结构抗震设计 主讲 郝润霞 内蒙古科技大学工木工程学院 2016.8
结构抗震设计 主讲 郝润霞 内蒙古科技大学工木工程学院 2016.8
本课程的内容 。·绪论 ·。场地与地基 ··结构地震反应分析与抗震计算 ● ·建筑抗震概念设计 ● ● 多层砌体结构抗震设计 多高层混凝士结构的抗震设计 ● 单层厂房抗震设计 ··隔震、减震（自学） 第一章绪论 教学目的和要求 1.了解地震的类型及其成因、地震的活动性及其震害 2.熟悉地震震级、地震烈度、基本烈度等有关术语 3.明确建筑抗震设防依据、目标及分类标准 4.理解抗震概念设计的基本内容和要求 教学内容 1.1地震与地震动 1.2地震震级与地震烈度 1.3地震灾害概 设防 1.5抗震设计总体要求 §1.1地震与地震动 径的德是个运位于球体的球体，平均半约63东道半轻的678，两根 地球内部可分为三大部分：地壳、地幔和地核 图1.1地球的构造 1.1.1地震类型与成因 一、地震按其成因划分为四种类型： 1,火山地震：由于火山爆发而引起的地震： 4.构造地震： 抗的主要研究对
本课程的内容 绪论 场地与地基 结构地震反应分析与抗震计算 建筑抗震概念设计 多层砌体结构抗震设计 多高层混凝土结构的抗震设计 单层厂房抗震设计 隔震、减震（自学） 第一章 绪论 教学目的和要求 1．了解地震的类型及其成因、地震的活动性及其震害 2．熟悉地震震级、地震烈度、基本烈度等有关术语 3．明确建筑抗震设防依据、目标及分类标准 4．理解抗震概念设计的基本内容和要求 教学内容 1.1 地震与地震动 1.2 地震震级与地震烈度 1.3 地震灾害概说 1.4 工程抗震设防 1.5 抗震设计总体要求 §1.1 地震与地震动 地球是一个近似于球体的椭球体，平均半径约 6370km，赤道半径约 6378km，两极半 径约 6357km． 地球内部可分为三大部分：地壳、地幔和地核． 图 1.1 地球的构造 1.1.1 地震类型与成因 一、地震按其成因划分为四种类型： 1．火山地震：由于火山爆发而引起的地震； 2．陷落地震：由于地表或者地下岩层突然发生大规模陷落和崩塌而造成的地震； 3．诱发地震：由于人工爆破,矿山开采及工程活动引发的地震； 4．构造地震：由于地球内部岩层的构造变动引起的地震(约占地震发生的 90%)——是结构 抗震的主要研究对象
二、震源、震中和震中距 地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位为震源：震源正上方的地面位置为晨中： 地面某处至震中的水平距离为晨中距. 图1.2震源震中和震中距 1.1.2地震波 寸地下岩体断裂、错动产生振动，并以波的形式向外传播， (a)纵波：是由震源向外传递的压缩波 一般周期较短、振幅较小，常引起上下颗簸运 动 (山)横波：是由震源向外传递的剪切波，一般周期较长、振幅较大，常引起水平方向运 。 动 波的前进方向 波的前进方向 质点振动方向 图1.3 体波传播示意图 2.面波：可分为瑞雷波 (a)瑞雷波： 在其传播时 质点在波的前进方向与地表法向组成的平面内做逆向的椭圆运 b)乐夫波：在其传播时，质点在波的前进方向垂直的水平方向运动，在地面上做蛇形运 动 的方日 的面进方白 面质点振动方式 (。)被质振动：()乐夫质点素动
二、震源、震中和震中距 地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位为震源；震源正上方的地面位置为震中； 地面某处至震中的水平距离为震中距． 图 1.2 震源 震中和震中距 1.1.2 地震波 一、概念：地震时地下岩体断裂、错动产生振动，并以波的形式向外传播。 二、地震波的分类与特点： 1．体 波：可分为纵波、横波两种形式 (a)纵 波：是由震源向外传递的压缩波，一般周期较短、振幅较小，常引起上下颠簸运 动； (b)横 波：是由震源向外传递的剪切波，一般周期较长、振幅较大，常引起水平方向运 动。 图 1.3 体波传播示意图 2．面 波：可分为瑞雷波 、乐夫波两种形式 (a)瑞雷波：在其传播时，质点在波的前进方向与地表法向组成的平面内做逆向的椭圆运 动； (b)乐夫波：在其传播时，质点在波的前进方向垂直的水平方向运动，在地面上做蛇形运 动
图1.4面波质点振动示意图 1.1.3地震动 概念：由地震波传播所引发的地面振动 三要素：峰值频谱持续时间 、最大振幅 描写地震地面运动强烈程度的最直观的参数，在抗震设计中对结构进行时 程反应分析时，往往要给出输入的最大加速度峰值。 、频谱特性 震加速度波形变换到频率域，就可得到波形的烦谱特性，频 特性可以用 地震 的陶 程 最大变应设有达到静 破坏时的 和反复变形而发生倒塌破坏。 §1.2地震震级与地晨烈度 1.2.1地震震级 地震展级是衡量一次地震释放能量大小的尺度，即表示地震本身大小的一种尺度，震级 M常按下式确定： M=logA+R(A (1-1) 震级M与震源释放能量E的关系： 1ogE=1.5M+11.8 -2) M2微震：M24有感地震：M5破坏性地震：M-7~8强烈地震：M8特大地震。 1.2.2地震烈度 概念：指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度：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。二次地震，表示地震大小的震级只有一个，但可以有多种不同的烈度。 及越大，度就越大。同一次地辰，辰中距小烈度就越 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的因素有 天。 