ K]{U} + 2[ M] ⎢ θ ⎥ ⎨ ⎬ g g ⎣ ⎦ θ θ
n
注意：弹性力、阻尼力 仅与相对位移、相对速度 • ⎡ •• •• ⎤ ⎢ mi ( v i + v g ) + cij v j + kij v j ⎥ = 0 有关
⎦
[ M ]{v}+ [C ]{v}+ [ K ]{v} = − [ M ][ I ] vg
上述的地震动，只有一维， 或者说地震动的分量只有一个
∂2 fs = − 2 ∂x ⎡ ∂ 2 y ( x, t ) ⎤ ⎢ EI ( x) ∂x 2 ⎥ ⎣ ⎦
⎡ ∂ 2 y ( x, t ) ∂ 2 y g (t ) ⎤ + f I = − m( x ) ⎢ ⎥ 2 2 ∂t ⎥ ⎢ ∂t ⎣ ⎦
f D = −c
∂y ( x, t ) ∂t
根据动静法，即达兰贝尔原理，形成平衡方程： f s + f D + f I = 0
n T{ } [ ]{ }T•C y{ y}
mij = ∫ m( x)ψ i ( x)ψ j ( x)dx 广义质量 cij = ∫ cψ i ( x)ψ j ' ( x)dx 广义阻尼
地震工程导论总结
6、地震工程学的特殊性 罕遇 地震动 强烈 不确定 7、地震工程学的发展阶段 ① 静力学阶段 ② 反应谱阶段 ③ 动力分析阶段 8、从土木工程角度来看地震工程学 是介于地震学与土木工程之间的一门边缘学 科，研究土木工程涉及的地震问题，在规化、 工程设计、施工和管理中恰当地考虑地震作用、 合理处理和正确地采用工程措施减轻地震灾害。 是为了解决地震环境与人类工程活动之间矛 盾的一门实用性很强的学科
地震工程学介绍 地震基础知识 结构震害机理 构建破坏力学分析 强地震动 强震观测 结构抗震分析
1、地震工程学的形成 地震造成人类生命财产损失、破坏环境，同时亦给 人类提供了经验教训和知识。为了减轻地震灾害的损 失，人类逐步认识地震对工程结构物的作用、增强结 构抵御地震作用能力的原理和技术，探讨应对和抵御 地震影响的对策。 2、地震工程学 是研究地震动、工程结构地震反应、抗震减灾理论 的科学。 3、地震工程学在防震减灾工作中的作用 一个工程结构的防震包括选址、设计、施工或加固 三个阶段，决策主要涉及两个科学问题：如何判断或 定义工程的抗震安全性，如何选择适当的安全性，以 得到安全与经济之间的平衡。
选用地震动参数衰减关系 计算场址地震动参数
1、强震观测的目的和意义： 强震动观测是认识强地震动特征和各类工程结构 地震反应特性的主要手段。 强震观测记录还可应用于烈度速报、地震预警、 震害快速评估、地震应急及结构振动控制、结构健 康诊断等领域。 2、强震观测记录的应用 确定抗震设计反应谱 地震动特性研究
热带气旋（飓风、台风） 2. 地震 3. 洪涝 4. 雷暴与龙卷风 5. 雪暴 6. 火山爆发 7. 热浪 8. 雪崩 9. 滑坡 10. 潮汐与海啸 地震是人类所面临的最严重的自然灾害之一 中国地震分布广，成灾比率高
工程地震(地震现象)PPT精品文档
确定的平面
的夹角
Z
d S X i
R
波射线
波阵面的法线，代表 波的传播方向。
视速度 V* = d/dt 真速度 V = dR/dt
V* ＞V V / V* = sin i 29
地震微观现象——地震波
地震波
Seismic
震源扰动在地球介质中传播形成的弹性波
wave
在地球介质内部传播的地震波——自由波
– 体波 Body wave SV波—质点振动在 纵波（P — Primary wave）质播质传方点入S点播H向振射振方波动一面动向—致方内方正质向。。向交点与与 。振波波动的的与传
25
26
27
地震微观现象——地震波
Y
O 水平面
X
28
地震微观现象——地震波
地面 O
地
波前
震
任一时刻在介质空间
h
波
中分割已经扰动和未
传
被扰动区域的曲面。
播
等相位面
F
的
经过相同的传播时间
几
震源扰动所到达的空 间点构成的曲面。
何
描
波阵面
述
扰动区中的一系列等 相位面。
入射面
入射角 i
入射线与界面法线 入射线与界面法线
because of their inertia — while the frame and the paper roll are moved by
atphneend vraiebhcroearatdivnsygtwhgeroigwuhnatvdwe. fiothrmasn. attached pen hangs from the frame.
