CH1结构抗震基本知识解读课件.ppt
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- CH1 结构 抗震 基本知识 解读 课件
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1、2023-1-301建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计主讲教师:主讲教师:刘美景刘美景东南大学成贤学院第1章 结构抗震基本知识2023-1-302第一章第一章 结构抗震基本知识结构抗震基本知识1.1 1.1 地震基本知识地震基本知识1.2 1.2 地震的基本术语地震的基本术语1.3 1.3 地震动特性地震动特性1.4 1.4 工程结构的抗震设防工程结构的抗震设防1.5 1.5 中国地震的特点与地震灾害中国地震的特点与地震灾害2023-1-3031.1 地震基本知识地震基本知识 地球的构造,地震的类型与成因,中国地球的构造,地震的类型与成因,中国及世界的地震活动。及世界的地震活动。2023-1-3
2、04古登堡界面古登堡界面1.1.1 地球的构造地球的构造 2023-1-305以地震成因分类以地震成因分类 :(1 1)构造地震:)构造地震:由于地球内部岩层的构造变动由于地球内部岩层的构造变动引起的地震,最主要的地震构造地震成因。引起的地震,最主要的地震构造地震成因。(2 2)火山地震:)火山地震:由于火山爆发而引起的地震。由于火山爆发而引起的地震。(3 3)陷落地震:)陷落地震:由于地表或地下岩层突然发生由于地表或地下岩层突然发生大规模陷落和崩塌而造成的地震。大规模陷落和崩塌而造成的地震。(4 4)诱发地震:)诱发地震:由于大面积蓄水容易引发的地由于大面积蓄水容易引发的地震。震。1.1.2
3、地震的类型与成因地震的类型与成因2023-1-3062023-1-307岩石原始状态岩石原始状态受力后发生变形受力后发生变形岩石断裂产生振动岩石断裂产生振动(回跳)(回跳)构造地震形成示意图构造地震形成示意图2023-1-308 破坏性地震主要属于构造地震。据统计,构造地震约占世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界地震总数的90%90%以上。以上。2023-1-3091 1、环太平洋地震带:、环太平洋地震带:占全球占全球80809090地震地震2 2、欧亚地震带、欧亚地震带1.1.3世界的地震活动世界的地震活动2023-1-3010以上两个地震带释放的能量,约占全球
4、所有地震释放能量以上两个地震带释放的能量,约占全球所有地震释放能量的的98%98%。2023-1-30111.1.4我国的地震活动我国的地震活动1 1、南北地震带:、南北地震带:(贺兰山云南)(贺兰山云南)2 2、东西地震带:、东西地震带:(陕西、山西、河北辽宁(陕西、山西、河北辽宁 帕米尔秦岭大别山)帕米尔秦岭大别山)台湾省及其附近海域;台湾省及其附近海域;西南地区,主要是西藏、四川西部和云南中西部;西南地区,主要是西藏、四川西部和云南中西部;西北地区,主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓西北地区,主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓;华北地区,主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山华
5、北地区,主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、燕山一带、山东中部和渤海湾;山东中部和渤海湾;东南沿海的广东、福建等地。东南沿海的广东、福建等地。我国的地震活动主要分布在五个地区的我国的地震活动主要分布在五个地区的2323条地震带上。条地震带上。这五个地区是:这五个地区是:2023-1-30122023-1-3013了解震源、震中、震中距等概念,了解震源、震中、震中距等概念,掌握地震波、地震波分类、震级、地震掌握地震波、地震波分类、震级、地震烈度、基本烈度等术语。烈度、基本烈度等术语。1.2 地震的基本术语地震的基本术语2023-1-3014 震源震源发生地震的地方发生地震的地方 震中震中
6、震源在地表的投影。震源在地表的投影。震源深度震源深度震源至地面的垂直距离。震源至地面的垂直距离。浅源地震:浅源地震:70km70km以内以内(世界上绝大部分地震世界上绝大部分地震是浅源地震是浅源地震);中源地震:中源地震:7070300km300km以内;以内;300km300km以上为以上为深源地震深源地震。震源深度影响震源深度影响:浅震波及范围小破坏程度大;浅震波及范围小破坏程度大;深深 震波及范围大而破坏程度小。震波及范围大而破坏程度小。1.2.1 震源和震中震源和震中2023-1-3015地震地震是以地面发生强烈振动为特征的一种物是以地面发生强烈振动为特征的一种物理现象。理现象。震源震
