第一章 抗震设计的基本知识和基本要求
§ 1.2 地震的一些基本概念地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动 。
地震是一种自然现象,地球上每天都在发生地震,
一年约有 500万次。其中约 5万次人们可以感觉到;能造成破坏的约有 1000次; 7级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是 8.9级,发生于
1960年 5月 22日的智利地震。
什么是地震?
什么叫震源、震中、震中距?
地球内部发生地震的地方叫 震源 ;
震源在地面上的投影点称为 震中 ;
震中及其附近的地方称为 震中区,也称 极震区 ;
从震中到地面上任何一点的距离称为 震中距 。
地震分类一,按地震成因分类
---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震
1.构造地震破坏性地震主要属于构造地震。据统计,构造地震约占世界地震总数的 90%以上。
92%的地震发生在地壳中,其余的发生在地幔上部地震天然地震人工地震
2.火山地震由于火山作用,如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震,这类地震只占全世界地震的 7%左右。
1914年日本樱岛火山爆发,产生的震动相当于一个 6.7级地震。
3.陷落地震由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小,次数也很少。
人工地震因人为因素直接造成的地震是人工地震。
如工业爆破、地下核爆炸造成的振动;在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力,有时也会诱发地震。
1962年 3月 19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震,震级为 6.1级。
---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震地震天然地震人工地震二,按震源深浅分类浅源地震 —— 震源深度小于 60千米的称为浅源地震。
全世界 85%以上的地震都是浅源地震。
中源地震 —— 震源深度在 60至 300千米的称为中源地震。
深源地震 —— 震源深度在 300千米以上的称为深源地震。
浅源地震波及范围小,但破坏力大;深源地震波及范围大,但破坏力小。
2002年 6月 29日晨 1,20发生于吉林的 7.2级地震,震源深度为 540km,无破坏。
目前有记录的最深震源达 720公里。
地震分类一,按地震成因分类
1960年 2月 29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的 5.8级地震,
深度为 3km。震中破坏极为严重,但破坏仅局限在震中 8km内。
地震波地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。
地震波分为体波和面波。
体波 横波( S波)
纵波( P波)
面波 瑞利波乐甫波横波特点,周期长、振幅大、
波速慢,100-800m/s
纵波特点,周期短,振幅小,
波速快,200-1400m/s
面波比体波衰减慢、振幅大、
周期长、传播远。建筑物破坏主要由面波造成。
杂波
P波开始
S波开始 面波开始
§ 1.3 震级与烈度一,地震震级
1.定义能量越大,震级就越大;震级相差一级,能量相差约 32倍;相差二级,能量相差 1000倍。
反映一次地震本身大小的等级,用 M表示
AM lo g?
式中 A表示标准地震仪距震中 100km纪录的最大水平地动位移,单位为微米。
2.震级与能量的关系
ME 5.18.11lo g
一个 6级地震相当于一个两万吨级的原子弹。
能量 E的单位:尔格( 1尔格 = )J710?
3.按震级的地震分类微震 --- 2级以下。 人感觉不到有感地震 --- 2-4级 人有感觉破坏性地震 --- 5级以上 有破坏强烈地震 --- 7级以上 有破坏特大地震 --- 8级以上 有破坏由于震源深浅、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。
二,地震烈度一般而言,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。
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。
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。
无感1
室内个别静止中的人感觉
2
悬挂物微动门、窗轻微作响室内少数静止中的人感觉
3
悬挂物明显摆动,器皿作响门、窗作响室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数人梦中惊醒
4
3
( 2-4)
31
( 22-44)
不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动作响,灰土掉落。抹灰出现微细裂缝室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人梦中惊醒
5
6
( 5-9)
63
( 45-89)
河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏 —— 个别砖瓦掉落、
墙体微细裂缝惊惶失措,仓皇逃出6
13
( 10-18)
125
( 90-177)
河岸出现坍方。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轻度破坏 —— 局部破坏开裂,但不妨碍使用大多数人仓皇逃出7
25
( 19-35)
250
( 178-353)
干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏 —— 结构受损,
需要修理摇晃颠簸,行走困难8
50
( 36-71)
500
( 354-707)
干硬土上有许多地方出现裂缝,基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏 —— 墙体龟裂,
局部倒塌,修复困难坐立不稳。行动的人可能摔跤
9
100
