工程结构抗震理论及应用-课件.ppt

1、主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用本章提纲313324与地震震源有关的术语地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震机制（EQ Mechanism）地震预报u第2章 地震学基础知识35主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用本章提纲313324与地震震源有关的术语地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震机制（EQ Mechanism）地震预报u第2章 地震学基础知识35主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 震源（Hypocenter，Source，Focus，Center）：地壳深处岩石发生断裂、错动的地方

2、，即一次地震时应变能释放区。震中（Epicenter，Epifocus）：震源在地表的投影点。与地震震源有关的术语主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 断层：地震形成的地壳岩石中的大断裂面（可达到几十几百公里长）。地震时破裂开始于断层面上的一个点或一个局部，然后向四周扩展。实际上震源不是一个点，而是具有相当尺度（大小）的破裂面，与地震的大小有关。地震学在研究中采用三种震源模型（理论模型）：点源：中小震（M6），断层长度：几十到几百公里；面源：中大震（M6），断层长度：几十到几百公里。与地震震源有关的术语主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 断层：

3、地震形成的地壳岩石中的大断裂面（可达到几十几百公里长）。地震时破裂开始于断层面上的一个点或一个局部，然后向四周扩展。实际上震源不是一个点，而是具有相当尺度（大小）的破裂面，与地震的大小有关。地震学在研究中采用三种震源模型（理论模型）：点源：中小震（M6），断层长度：几十到几百公里；面源：中大震（M6），断层长度：几十到几百公里。与地震震源有关的术语对一次地震震源（的位置）（Hypocenter）认为是断层上首先破裂的那个点（的位置）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 能量中心：能量释放中心，一般是断层破裂面的几何中心。小震：震源能量中心。大震：震源和能量中心不重合。与

4、地震震源有关的术语主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 地震的三要素：发震时间时间 发震地点空间：震中位置（经度，纬度）震源深度 地震大小强度 对已发生的地震，实际的震中、震源位置的确定会有几公里到几十公里的误差，极个别的可能存在百公里的误差。一个地震由下列参数定义：时间、空间、强度、简称时、空、强三要素。对一个已发生地震的确定需要给出三要素，在地震预报中预报一个地震也需要确定这三个要素。与地震震源有关的术语主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 根据震源深度的划分，地震可以分为：浅源地震（shallow focus earthquake）：震源深

5、度，h70km，占总地震的 72 Elcentro 1940 EQ M=7.1，h=24Km 唐山 1976 EQ M=7.8，h=16Km 特点：峰值加速度大，卓越频率 520Hz，高频成份多。中源地震（Intermediate focus EQ）：70Kmh300Km，占总地震的 4 特点：峰值加速度小，卓越频率 0.23HZ（高频被滤掉）与地震震源有关的术语主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用本章提纲313324与地震震源有关的术语地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震机制（EQ Mechanism）地震预报u第2章 地震学基础知识35主讲：李宁 建工

6、学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 大地震前后在震源附近总有一系列小震发生，按发震时间排列起来（包括大震）称为地震序列。某一序列地震中最强烈的那一次叫主震；主震前的地震叫前震；主震后的地震叫余震。根据地震序列的特点，可以把一次地震序列分为：p主震型p群震型p单发型地震序列主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 主震型：主震突出，释放能量80以上。占总地震的60，例如海城地震、唐山地震。群震型：能量由超过多次震级相近的地震释放出来的。占总地震的30，如 1996年邢台地震；1988年云南澜沧耿马地震（7.6级）；1960年智利地震，在5月21日到6月22日发生三次

7、超过8级的地震。单发型：前震和余震都很小，99的能量由主震一次释放。占总地震的 10，如1976年内蒙的和林格尔地震。在研究结构由地震引起的疲劳损伤破坏时，有时需要考虑这一问题。地震序列主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用本章提纲313324与地震震源有关的术语地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震机制（EQ Mechanism）地震预报u第2章 地震学基础知识35主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用根据地震成因来划分地震的类型：塌陷地震（Collapse EQS）：50年来仅1954和 1965年四川自贡发生两次。火山地震（Volc

8、anic EQS）：火山喷发引起的大地振动。构造地震（Tectonic EQS）：地壳构造变动引起的地震，占90以上。破坏性地震一般均为构造地震。以后讨论的地震均为构造性地震。地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用引发构造地震的原因：外因地震成因的宏观背景：板块构造学，用板块构造学上升到理论模型内因地震成因的局部机制：弹性回跳理论理论模型地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 板

9、块构造运动（二十世纪 60 年代提出）：全球地壳可以分为六大板块（太平洋、欧亚、美洲、非洲、印度澳洲、南极），各大板块内部可以分成较小的板块。板块厚80到100千米（地壳30到40千米加上岩石层40到70千米）。板块在上地幔推动下发生移动，约25cm/年，各板块运动不均匀，同一板块的运动也不均匀。板块运动引起岩层变形积累，达到一定程度突然破裂释放的巨大能量以波的形式向外传播，引起地面运动，迫使结构振动，产生破坏。地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗

10、震理论及应用 在大板块边缘地震最多，这些地震称为板缘地震（浅源）。从世界地震的震中分布图上可以看到两条大地震带：1）环太平洋地震带占世界地震总数 75以上。2）欧亚地震带（至印度与环太平洋地震带相遇）占地震总算 22 这两个地震带属于板缘地震，大小板块边缘都是地震集中处。有些地震不发生在边缘，而是在板块内，成为板内地震（或称内陆地震），约占15分布零散，危害性大（震源浅，震级大，地震区人口集中）；机制复杂，如唐山地震。地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 中国地震：中国位于欧亚板块东南端，东为太平洋板块，南为印度洋板块，欧亚板向东、