From Wikipedia, the free encyclopedia /wiki/Earthquake
地震工程学导论
地震工程学导论一、简答题1.地震按成因可划分为？构造地震、火山地震、塌陷地震、水库地震、人工地震。
2.全球有哪几条主要的地震带？环太平洋地震带，地中海-喜马拉雅地震带也称欧亚地震带，大洋中脊地震带也称海岭地震带。
3.体波有哪几种主要类型？引起的传播介质颗粒的运动方式是怎样的？体波包括纵波和横波，面波包括瑞利波和勒夫波。
纵波运动时，介质颗粒的振动方向与波传播方向一致；横波运动时，介质颗粒的振动方向与波传播方向垂直。
4.断层的运动机制主要有哪几种类型？走滑断层，有时也叫横推断层，指断层两侧岩石平行于断层走向彼此相对水平滑移。
倾滑断层，断层的一侧相对于另一侧上下运动，其运动基本平行于断面倾向。
倾滑断层可划分为两个亚类：正断层，指倾滑断层中倾斜断面上部的岩石相对于下部的岩石向下运动；逆断层，倾斜断面上部的岩石相对于下部的岩石向上运动。
5.结构抗震设计理论的发展有哪几个关键阶段？结构抗震设计理论的发展经历过静力理论阶段、反应谱理论阶段、动力理论阶段。
6.什么是地震动？地震动三要素是什么？地震动，是由震源释放出来的地震波引起的地表附近土层的振动。
地震动的三要素分别是振幅、持时和频谱。
7.什么叫地震烈度？地震烈度指某一地区的地面和各人工建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。
8.抗震设防三水准目标是什么？三水准目标：小震不坏、中震易修、大震不倒。
当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损害或不需修理仍可继续使用。
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。
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。
9.根据震源深度可将地震分为哪几类？5.12地震属于哪一类？按照震源的深度，可以分为浅源、中源地震和深源地震。
浅源地震：深度<70公里；中源地震：70~300公里；深源地震：>300公里。
5.12地震属于浅源地震。
地震工程学概论培训讲解
区域构造应力场模拟
区域构造应力场特征分析
01
通过分析区域地质构造背景、地壳形变和地球物理场特征，揭
示区域构造应力场的分布和演化规律。
数值模拟方法应用
02
运用数值模拟方法，如有限单元法、有限差分法等，建立
构造应力场与地震活动关系探讨
03
结合历史地震资料和地震活动性评估结果，探讨构造应力场与
地震工程学概论培训讲解
目录
• 地震工程学基本概念与原理 • 地震危险性分析方法 • 工程结构抗震设计方法 • 土木工程结构减震控制技术 • 地震工程学在城市建设中的应用 • 未来发展趋势与挑战
01 地震工程学基本概念与原 理
地震波传播特性
体波
包括纵波（P波）和横波（S波） ，通过地球内部传播，速度较快 。
地震监测网络完善
随着全球地震监测网络的不断完善，地震数据的获取更加准确和 全面，为地震预测预报提供了有力支持。
地震预警系统建设
地震预警系统能够在地震发生后的短时间内发出警报，为减轻地震 灾害提供宝贵时间。
地震预测模型研究
基于大数据和人工智能技术的地震预测模型不断涌现，为地震预测 预报提供了新的思路和方法。
实践案例
日本东京天空树、中国台北101大厦 等高层建筑均采用了隔震技术，有效 提高了结构的抗震性能。
消能减震技术及应用领域
消能减震技术
通过在结构中设置耗能装置或阻尼器，将地震能量转化为热能或其他形式的能 量耗散掉，从而减小结构的地震反应。
应用领域
消能减震技术广泛应用于桥梁、高层建筑、大跨度空间结构等领域。例如，中 国的港珠澳大桥就采用了消能减震技术来应对地震和台风等自然灾害。
高性能材料和结构体系
采用高性能混凝土、纤维增强复合材料等高性能材料和新型结构体系 （如摇摆结构、自复位结构等），提高结构的抗震性能。
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。
《地震工程学》课件
05
案例分析与实践
国内外典型地震案例分析
国内典型地震案例
