1、建筑結構抗震設計建筑結構抗震設計Seismic design of buildingsSeismic design of buildings課程簡介課程簡介 地震是一種危及人民生命財產安全、破壞性極大的地震是一種危及人民生命財產安全、破壞性極大的突發性自然災害，地震造成生命、財產損失的直接突發性自然災害，地震造成生命、財產損失的直接原因是建筑物的劇烈震動、破壞倒塌。目前預測工原因是建筑物的劇烈震動、破壞倒塌。目前預測工作沒有發展到準確預報的程度。隨著我國城市化的作沒有發展到準確預報的程度。隨著我國城市化的發展，人口和財富向城市高度集中，基礎設施高度發展，人口和財富向城市高度集中，基礎設施高度發

2、達，地震造成的后果將日益嚴重。我國是一個地發達，地震造成的后果將日益嚴重。我國是一個地震多發、震害嚴重的國家，抗震防災是一項特殊的震多發、震害嚴重的國家，抗震防災是一項特殊的社會公益事業，它關系著經濟發展和社會穩定。建社會公益事業，它關系著經濟發展和社會穩定。建筑結構抗震設防是減輕地震災害的重要途徑。筑結構抗震設防是減輕地震災害的重要途徑。 科學界多年的研究成果形成了一門學科科學界多年的研究成果形成了一門學科地震地震工程學。它包含工程學。它包含工程地震工程地震和和結構抗震結構抗震兩方面內容。兩方面內容。 工程地震工程地震主要研究：地震危險性分析（主要研究：地震危險性分析（數理統計數理統計分析方

3、法分析方法）、地震區劃、潛在震源區地震活動規）、地震區劃、潛在震源區地震活動規律、地震動工程參數的選擇及估計等。律、地震動工程參數的選擇及估計等。 結構抗震結構抗震主要研究：建筑場地動力性能（動剪切主要研究：建筑場地動力性能（動剪切模量、土阻尼比、剪切波速）與抗震設計關系、模量、土阻尼比、剪切波速）與抗震設計關系、構件與結構動力特性、結構動力破壞機制（彎曲構件與結構動力特性、結構動力破壞機制（彎曲破壞、剪切破壞）、結構地震反應分析理論（破壞、剪切破壞）、結構地震反應分析理論（振振型分解反應譜法、時程分析法型分解反應譜法、時程分析法）與抗震設計方法）與抗震設計方法（基于承載力的設計方法、基于承載

4、力和構造保（基于承載力的設計方法、基于承載力和構造保證延性設計方法、基于損傷和能量的設計方法、證延性設計方法、基于損傷和能量的設計方法、能力設計、性能能力設計、性能/ /位移設計）等。位移設計）等。 建筑結構抗震設計是綜合了地震成因，強烈地建筑結構抗震設計是綜合了地震成因，強烈地面運動，結構物的動力特性和地震反應等方面面運動，結構物的動力特性和地震反應等方面的研究成果而發展起來的一門多科性的學科，的研究成果而發展起來的一門多科性的學科，它涉及地球物理學、地質學、地震學、工程力它涉及地球物理學、地質學、地震學、工程力學（結構動力學、材料力學、結構靜力學）、學（結構動力學、材料力學、結構靜力學）、

5、工程結構學（工程結構學（鋼筋混凝土結構、鋼結構、地基鋼筋混凝土結構、鋼結構、地基與基礎）、施工技術與基礎）、施工技術等多方面的知識等多方面的知識。課程性質和目的課程性質和目的 建筑結構抗震設計建筑結構抗震設計是土木工程專業一是土木工程專業一門重要的專業主干課。學習本課程的主要門重要的專業主干課。學習本課程的主要目的是通過介紹地震作用計算的基本原理目的是通過介紹地震作用計算的基本原理及結構抗震的設計方法，培養學習者掌握及結構抗震的設計方法，培養學習者掌握建筑結構抗震設計方面的基本理論知識和建筑結構抗震設計方面的基本理論知識和設計應用能力而設置的一門課程，從而能設計應用能力而設置的一門課程，從而能