11、太平洋板块向西、印度洋向北挤压中国大陆，因此中国是地震多发国家。除少数省外，都发生过6级以上破坏地震，基本烈度大于6度，占国土总面积的60。全国450个城市，74.5位于地震区，约一半城市位于基本烈度7度及其以上地区。28个百万以上人口的大城市有85.7位于地震区。本世纪全世界发生的7级以上强震中，中国占三分之一。地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 阪神地震：称为“直下型地震”地震原因：太平洋板块向欧亚板块俯冲，欧亚板块下面的“板舌”

12、处破裂，形成地震震源在日本列岛的直下方的板舌内（震中在淡路岛）。唐山地震：是板内地震 震源在唐山市下面，但不是板缘地震，与俯冲无关。也称城市直下型地震，但并不说明其地震成因。地震的成因（Cause of EQS）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用本章提纲313324与地震震源有关的术语地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震机制（EQ Mechanism）地震预报u第2章 地震学基础知识35主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 机制不等于成因。弹性回跳理论是最流行和有说明力的解释地震机制的理论。这一理论是由里德（H.F.Reid）在1

13、911年根据1906年旧金山8.3级大地震前后观测结果提出的。地震机制（EQ Mechanism）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 机制不等于成因。弹性回跳理论是最流行和有说明力的解释地震机制的理论。这一理论是由里德（H.F.Reid）在1911年根据1906年旧金山8.3级大地震前后观测结果提出的。地震机制（EQ Mechanism）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用 机制不等于成因。弹性回跳理论是最流行和有说明力的解释地震机制的理论。这一理论是由里德（H.F.Reid）在1911年根据1906年旧金山8.3级大地震前后观测结果提出的。地

14、震机制（EQ Mechanism）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用p H.F.Reid 弹性回跳理论：1）地壳是由弹性的有断层的岩石组成的；2）地壳运动产生的能量以弹性应变能的形成在断层及其附近的岩层中长期积累；3）当弹性应变能积累及岩层变形达到一定程度时，断层上某点（应力超过强度极限）两侧的岩体向相反方向突然滑动，地震因之产生、断层上长期积累的弹性应变能突然释放。弹性回跳理论是用了半个世纪的时间得到的结果。地震机制（EQ Mechanism）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用p 弹性回跳理论没有讲地壳如何运动，弹性能量是怎样得以积累，而板

15、块构造运动弥补了弹性回跳理论的不足。实际地震能量如果是一次在同一瞬时释放，则地震记录应很简单，而实际的地震记录是十分复杂。实际上为解释这一问题（现象），发展了很多震源模型，其中比较典型的是凸凹体模型和贝垒模型，有时这两种模型也同时采用。地震机制（EQ Mechanism）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用p 断层类型的定义：根据断层两侧岩体滑动的形式来定义，可分为，倾（向）滑（动）断层产生的地震较小，倾滑断层又分为正断层和逆断层；走（向）滑（动）断层可产生大地震，走滑断层也分为左旋断层和右旋断层。地震机制（EQ Mechanism）正断层正断层倾滑断层倾滑断层主讲：李

16、宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用p 断层类型的定义：根据断层两侧岩体滑动的形式来定义，可分为，倾（向）滑（动）断层产生的地震较小，倾滑断层又分为正断层和逆断层；走（向）滑（动）断层可产生大地震，走滑断层也分为左旋断层和右旋断层。地震机制（EQ Mechanism）横向断层横向断层走滑断层走滑断层主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用p 断层类型的定义：根据断层两侧岩体滑动的形式来定义，可分为，倾（向）滑（动）断层产生的地震较小，倾滑断层又分为正断层和逆断层；走（向）滑（动）断层可产生大地震，走滑断层也分为左旋断层和右旋断层。p 实际上断层即存在走滑又存

17、在倾滑，例如，1995年日本阪神地震是右旋错动，震中地表错动达1m，地震机制与唐山地震基本一致；2001年11月14日发生在昆仑山口西的8.1级地震的地表错动最大可达6m。地震机制（EQ Mechanism）主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用本章提纲313324与地震震源有关的术语地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震机制（EQ Mechanism）地震预报u第2章 地震学基础知识35主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用p 对于地震预报必须给出时、空、强三要素，即时间、地点、强度，否则没有意义。地震预报很难，几乎不可能给出准确预报，

18、最成功的典范是 75 年的海城地震。根据预报的时间年限，地震预报分为：1）长期预报（几十年）；2）中期预报（一年几年）；3）短期预报（几天几个月）；4）临震（几个小时几天）。长期预报为抗震和地震工程服务；中期和短临震预报为减轻灾害服务。地震预报主讲：李宁 建工学院 研究生选修课程：工程结构抗震理论及应用p 对于地震预报必须给出时、空、强三要素，即时间、地点、强度，否则没有意义。地震预报很难，几乎不可能给出准确预报，最成功的典范是 75 年的海城地震。根据预报的时间年限，地震预报分为：1）长期预报（几十年）；2）中期预报（一年几年）；3）短期预报（几天几个月）；4）临震（几个小时几天）。长期预报为抗震和地震工程服务；中期和短临震预报为减轻灾害服务。地震预报短期预报的局限性：即使预报可以足短期预报的局限性：即使预报可以足够精确，但也只能减少人员伤亡，而够精确，但也只能减少人员伤亡，而对减轻结构破坏效果的作用有限。对减轻结构破坏效果的作用有限。