选取近年来国内发生的典型地震事件，如汶川地震、玉树地震等，分析其地震参数、震害特点及影响范围。
国外典型地震案例
选取国际上有代表性的地震事件，如日本阪神地震、美国洛杉矶地震等，对比分析其地震参数、震害特点及抗震 措施。
地震工程实践与经验总结
03
地震工程学的应用与实践
地震工程学在建筑结构中的应用
建筑结构的抗震设计
地震工程学为建筑结构的抗震设计提供了理论依据和实践方法，通过合理的结构 设计和加固措施，提高建筑结构的抗震性能，减少地震对建筑的破坏。
新型抗震材料的研发
地震工程学的发展推动了新型抗震材料的研发和应用，如高性能混凝土、阻尼器 等，这些材料和设备的性能和效果在地震工程学研究中得到充分验证，为建筑结 构的抗震提供了有力支持。
抗震设计实践
介绍国内外在建筑、桥梁 、道路等工程领域的抗震 设计实践，总结抗震设计 的基本原则和方法。
抗震加固实践
介绍对既有建筑进行抗震 加固的工程实例，分析抗 震加固的有效性和适用性 。
应急救援实践
总结地震发生后的应急救 援经验，介绍救援队伍的 组织、救援装备和救援技 术等方面的实践经验。
案例分析与实践的启示与思考
启示
通过国内外典型地震案例的分析，总结地震工程实践的经验教训，为今后的抗震设计和 抗震加固提供参考。
思考
深入探讨如何提高建筑结构的抗震性能，加强地震预警和应急救援能力，以减少地震造 成的人员伤亡和财产损失。
感谢观看
THANKS
展
当前地震工程学面临的主要挑战
01
02
03
地震预测的难度
地震活动具有极大的不确 定性和复杂性，准确预测 地震发生的时间、地点和 强度仍是一个科学难题。
地震工程学中小学PPT教学课件
– Sa=|x’’(t)+x’’g(t)|max, Sv=|x’(t) |max, Sd=|x(t) |max – 三点近似： Sa = w |J0-t{x’’g(T)e-ew(t-T)sinwd(t-T)dT}|max = w Sv = w2 Sd
back
特解（强迫振动）
• 输入过程的离散化——微脉冲 -x’’g(T)dT – dx(t)=e-ew(t-T)[A0coswd(t-T)+B0sinwd(t-T)]
布设方式：线 布状 设布 在设 某 潜 建 几 地在 区 筑 十 表发域物至及震内不几地断（同百下层上高米几辐百附度十射公近处-20线里0米上）处 目的：地 巨 近 结震 大 场 构动 地衰 区 震 的 随减 的 动 反 空 深规 地 、 应 间 度律 震 相 的、 动 源 关 变地资机性化震料制、传、土播场结效地相应影互响作用 举例：美 北 台 日国 京 湾 本加 阿 圣 饭SM州 拉 安 店A斯 德 、RT加 列 天-1斯 津、断 医SM层院A台R阵T-2
• 多种定义
• 峰值 • 有效峰值 • 持续加速度 • 等反应谱有效加速度 • 概率有效峰值 • 静力等效加速度
• 简要评价
• 等效简谐振幅
• 平均振幅 • Arias强度 • 均方根加速度 • 谱强度
back
a(t) (m/s2)
多种幅值定义
2.5
1.5
0.5
-0.5
-1.5
-2.5
0
5
10
15
– 烈度是分等级的，地震作用成倍数关系
– 烈度具有以后果表示原因的间接性，是“危害性”而非 “危险性”，抗震设防则恰恰以后者为依据
• 我国的做法
《地震工程学》课件
案例二：中国汶川地震
案例四：印度尼西亚苏 门答腊地震
案例六：土耳其伊斯坦 布尔地震
案例八：意大利拉奎拉 地震
案例十：俄罗斯堪察加 半岛地震
案例一：日本阪神地震
案例三：美国旧金山地 震
案例五：智利瓦尔帕莱 索地震
案例七：墨西哥城地震
案例九：新西兰基督城 地震
经验教训：地震工程实践中常见的问题和挑战 改进措施：针对这些问题和挑战的解决方案和改进措施 案例分析：具体案例分析，包括问题描述、解决方案和改进措施 实践经验：总结实践经验，提出建议和指导
应用领域：广泛应用于建筑、桥梁、道路、水利、电力、通信等基础设施建设领域。
研究内容：地震工程学主要研究地震对建筑物、桥梁、隧道等基础设施的影响，以及如何设计和建造抗震结构。 研究方法：地震工程学采用实验、数值模拟、现场观测等多种方法，对地震作用下的结构行为进行研究。 实验方法：通过模拟地震振动的实验，研究结构在地震作用下的响应和破坏机理。 数值模拟方法：利用计算机软件，对地震作用下的结构行为进行数值模拟，预测结构在地震作用下的响应和破坏情况。 现场观测方法：通过对地震现场的观测和记录，了解地震作用下的实际情况，为地震工程学的研究提供依据。