震中区的烈度称为震中烈度：震 和震中烈度的关系 M=1+ 36 1-3) 1.2.3基本烈度与地震区划 基本烈度：指一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条件下按一定的概率（我 国取10%)可能遭遇到的最大地震烈度 基本烈度是一个地区进行抗展设防的依据 地展区划：依据地质构造，历史地震规律，强震观测资料，采用地震危险性分析的方法，计 出母 一定时限内关于某一烈度的超越概率，将国土划分为不同基 本烈度所覆盖的区域的工作。 §1.3地震震害 13.1中国地震 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，近干万人严重 我国位于世界两大地震构造系的交汇区域是地震多发的国家之 我国上世纪以来，发生6级以上地震600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
图 1.4 面波质点振动示意图 1.1.3 地震动 概 念：由地震波传播所引发的地面振动 三要素：峰值 频谱 持续时间 一、最大振幅——描写地震地面运动强烈程度的最直观的参数，在抗震设计中对结构进行时 程反应分析时，往往要给出输入的最大加速度峰值。 二、频谱特性——对时域的地震加速度波形变换到频率域，就可得到波形的频谱特性，频谱 特性可以用功率谱、反应谱和傅里叶谱来表示.揭示地震动的周期分布特征 三、持续时间——结构物从开裂到倒塌，往往要经历几次、几十次甚至几百次的反复振动过 程，即使结构最大变形反应没有达到静力破坏时的最大变形，但结构可能由于长时间的振动 和反复变形而发生倒塌破坏。 §1.2 地震震级与地震烈度 1.2.1 地震震级 地震震级是衡量一次地震释放能量大小的尺度，即表示地震本身大小的一种尺度，震级 M 常按下式确定： M log A R() (1-1) 震级 M 与震源释放能量 E 的关系： logE 1.5M 11.8 (1-2) M<2 微震；M=2~4 有感地震；M>5 破坏性地震；M=7~8 强烈地震；M>8 特大地震。 1.2.2 地震烈度 概念：指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度；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。一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但可以有多种不同的烈度。 一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距越小烈度就越高，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的因素有 关。 中国地震烈度表见 P284,附录 A 震中区的烈度称为震中烈度；震级和震中烈度的关系： 0 3 2 M 1 I (1-3) 1.2.3 基本烈度与地震区划 基本烈度：指一个地区在一定时期（我国取 50 年）内在一般场地条件下按一定的概率（我 国取 10%）可能遭遇到的最大地震烈度 基本烈度是一个地区进行抗震设防的依据 地震区划：依据地质构造，历史地震规律，强震观测资料，采用地震危险性分析的方法，计 算出每一地区在未来一定时限内关于某一烈度的超越概率，将国土划分为不同基 本烈度所覆盖的区域的工作。 §1.3 地震震害 1.3.1 中国地震 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。 我国位于世界两大地震构造系的交汇区域,是地震多发的国家之一. 我国上世纪以来，发生 6 级以上地震 600 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
图1.5我国境内地展分布示意图 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。 1.6唐山 1.32地震的破坏作用 地展破坏的三种形式： L.地表破坏 2.建筑物破坏 地主要有两种：地面的岩层发生错移，土质松弱地方产生交错裂缝 2)地面下沉多发生在软弱士分布地区和矿业采空区，地面不均匀沉陷易引起建筑物的 (3)喷砂冒水的现象（液化）一般发生在沿海或地下水位较高的地区，地震波的强烈提 动使含水层受到挤压，地下水往往从地裂缝或土质松软的地方目出路面，在有砂层 的地万则夹带砂子喷出形成喷心目水现象 (4)滑坡塌方常发生在陡峻的山区，在强烈地震的摇动下，由于陡崖失稳常引起塌方、 山体滑移、山石滚落等现象
图 1.5 我国境内地震分布示意图 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。 图 1.6 唐山地震 1.3.2 地震的破坏作用 地震破坏的三种形式： 1．地表破坏 2．建筑物破坏 3．次生灾害 一、地表破坏及其影响 地表破坏的几种形式： (1)地裂缝主要有两种：地面的岩层发生错移，土质松弱地方产生交错裂缝。 (2)地面下沉多发生在软弱土分布地区和矿业采空区,地面不均匀沉陷易引起建筑物的 破坏和倒塌。 (3)喷砂冒水的现象（液化）一般发生在沿海或地下水位较高的地区，地震波的强烈振 动使含水层受到挤压，地下水往往从地裂缝或土质松软的地方冒出路面，在有砂层 的地方则夹带砂子喷出形成喷砂冒水现象。 (4)滑坡塌方常发生在陡峻的山区，在强烈地震的摇动下，由于陡崖失稳常引起塌方、 山体滑移、山石滚落等现象