7、源震中震中震中距震中距2023-1-3016一、地震波构成一、地震波构成 地震波:地震波:地震引起的振动以波的形式从震源向地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播。分为各个方向传播。分为体波和面波体波和面波。体波体波是通过地球本体传递的波,包括是通过地球本体传递的波,包括纵波纵波和和横横波波。面波面波为沿地表传播的次生波,指为沿地表传播的次生波,指洛夫洛夫(Love)(Love)波波和瑞雷和瑞雷(Rayleigh(Rayleigh)波。波。1.2.2 地震波地震波 2023-1-3017二、地震波形式特点二、地震波形式特点1.1.体波体波 纵波纵波是由震源向外传递的是由震源向外传递的拉压波
8、拉压波,质点的振动,质点的振动方向与波的前进方向一致。方向与波的前进方向一致。压缩波压缩波(纵波、纵波、P P波波)2023-1-3018剪切波剪切波(横波、横波、S S波)波)横波横波是由震源向外传递的是由震源向外传递的剪切波剪切波,质点的振动,质点的振动方向与波的前进方向垂直。方向与波的前进方向垂直。2023-1-30192.2.面波面波 面波面波是指沿介质表面是指沿介质表面(或地球地面或地球地面)附近传播的附近传播的波,波,(随深度迅速衰减随深度迅速衰减)包含包含瑞雷瑞雷(Rayleigh(Rayleigh)波波和洛夫和洛夫(Love)(Love)波波两种。一般认为是体波经地层两种。一般
9、认为是体波经地层界面形成的次生波。界面形成的次生波。波的前进方向xyzzyx波的前进方向地表层基岩(a)(a)瑞雷波质点振动瑞雷波质点振动 (b)(b)洛夫波质点振动洛夫波质点振动 2023-1-3020地震波示意图地震波示意图2023-1-30213.地震波传播速度地震波传播速度地震波记录图地震波记录图2023-1-30221.2.3 震级震级 震级:表示一次地震本身强弱程度的大小和尺震级:表示一次地震本身强弱程度的大小和尺度。里氏震级度。里氏震级:logMA震级与地震释放能量震级与地震释放能量E E之间存在关系:之间存在关系:lg11.81.5EM2023-1-3023按震级的地震分类按震
10、级的地震分类 微震微震2 2级以下级以下 有感地震有感地震2 24 4级级 有破坏性地震有破坏性地震5 5级以上级以上 强烈地震强烈地震7 7级以上级以上 特大地震特大地震8 8级以上级以上2023-1-30241.2.4 地震烈度地震烈度 一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地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。用震烈度,简称为烈度。用I I表示。表示。2023-1-3025无感无感 1室内个别静止中的人室内个别静止中的人感觉感觉 2悬挂物微动悬挂物微动门、窗轻微作响门、窗轻微作响室内少数静止中的人室内少数静止中的人感觉感觉 3悬挂物明显摆动,器皿作响悬挂物明显摆动,器
11、皿作响门、窗作响门、窗作响室内多数人感觉。室室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数外少数人感觉。少数人梦中惊醒人梦中惊醒 43(2-4)31(22-44)不稳定器物翻倒不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动门窗、屋顶、屋架颤动作响,灰土掉落。抹灰作响,灰土掉落。抹灰出现微细裂缝出现微细裂缝室内普遍感觉。室外室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人多数人感觉。多数人梦中惊醒梦中惊醒 56(5-9)63(45-89)河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒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水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏损坏个别砖瓦掉落、个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝墙
12、体微细裂缝惊惶失措,仓皇逃出惊惶失措,仓皇逃出 613(10-18)125(90-177)河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软河岸出现坍方。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土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏轻度破坏局部破坏局部破坏开裂,但不妨碍使用开裂,但不妨碍使用大多数人仓皇逃出大多数人仓皇逃出 725(19-35)250(178-353)干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏中等破坏结构受损,结构受损,需要修理需要修理摇晃颠簸,行走困难摇晃颠簸,行走困难 850(36-71)500(354-707)干