( 72-141)
1000
( 708-1414)
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倒塌 —— 大部倒塌,不堪修复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
10
地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁灭11
地面剧烈变化,山河改观12
个别,10%以下少数,10%—— 50%
多数,50%—— 70%
大多数,70%—— 90%
普遍,90%以上速度加速度其它现象一般房屋人的感觉烈度
2/smm smm/
二、地震烈度
1.地震烈度定义及影响因素
2.地震烈度表
3.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。
相当于 475年一遇的最大地震的烈度。
各地区的基本烈度由,中国地震动参数区划图,
( GB18306-2001)确定。
(下图是原中国地震烈度区划图)
基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。
,中国地震烈度区划图,
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。)
规范规定:一般情况下,可采用,中国地震动参数区划图,
中的地震基本烈度。对已编制抗震设防区划的城市,可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防。
4.设防烈度设防烈度的取值依据:
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二、地震烈度
1.地震烈度定义及影响因素
2.地震烈度表
3.基本烈度 ( 偶遇烈度或中震烈度)
规范附录中列出了我国主要城镇的抗震设防烈度。如:
黑龙江省
1.抗震设防烈度为 7度,设计基本地震加速度值为 0.10g:
绥化,罗北,泰来;
2.抗震设防烈度为 6度,设计基本地震加速度值为 0.05g:
哈尔滨( 7个市辖区),齐齐哈尔( 7个市辖区),…
注:全省县级及县级以上设防城镇,设计地震分组均为第一组。
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。
5.多遇烈度
6.罕遇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。
4.设防烈度二、地震烈度
1.地震烈度定义及影响因素
2.地震烈度表
3.基本烈度 ( 偶遇烈度或中震烈度)
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。
( 4) 6.5-6.9地震,震中烈度一半为八度,结果与 6.0-6.4级地震一样;
另一半为九度,其面积小于 100平方公里,八度区不超过 500平方公里,
七度区则在 1500平方公里以内。
( 1) 5.0-5.9级地震造成人员伤亡者占 24%。而仅引起人员死亡的地震更少,只占 11.5%。一次 5级多地震中死亡人数最多为 117人,而死亡 29人以上的地震都发生在夜间。
( 2) 6.0-6.9级地震有 43%造成人员伤亡,而只有人员死亡仅占 35%,一次地震死亡人数最多为 600人。
震级与伤亡的关系
§ 1.4 设计地震分组请思考:图中的两座建筑在经历不同周期特点的地震作用下,那座建筑更易破坏?
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。
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。
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.
黑龙江省各地震设防地区均属第一组。
6度近震
6度远震 7度近震
7度远震
§ 1.4 设计地震分组
§ 1.5 地震地面运动的一般特征
1.地面运动最大加速度
2.地面运动的周期
3.强震的持续时间地面运动的一般特征可用地面运动加速度记录曲线来说明。
§ 1.6 地震的破坏作用(震害现象)
由地震的原生现象如地震断层错动,以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有:
1、地面破坏。
如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等;
一、直接灾害:
2、建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;
2、建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;
2、建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;
2、建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;
3、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等;
4、海啸。
海底地震引起的巨大海浪冲上海岸,可造成沿海地区的破坏;
二、次生灾害:
直接灾害发生后,破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态,从而引发出的灾害。有时,次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。
1、火灾由震后火源失控引起;
1923年日本关东地震,
东京市内 227处起火,33
处未能扑灭造成火灾蔓,
旧市区烧毁约 50%;横滨市烧毁 80%,死亡 10万。
主要的次生灾害有:
2、水灾。
由水坝决口或山崩拥塞河道等引起;
3、毒气泄漏。
由建筑物或装置破坏等引起;
4、瘟疫。
由震后生存环境的严重破坏而引起,
三、工程结构破坏现象
1、结构丧失整体性
2、承重结构强度不足
3、结构变形过大导致倒塌
4、结构构件连接支撑失效三、工程结构破坏现象
1、结构丧失整体性
2、承重结构强度不足
3、结构变形过大导致倒塌
5、地基失效
6、非结构构件破坏
4、结构构件连接支撑失效三、工程结构破坏现象
1、结构丧失整体性
2、承重结构强度不足
3、结构变形过大导致倒塌