抗震设计。
地震预测的准确性：如何更准确地预测地震的发生时间和强度
建筑物抗震性能：如何提高建筑物的抗震性能，减少地震造成的损失
地震救援和恢复：如何提高地震救援的效率，以及如何快速恢复受灾地区的正常生活
地震工程学的研究和应用：如何推动地震工程学的研究和应用，提高地震灾害的预防和应对 能力
地震监测技术的发展：提高地震监测的 准确性和实时性
汇报人：
,
汇报人：
01
02
03
04
地震工程学()
地 震 工 程 学
书P24图
SH波（Horizontal） 瑞雷波（Rayleigh） 洛夫波（Love）
25
26
1.体波：体波是指通过介质体内传播的波。
(1) 纵波：介质质点的振动与波的传播方向一致的波。
(2) 横波（剪切波）：质点的振动方向与波传播的方向 正交的波。
地 震 工 程 学
特点是可以在所有介质中传播。 传播速度：
5
二、波动方程的基本形式 地 震 工 程 学 地 震 工 程 学
在连续波的传播问题中，可以忽略体力。
ρ
∂ 2u ∂σ x ∂τ xy ∂τ xz = + + ∂x ∂y ∂z ∂t 2
ρ
ρ
∂ 2 v ∂τ yx ∂σ y ∂τ yz = + + ∂z ∂x ∂y ∂t 2
∂ 2 w ∂τ zx ∂τ zy ∂σ z = + + ∂x ∂y ∂z ∂t 2
地震工程学
地 震 工 程 学 地 震 工 程 学
第一章 概论
一、地震工程学研究的内容
1 工程地震：潜在震源区划分，潜在地震区地震活 动性规律，地震动工程参数的选择以及这些参数的 估计，强震观测，震害现象分析等。 2 结构地震反应：建筑材料﹑地基﹑构件及结构的 动力特性，结构试验技术，结构的弹塑性地震反应 和脆性破坏机制，结构的动力可靠性理论等领域。 3 抗震减灾理论：结构抗震设计﹑结构振动控制与 减震技术﹑地震灾害预测及损失估计﹑防灾规划 等。
C1 = α = E (1 − μ ) ρ (1 + μ )(1 − 2μ )
（2—6）
地 震 工 程 学
这种波只能在固体介质中传播，液体、气体不能承受 剪切作用。因为横波的传播过程是介质质点不断受剪 变形的过程。
地震工程学chapt5（概念设计）05s6
地震工程学chapt5（概念设计）05s6地震工程学华侨大学土木工程学院郭子雄2005地震工程学华侨大学土木工程学院郭子雄2005地震工程学Earthquake Engineering第五讲抗震概念设计Contents5.1 抗震概念设计的重要性 5.2 抗震概念设计的一般原则 5.3 结构体系选择及相关规定第五讲抗震概念设计SEISMIC CONCEPTUAL DESIGN郭子雄华侨大学土木工程学院华侨大学工程结构诊断与防灾研究所地震工程学华侨大学土木工程学院郭子雄2005地震工程学华侨大学土木工程学院郭子雄20055.1 抗震概念设计的重要性结构抗震设计一般由概念设计计算设计两个过程组成，两个过程在设计中相辅相成，不可偏废。
概念设计过程计算设计过程抗震概念设计——在对地震反应规律和结构抗震性能较好掌握基础上，依据工程经验和理性判断，设计有效抗震结构体系的过程。
5.1 抗震概念设计的重要性由于“计算设计”在“地震输入”和“反应分析”两个方面均存在许多不确定问题，使得“抗震概念设计”尤为重要。
地震方面——确定未来地震未知的因素很多，以致无法在任何确定程度上定量地预测未来的未知地震。
地震震源机制和地震动的传播机理非常复杂，地震动具有强烈不确定性，很难准确预测建筑物所遭遇地震动的特性和参数。
结构分析方面——未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、非结构构件、材料时效、阻尼变化、地基变形、共同工作等多种因素。
抗震概念设计是目前工程设计高度自动化的背景下唯一具有能动性和创造性的设计过程。
地震工程学华侨大学土木工程学院郭子雄2005地震工程学华侨大学土木工程学院郭子雄2005为什么抗震概念设计重要？建筑物的破坏不仅与建筑的抗震性能有关，而且同震源机制、震级、震中距、场地条件等因素有关。