13、硬土上有许多地方出现裂缝,基岩上可能出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。砖烟囱出现倒塌现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏严重破坏墙体龟裂,墙体龟裂,局部倒塌,修复困难局部倒塌,修复困难坐立不稳。行动的人坐立不稳。行动的人可能摔跤可能摔跤 9100(72-141)1000(708-1414)山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大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多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌倒塌大部倒塌,不大部倒塌,不堪修复堪修复骑自行车的人会摔倒。骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起
14、感出几尺远。有抛起感 10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁坏毁灭毁灭11地面剧烈变化,山河改观地面剧烈变化,山河改观12个别:个别:10%以下以下少数:少数:10%50%多数:多数:50%70%大多数:大多数:70%90%普遍:普遍:90%以上以上速度速度加速度加速度 其它现象其它现象 一般房屋一般房屋 人的感觉人的感觉烈烈度度2/smmsmm/2023-1-3026(1 1)5.0-5.45.0-5.4级地震,震中烈度多为六度,其面积小于级地震,震中烈度多为六度,其面积小于500500平方公里。平方公里。(2 2)5.5-5.95.5-5
15、.9级地震,震中烈度多为七度,其面积不超过级地震,震中烈度多为七度,其面积不超过200200平方公里;平方公里;六度区面积也只有数百平方公里。六度区面积也只有数百平方公里。(3 3)6.0-6.46.0-6.4级地震,震中烈度多数为八度,其面积几十平方公里;级地震,震中烈度多数为八度,其面积几十平方公里;七度区不超过七度区不超过200200平方公里,六度区数百平方公里,如震中烈度为七度,平方公里,六度区数百平方公里,如震中烈度为七度,则与则与5.5-5.95.5-5.9级地震结果相同。级地震结果相同。(4 4)6.5-6.96.5-6.9地震,震中烈度一半为八度,结果与地震,震中烈度一半为八度
16、,结果与6.0-6.46.0-6.4级地震一样;级地震一样;另一半为九度,其面积小于另一半为九度,其面积小于100100平方公里,八度区不超过平方公里,八度区不超过500500平方公里,平方公里,七度区则在七度区则在15001500平方公里以内。平方公里以内。(1 1)5.0-5.95.0-5.9级地震造成人员伤亡者占级地震造成人员伤亡者占24%24%。而仅引起人员死亡的地震更。而仅引起人员死亡的地震更少,只占少,只占11.5%11.5%。一次。一次5 5级多地震中死亡人数最多为级多地震中死亡人数最多为117117人,而死亡人,而死亡2929人以人以上的地震都发生在夜间。上的地震都发生在夜间。
17、(2 2)6.0-6.96.0-6.9级地震有级地震有43%43%造成人员伤亡,而只有人员死亡仅占造成人员伤亡,而只有人员死亡仅占35%35%,一,一次地震死亡人数最多为次地震死亡人数最多为600600人。人。2023-1-3027 一个地区未来一个地区未来5050年内一般场地条件下可年内一般场地条件下可能遭受的具有能遭受的具有10%10%超越概率的地震烈度值称为超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。用该地区的基本烈度。用IbIb表示。表示。相当于相当于475475年一遇的最大地震的烈度。年一遇的最大地震的烈度。各地区的基本烈度由各地区的基本烈度由中国地震动参数区划中国地震动参数区划图图(
18、GB18306-2001)GB18306-2001)确定。确定。(下图是原中国地震烈度区划图)(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。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。2023-1-3028中国地震烈度区划图中国地震烈度区划图2023-1-3029地震动特性:地震加速度、速度和位移波形。地震动特性:地震加速度、速度和位移波形。一、最大幅值一、最大幅值描写地震地面运动强烈程度的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。应分析时,往往要给出输入的最大加速度峰值。1.
19、3 地震动特性地震动特性加速度波形的三大要素:幅值、频谱、持续时间。加速度波形的三大要素:幅值、频谱、持续时间。2023-1-3030二、频谱特性二、频谱特性1020304050001024682030405060(Hz)(rad/s)(cm /s )2612182430001024682030405060(Hz)(rad/s)2(cm /s )22(a)(a)软土软土(b)(b)硬土硬土频率频率频率频率2023-1-3031三、持续时间:三、持续时间:结构物从开裂到倒塌,往往要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,经历几次、几十次甚至几百次的反复振动过程,即使结
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