6、貫徹執行我國的相關法律、規范，對地震貫徹執行我國的相關法律、規范，對地震區作抗震減災規劃，掌握防止或減少建區作抗震減災規劃，掌握防止或減少建（構）筑物由于地震而造成的破壞的技能，（構）筑物由于地震而造成的破壞的技能，使建筑經抗震設防后，能盡可能地減輕震使建筑經抗震設防后，能盡可能地減輕震害，避免人員傷亡，減少經濟損失。害，避免人員傷亡，減少經濟損失。課程要求課程要求 掌握結構抗震的基本知識、基本理論、基本技掌握結構抗震的基本知識、基本理論、基本技能，了解抗震設計的一般規律；能，了解抗震設計的一般規律； 培養運用規范、標準，查閱技術資料的能力和培養運用規范、標準，查閱技術資料的能力和抗震計算能力

7、；抗震計算能力； 了解結構抗震設計的新理論、新方法及抗震理了解結構抗震設計的新理論、新方法及抗震理論、方法的發展趨勢。論、方法的發展趨勢。教材選擇教材選擇 教材選用：教材選用：李宏男李宏男主編，主編，建筑結構抗震設計建筑結構抗震設計第第1 1版，版，中國建筑工業出版社中國建筑工業出版社，20152015年年4 4月。月。 本教材反映了我國新頒布的本教材反映了我國新頒布的建筑抗震設計規建筑抗震設計規范范（GB50011-2010GB50011-2010）的內容及當前國內外的）的內容及當前國內外的研究成果，使學生通過學習能掌握結構抗震的研究成果，使學生通過學習能掌握結構抗震的基本理論和實踐，從而不

8、但能遵循規范而且能基本理論和實踐，從而不但能遵循規范而且能高于規范進行結構的抗震設計。高于規范進行結構的抗震設計。 建筑結構抗震設計建筑結構抗震設計內容內容第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 場地、地基與基礎場地、地基與基礎第三章第三章 結構地震反應分析與抗震驗算結構地震反應分析與抗震驗算第四章第四章 建筑抗震概念設計建筑抗震概念設計 第五章第五章 多層和高層鋼筋混凝土房屋抗震設計多層和高層鋼筋混凝土房屋抗震設計第六章第六章 多層砌體結構房屋的抗震設計多層砌體結構房屋的抗震設計 第七章第七章 高層及多層鋼結構房屋的抗震設計高層及多層鋼結構房屋的抗震設計第八章第八章 單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震計

9、單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震計 第九章第九章 隔震與耗能減震房屋設計隔震與耗能減震房屋設計 第第1 1章章 緒緒 論論 1.1 1.1 地震災害概述（了解內容）地震災害概述（了解內容）1.2 1.2 地震基本知識地震基本知識（重點掌握）（重點掌握）1.3 1.3 地震的震害地震的震害（了解內容）（了解內容）1.4 1.4 結構的抗震設防（重點掌握）結構的抗震設防（重點掌握）1.1 1.1 地震災害概述地震災害概述1.1.1 1.1.1 地震是群災之首地震是群災之首一、災害一、災害 人為災害人為災害火災、污染（大氣、水、海洋）、核火災、污染（大氣、水、海洋）、核泄漏、戰爭等。泄漏、戰爭等。 自然災

10、害：地震災害是群災之首，它具有突發性自然災害：地震災害是群災之首，它具有突發性和不可預測性，以及頻度較高，并產生嚴重次生和不可預測性，以及頻度較高，并產生嚴重次生災害，對社會也會產生很大影響等特點。災害，對社會也會產生很大影響等特點。 地震是一種普遍的自然現象地震是一種普遍的自然現象 地震是地球內部構造運動的產物，是一種普遍的自地震是地球內部構造運動的產物，是一種普遍的自然現象。全世界每年發生約然現象。全世界每年發生約500萬次地震。其中：萬次地震。其中：破壞性的大地震平均每年約破壞性的大地震平均每年約1820次。次。1.1.1 1.1.1 地震是群災之首地震是群災之首續續地震又是一種突發的自