如果一味加强结构本身而忽视场地等因素，可能适得其反；由于地震的不确定性和结构地震反应的复杂性，目前关于地震及结构对地震反应，还有许多规律未被人们所认识，结构计算模型存在很大程度的简化，许多设计计算参数无法精确确定。
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地震工程学
华侨大学土木工程学院
郭子雄
2005
Objectives of this course
主要任务是培养学生掌握地震工程基础理 论和抗震设计原理，具备结构抗震概念设 计思想，为从事与地震工程学相关的科学 研究打下基础
地震工程学
华侨大学土木工程学院
郭子雄
2005
主要参考书
李杰，李国强编著，《地震工程导论》，地震出版社，1992年 ；
地震工程学
华侨大学土木工程学院
郭子雄
2005
张衡(公元78-139年)，是我国古代杰出的科学 家。张衡发明的仪器叫地动仪，这是世界上第 一架地震仪。 据“后汉书”记载，地动仪以精铜铸造而成，圆径达八尺，外 形像个酒樽，机关装在樽内，外面按东、西、南、北、东 北、东南、西南、西北八个方位各设置一条龙，每条龙嘴里 含有一个小铜球，地上对准龙嘴各蹲着一个铜蛤蟆，昂头张 口，当任何一个方位的地方发生了较强的地震时，传来的地 震波会使樽内相应的机关发生变动，从而触动龙头的杠杆， 使处在那个方位的龙嘴张开，龙嘴里含着的小铜球自然落到 地上的蛤蟆嘴里，发出“铛铛”的响声，这样观测人员就知道 什么时间，什么方位发生了地震。
地震工程学
华侨大学土木工程学院
郭子雄
2005
Scope of Earthquake Engineering
In this broad sense, earthquake engineering covers the investigation and solution of the problems created by damaging earthquakes, and consequently the work involved in the practical application of these solutions, i.e. in planning, designing, constructing and managing earthquakeresistant structures and facilities. . 是研究地震动、工程结构地震 反应和抗震减灾理论的科学。
地震工程学
华侨大学土木工程学院
郭子雄
2005
1.1.2 工程结构地震反应研究方面
主要包括试验研究与理论分析研究两部分 试验研究 理论分析
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。
NCREE ( National Center for Research on Earthquake Engineering ,Taiwan) L shape strong wall(55m x 15m) with 24 actuators 6 DOF 5 x 5m seismic table, 50 tons specimen
McCRAW-HILL BOOK COMPANY, NY, 1986
地震工程概论编写组编著《地震工程概论》，科学出版社，1987年 吕西林等编著，《建筑结构抗震设计理论与实例》， 同济大学出版 社，2002年 有关建筑结构减震控制的专著
地震工程学
华侨大学土木工程学院
郭子雄
2005
Contends
1 导 论 2 地震震害及减轻措施概述 3 地震学基础 4 场地条件与震害 5 抗震设计理念(comprehensive approach/ philosophy ) 6 抗震概念设计(conceptual design ) 7 反应谱理论及应用 8 弹塑性地震反应分析 9 抗震鉴定与加固技术 10 抗震试验技术
2005
Objectives of this course
The main objective of this course is to illustrate to students of the problems and solutions in attaining efficient earthquakeresistant structures and facilities.