11、然災害。地震又是一種突發的自然災害。 現代科技的發展，雖能對地震的發生進行預測，但準確現代科技的發展，雖能對地震的發生進行預測，但準確地預報何時、何地將發生何種強度的地震一般是很困難地預報何時、何地將發生何種強度的地震一般是很困難的。這主要是由于地殼運動的復雜性，以及現代科學技的。這主要是由于地殼運動的復雜性，以及現代科學技術水平的局限性。術水平的局限性。 因此，破壞性地震常常是突然發生的。因此，破壞性地震常常是突然發生的。 目前，科學技術上還無法控制地震的發生。每次地震都目前，科學技術上還無法控制地震的發生。每次地震都會給人類社會帶來災難。會給人類社會帶來災難。1.1.1 1.1.1 地震是

12、群災之首地震是群災之首續續二、近代歷史上大地震二、近代歷史上大地震 唐山大地震唐山大地震：19761976年年7 7月月2828日，在河北省唐山一帶發日，在河北省唐山一帶發生了生了7.87.8級強烈地震，震中區烈度級強烈地震，震中區烈度1111度。度。150150萬人口萬人口中死亡中死亡2424萬，傷萬，傷1616萬；直接經濟損失萬；直接經濟損失100100億元，震后億元，震后重建費用重建費用100100億元。億元。 集集大地震集集大地震：19991999年年9 9月月2121日臺灣發生日臺灣發生7.37.3級地震，級地震，死亡死亡2424人，經濟損失人，經濟損失9494億美元。億美元。 印度

13、大地震印度大地震：當地時間：當地時間20012001年年1 1月月2626日上午，在印度日上午，在印度西北部古吉拉特邦發生里氏西北部古吉拉特邦發生里氏7.97.9級的強烈地震。級的強烈地震。死亡死亡人數達人數達16000多人，受傷人數達多人，受傷人數達55800多人，經濟損多人，經濟損失失45億美元。億美元。 1.1.1 1.1.1 地震是群災之首地震是群災之首續續三、全世界地震帶三、全世界地震帶主要分布于以下兩個帶：主要分布于以下兩個帶：（1 1）環太平洋地震帶（）環太平洋地震帶（2 2）歐亞地震帶）歐亞地震帶這兩個地震帶這兩個地震帶釋放的能量，釋放的能量，約占全球所有約占全球所有地震釋放能

14、量地震釋放能量的的98%98%。環太平洋地震帶環太平洋地震帶歐亞地震帶歐亞地震帶1.1.2 1.1.2 我國的地震情況我國的地震情況 1.1.我國是一個多地震國家我國是一個多地震國家 據統計，我國大陸地震約占世界大陸地震的三分據統計，我國大陸地震約占世界大陸地震的三分之一。原因是：我國正好介于地球的兩大地震帶之一。原因是：我國正好介于地球的兩大地震帶之間。之間。2.2.我國是一個地震災害最嚴重的國家我國是一個地震災害最嚴重的國家 我國地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，我國地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家。是一個震災嚴重的國家。19001900年以來，中國死于地

15、震年以來，中國死于地震的人數達的人數達5555萬之多，占全球地震死亡人數的萬之多，占全球地震死亡人數的53%53%。20世紀全球兩次死亡世紀全球兩次死亡2020萬人以上的大地震均發生于我國。萬人以上的大地震均發生于我國。 19201920年寧夏海原地震（年寧夏海原地震（8.58.5級）死亡級）死亡23.423.4萬人。萬人。 19761976年河北唐山地震（年河北唐山地震（7.87.8級）死亡級）死亡24.224.2萬人，傷萬人，傷2020余萬。余萬。1.1.2 1.1.2 我國的地震情況我國的地震情況續續3.3.我國的地震活動地區我國的地震活動地區 我國的地震活動主要分布在五個地區的我國的地

16、震活動主要分布在五個地區的23條地震帶上。條地震帶上。這五個地區是：這五個地區是：臺灣省及其附近海域；臺灣省及其附近海域；西南地區，主要是西藏、四川西部和云南中西部；西南地區，主要是西藏、四川西部和云南中西部；西北地區，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏、天山南西北地區，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏、天山南北麓；北麓；華北地區，主要在太行山兩側、汾渭河谷、陰山華北地區，主要在太行山兩側、汾渭河谷、陰山-燕山燕山一帶、一帶、 山東中部和渤海灣；山東中部和渤海灣；東南沿海的廣東、福建等地。東南沿海的廣東、福建等地。1.1.2 1.1.2 我國的地震情況我國的地震情況續續4.4.目前的地震形勢目前的地

17、震形勢 地震的發生有間歇性。一段時間內發生較頻繁，一段時地震的發生有間歇性。一段時間內發生較頻繁，一段時間內較平靜。世界以及我國目前均處于地震活躍期，抗震間內較平靜。世界以及我國目前均處于地震活躍期，抗震任務不容忽視。任務不容忽視。1.2 1.2 地震基本知識地震基本知識1.2.1 1.2.1 地球內部構造地球內部構造地球平均半徑約地球平均半徑約6400km，內部由三個圈層組成。，內部由三個圈層組成。1、地殼、地殼 地球最表面的一層，很薄，厚度各處不一，約地球最表面的一層，很薄，厚度各處不一，約5-40km,平均厚度約為平均厚度約為30km。主要由各種不均勻的巖石組成：沉。主要由各種不均勻的巖

18、石組成：沉積巖積巖花崗巖花崗巖玄武巖等。玄武巖等。 絕大部分地震都發生在地殼內。絕大部分地震都發生在地殼內。2、地幔、地幔 中間一層，很厚，平均厚度約為中間一層，很厚，平均厚度約為2900km。主要由具有。主要由具有粘彈性性質的質地比較堅硬的橄欖巖組成粘彈性性質的質地比較堅硬的橄欖巖組成。其上部存在一其上部存在一個約幾百公里厚的軟流層。個約幾百公里厚的軟流層。 地幔內部的物質在熱狀態和不地幔內部的物質在熱狀態和不均衡壓力作用下緩慢運動，可能是造成地殼運動的根源。均衡壓力作用下緩慢運動，可能是造成地殼運動的根源。1.2.1 1.2.1 地球內部構造地球內部構造續續3、地核、地核 地球最里面的一層

19、，半徑約為地球最里面的一層，半徑約為3500km3500km，是地球的核，是地球的核心部分。可分為外核（厚心部分。可分為外核（厚2100km2100km）和內核）和內核（厚（厚1400Km1400Km），其主要構成物質是鎳和鐵。其主要構成物質是鎳和鐵。根據推測，外核可能處于液根據推測，外核可能處于液態，內核可能處于固態。態，內核可能處于固態。 地震觀測發現：地震橫波地震觀測發現：地震橫波不能通過外核（即不能通過不能通過外核（即不能通過液體）。液體）。1.2.2 地震的基本概念地震的基本概念1 1、什么是地震？、什么是地震？ 地震是指因地球內部緩慢積累的能量突然釋放而引起地震是指因地球內部緩慢積

20、累的能量突然釋放而引起的地球表層的振動的地球表層的振動 。 地震是一種自然現象，地球上每天都在發生地震，一地震是一種自然現象，地球上每天都在發生地震，一年約有年約有500500萬次。其中約萬次。其中約5 5萬次人們可以感覺到；能造成破萬次人們可以感覺到；能造成破壞的約有壞的約有10001000次；次； 7 7級以上的大地震平均一年有十幾次。級以上的大地震平均一年有十幾次。目前記錄到的世界上最大地震是目前記錄到的世界上最大地震是8.98.9級，發生于級，發生于19601960年年5 5月月2222日的智利地震。日的智利地震。1.2.2 地震的基本概念地震的基本概念續續2 2、什么叫震源、震中、震

21、中距？、什么叫震源、震中、震中距？震源震源：地殼巖層發生斷裂破壞、錯動，產生劇烈振動的地：地殼巖層發生斷裂破壞、錯動，產生劇烈振動的地 方，稱為震源。方，稱為震源。 震中震中：震源正上方的地面位置稱為震中。：震源正上方的地面位置稱為震中。極震區極震區：在震中附近，振動最劇烈、破壞最嚴重的地區，：在震中附近，振動最劇烈、破壞最嚴重的地區，叫極震區。叫極震區。震中距震中距：地面某點至震中的距：地面某點至震中的距離稱為震中距。離稱為震中距。震源深度震源深度：震中到震源的距離：震中到震源的距離或震源到地面的垂直距離或震源到地面的垂直距離,稱為稱為震源深度。震源深度。1.2.3 地震成因和分類地震成因和