地震工程学
华侨大学土木工程学院
郭子雄
2005
第一讲 导 论
1.1 地震工程学基本内容 1.2 地震工程学研究的重点与热点 1.3 地震工程学发展历史概况
地震工程学
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郭子雄
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1.1 地震工程学基本内容
地震工程学 （1地震工程学是研究地震动、工程结构地震反应和抗震减灾理论 ）工程地震——地震危险性分析和地震区划 （2）结构抗震——抗震规范、抗震设计、抗震鉴定、抗震加固 的科学，其基本内容可用以下框图表示：
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1.2.2 研究热点—— 结构非线性地震反应 消能减振与控制 新的抗震设计理念－基于性态抗震设计
由于地震作用在强度上的不确定性及抗震的经济要求，一般 结构都可能在未来强震中进入破坏阶段，因此，结构非线性 成为地震工程学的一个研究热点。 由于地震的时间过程特性，对结构的非线性性质不仅局限于 极限破坏状态的研究，而且要考察结构在往复荷载作用下的 非线性变化过程。研究发现：控制结构破坏的基本变量不仅 与结构所能承受的最大荷载有关，而且还与结构的最大变形 反应和累积损伤破坏有关。
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1.3 地震工程学发展简史
1.3.1 有关地震记录及研究源于中国
人类关于地震的文字记载已有4000多年的历史（公元前 1831年首次在中国留下了关于泰山地震文字记载（见“竹书 纪年”）。 BD.1177年，有关强烈地震的生动描述： 烨烨震电，不宁不令； 万川沸腾，山塚崪崩； 高岸为谷，深谷为陵。
震害现象分析 强震观测 地 震 地 质
结构试验
震害经验 结构动力学 土动力学 随机振动 结构可靠性
地震动特性
地震危险性分析
设计地震参数
地震动区划
结构动力性能 模 型 化
地震灾害预测
结构地震反应分析
结构抗震设计 理论和规范
地震灾害的工程控制
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1.1.1
地震动的研究内容
地震工程学
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1.2 地震工程学重点及研究热点
1.2.1 基础研究——强震观测、震害经验和试验研究
地震工程学是一门强烈要求经验背景支持的学科。一般说 来，这些经验背景包括强震观测、震害经验和试验研究三 个基本方面。强震观测是研究地震动的基础，也是进行结 构动力试验的主要依据。 正是在强震观测记录的基础上，提出并完善了抗震设计 的反应谱理论，开辟了结构随机地震反应分析的研究领 域，发展了结构的振动台试验技术和拟动力试验技术。
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郭子雄
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Characteristic___
A multidisciplinary course
是一门集多学科知识的综合性应用学科
地质学 地震学 社会学 土动力学
地震工程学
工程结构学
混凝土结构 砌体结构
经济学 结构动力学
钢木结构
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The importance of a comprehensive approach to the problem of earthquake resistant construction is emphasized.
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Objectives of this course
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1.2.3 研究热点（2）—— 消能减振与控制
随着计算机技术、抗震实验技术的发展，现代控制理论在结 构地震反应控制方面的应用与研究受到广泛关注，理论与试 验研究工作日趋增多，并逐渐形成了现代地震工程研究的热 点。 传统抗震是通过增强结构本身的抗震性能（强度、刚度、延 性），即由结构本身储存和消耗地震的能量－－被动抗震的 对策，“硬抗对策”，结构不具备自我调节能力。 合理有效的抗震途径： 对结构施加控制装置（系统），由 控制装置与结构共同承受地震作用，即共同储存和耗散地震 能量，以调协和减轻结构的地震反应－－主动抗震的对策。地源自工程学华侨大学土木工程学院
郭子雄
2005
1.1.3 抗震减灾理论的研究内容
抗震减灾理论主要包括抗震设计理论、结构振动控制理 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。
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郭子雄
地震工程学
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地震工程学
Earthquake Engineering
郭子雄
华侨大学土木工程学院 华侨大学工程结构诊断与防灾研究所
地震工程学
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Definition
Earthquake Engineering can be defined as the branch of engineering devoted to mitigating earthquake hazards.
V. V. Bertero， Introduction to Earthquake Engineering ()
胡聿贤等编著，《地震工程学》，地震出版社，1990年 ； 沈聚敏等编著, 《抗震工程学》，中国建筑工业出版社，2000年 Williams, A. Seismic design of buildings and bridges 土木工程专业原版教材，水利水电出版社，2002 T.Paulay(新西兰)等著，戴瑞同等译，《钢筋混凝土和砌体结构的抗 震设计》，中国建筑工业出版社，1999年（原版更好） Minoru Wakabayashi, Design of Earthquake-Resistant buildings,