22、分類一、地震成因一、地震成因地震是地球動力作用的產物地震是地球動力作用的產物 內動力內動力構造地震、火山地震構造地震、火山地震 外動力外動力塌陷地震（地下溶洞、礦坑、礦井塌陷地震（地下溶洞、礦坑、礦井的崩塌）的崩塌） 人類工程活動人類工程活動誘發地震（水庫，城市、油誘發地震（水庫，城市、油田的抽水、注水，人工爆破、爆炸等）田的抽水、注水，人工爆破、爆炸等）1.2.3 地震成因和分類地震成因和分類續續構造地震的成因構造地震的成因板塊構造運動假說板塊構造運動假說 地殼由六大板塊組成。這些板塊在地幔對流等因素產地殼由六大板塊組成。這些板塊在地幔對流等因素產生的巨大能量作用下產生運動，使板塊之間相互擠

23、壓和錯生的巨大能量作用下產生運動，使板塊之間相互擠壓和錯動，致使其邊緣附近的巖石層脆性破裂而引發地震。動，致使其邊緣附近的巖石層脆性破裂而引發地震。斷層假說斷層假說 在地幔對流等因素產生的巨大能量作用下，使地殼和在地幔對流等因素產生的巨大能量作用下，使地殼和地幔上部的巖石層發生皺褶變形，當積聚的地應力超過巖地幔上部的巖石層發生皺褶變形，當積聚的地應力超過巖石的極限強度時，巖石層便發生脆性斷裂，猛烈回彈錯動，石的極限強度時，巖石層便發生脆性斷裂，猛烈回彈錯動，從而引起振動，以波的形式向地面傳播，形成地震。從而引起振動，以波的形式向地面傳播，形成地震。1.2.3 地震成因和分類地震成因和分類續續二

24、、地震的分類二、地震的分類1 1、按成因分類：、按成因分類：1 1）構造地震構造地震：由于地殼構造運動使深部巖石薄弱部位的：由于地殼構造運動使深部巖石薄弱部位的應變超過容許值，巖層發生斷裂、錯動而引起的地面振應變超過容許值，巖層發生斷裂、錯動而引起的地面振動。動。 破壞性地震主要屬于構造地震。據統計，構造地破壞性地震主要屬于構造地震。據統計，構造地震約占世界地震總數的震約占世界地震總數的90%90%以上。以上。 2）火山地震火山地震 ：由于火山作用，如由于火山作用，如巖漿猛烈沖出地面巖漿猛烈沖出地面、氣、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震，這類地震只占全世體爆炸等引起的地震稱為火山地震，這類地震

25、只占全世界地震的界地震的7%左右，左右，在我國很少見。在我國很少見。3）誘發地震：）誘發地震： 因人為因素如因人為因素如由于水庫蓄水或深井注水等由于水庫蓄水或深井注水等引起的地震。引起的地震。如工業爆破、地下核爆炸造成的振動；在如工業爆破、地下核爆炸造成的振動；在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼的壓深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼的壓力，有時也會誘發地震。力，有時也會誘發地震。 1.2.3 地震成因和分類地震成因和分類續續 1962年年3月月19日在廣東河源新豐江水庫壩區發生了迄今日在廣東河源新豐江水庫壩區發生了迄今我國最大的水庫誘發地震，震級為我國最大的水庫誘發地震，

26、震級為6.1級。級。 4 4）陷落地震陷落地震 ：由于地表或地下巖層突然大規模陷落或崩：由于地表或地下巖層突然大規模陷落或崩塌而造成的地震，如地下溶洞或舊坑崩塌引起。這類地塌而造成的地震，如地下溶洞或舊坑崩塌引起。這類地震的震級很小，造成的破壞很少，次數也很少，約占震的震級很小，造成的破壞很少，次數也很少，約占3% 3% 。 構造地震破壞力大，影響范圍廣，建筑抗震設計中僅構造地震破壞力大，影響范圍廣，建筑抗震設計中僅限于討論構造地震作用下建筑的設防問題。限于討論構造地震作用下建筑的設防問題。 后兩種地震影響范圍和破壞程度相對較小。后兩種地震影響范圍和破壞程度相對較小。1.2.3 地震成因和分類

27、地震成因和分類續續2 2、按震源深度分類：、按震源深度分類：1 1）淺源地震：震源深度小于）淺源地震：震源深度小于7070千米的地震。千米的地震。 全世界全世界85%85%以上的地震都是淺源地震。淺源地震波及范以上的地震都是淺源地震。淺源地震波及范圍小，但破壞力大。圍小，但破壞力大。2 2）中源地震：震源深度在）中源地震：震源深度在7070至至300300千米的地震，占千米的地震，占12%12%，破壞性大。破壞性大。 3 3）深源地震：震源深度）深源地震：震源深度300km300km，占，占3%3%。震源深，波及范。震源深，波及范圍大，破壞性小。圍大，破壞性小。 92%92%的地震發生在地殼中

28、，其余的發生在地幔上部。的地震發生在地殼中，其余的發生在地幔上部。 目前觀測到的最深地震發生在地下目前觀測到的最深地震發生在地下720km720km左右。左右。1.2.3 地震成因和分類地震成因和分類續續3、按地震序列分類：、按地震序列分類： 地震時彈性應變能，以波的形式釋放擴散，經多次反地震時彈性應變能，以波的形式釋放擴散，經多次反射、折射形成持續過程，加之斷裂錯位不是瞬間完成的，射、折射形成持續過程，加之斷裂錯位不是瞬間完成的，故故在一定時間內（幾十天或數月）相繼發生在相鄰地區的在一定時間內（幾十天或數月）相繼發生在相鄰地區的一系列大小地震一系列大小地震稱為稱為地震序列地震序列。 在一個地

29、震序列中，最大的一次地震稱為在一個地震序列中，最大的一次地震稱為主震主震。 主震之前發生的地震稱為主震之前發生的地震稱為前震前震。 主震之后發生的地震稱為主震之后發生的地震稱為余震余震。主震型地震：主震型地震：在一個地震序列中，若主震震級很突出，在一個地震序列中，若主震震級很突出，其釋放的能量占全序列中的絕大部分，叫主震型地震。其釋放的能量占全序列中的絕大部分，叫主震型地震。這是一種常見的破壞性地震類型。這是一種常見的破壞性地震類型。1.2.3 地震成因和分類地震成因和分類續續震群型或多發型地震：震群型或多發型地震：在一個地震序列中，若主震震級在一個地震序列中，若主震震級不突出，主要地震能量是

30、由多個震級相近地震釋放出來不突出，主要地震能量是由多個震級相近地震釋放出來的。的。孤立型或單發型地震：孤立型或單發型地震：在一個地震序列中，若前震和余在一個地震序列中，若前震和余震都很少，甚至沒有，絕大部分地震能量都是通過主震震都很少，甚至沒有，絕大部分地震能量都是通過主震一次釋放出來的。一次釋放出來的。 三種類型地震中：主震型地震約占三種類型地震中：主震型地震約占60%，多發型地震約，多發型地震約 占占30%，單發型地震約占，單發型地震約占10%。 地震序列的認識和判別對預報地震和預防地震都很重要。地震序列的認識和判別對預報地震和預防地震都很重要。1.2.4 地震波動理論地震波動理論地震波：

31、地震波：地震產生的地殼運動（振動）以波的形式從震源地震產生的地殼運動（振動）以波的形式從震源向各個方向傳播并釋放能量，這種波稱為地震波。向各個方向傳播并釋放能量，這種波稱為地震波。 地震波包含：體波和面波。地震波包含：體波和面波。1、體波：、體波：在地球內部傳播的波。在地球內部傳播的波。縱波：縱波：在傳播過程中，介質質點的振動方向與波的前進方在傳播過程中，介質質點的振動方向與波的前進方向一致，又稱為壓縮波或疏密波。特點：周期短，振幅向一致，又稱為壓縮波或疏密波。特點：周期短，振幅小，波速快小，波速快, , 引起地面豎向顛簸。引起地面豎向顛簸。縱波也叫初波縱波也叫初波橫波：橫波：在傳播過程中，介

32、質質點的振動方向與波的前進方在傳播過程中，介質質點的振動方向與波的前進方向垂直，故又稱為剪切波。特點：周期較長，振幅較大，向垂直，故又稱為剪切波。特點：周期較長，振幅較大，波速慢波速慢, , 引起地面水平搖晃。引起地面水平搖晃。橫波也叫次波。橫波也叫次波。體波體波橫波（橫波（S S波）波）縱波（縱波（P P波）波）1.2.4 地震波動理論地震波動理論續續2 2、面波、面波：只限于在地面附近傳播的波，也就是體波經過：只限于在地面附近傳播的波，也就是體波經過地層界面多次反射形成的次生波。地層界面多次反射形成的次生波。特點：周期長，振幅大，比體波衰減慢，能傳播到很遠特點：周期長，振幅大，比體波衰減慢

33、，能傳播到很遠的地方。建筑物破壞主要是由面波造成。的地方。建筑物破壞主要是由面波造成。 瑞雷波：傳播時，質點在波的傳播方向和地面法線組瑞雷波：傳播時，質點在波的傳播方向和地面法線組成的平面內（成的平面內（XZXZ）做橢圓形運動，而在與）做橢圓形運動，而在與XZXZ平面垂直的平面垂直的水平方向（水平方向（Y Y）沒有振動，質點在地面上呈滾動形式。）沒有振動，質點在地面上呈滾動形式。 洛夫波：傳播時，質點只在與傳播方向相垂直的水平洛夫波：傳播時，質點只在與傳播方向相垂直的水平方向（方向（Y Y）運動，在地面上呈蛇形運動形式。）運動，在地面上呈蛇形運動形式。面波面波瑞利波（瑞利波（R R波）波）樂夫

34、波樂夫波 (L(L波波) )1.2.4 地震波動理論地震波動理論續續 從實際地震時記錄到的地震波可以看出，首先達到的是從實際地震時記錄到的地震波可以看出，首先達到的是縱波（初波、縱波（初波、P P波），接著是橫波（次波、波），接著是橫波（次波、S S波），面波達波），面波達到的最晚。到的最晚。 一般情況下，當橫波或面波達到時，振幅增大，地面振一般情況下，當橫波或面波達到時，振幅增大，地面振動最猛烈，造成的危害也最大。動最猛烈，造成的危害也最大。雜波P波開始S波開始面波開始1.2.5 震級與烈度震級與烈度1 1、地震震級、地震震級震級是表示一次地震本身強弱程度或大小的尺度，震級是表示一次地震本身

35、強弱程度或大小的尺度，也是表示一次地震釋放能量的多少，是一個衡量地震強也是表示一次地震釋放能量的多少，是一個衡量地震強度的指標，用度的指標，用M M表示。表示。 一次地震只有一個震級。一次地震只有一個震級。 目前，國際上比較通用的是里氏震級，目前，國際上比較通用的是里氏震級， 在在19351935年由年由查查爾斯爾斯里克特（里克特（1900190019851985年）年）給出定義，即地震震級為給出定義，即地震震級為 M=lgAM=lgA 式中式中 A A是標準地震儀（周期是標準地震儀（周期0.8s0.8s，阻尼系數，阻尼系數0.80.8，放大，放大倍數倍數28002800倍的地震儀）在距震中倍

36、的地震儀）在距震中100km100km處記錄的以微米（處記錄的以微米（1 1微米微米=10=10-6-6m m）為單位的最大水平地動位移（單振幅）。）為單位的最大水平地動位移（單振幅）。1.2.5 震級與烈度震級與烈度續續地震按震級大小分類地震按震級大小分類（1 1）微震：小于）微震：小于2 2級，人感覺不到，只有儀器才能記錄下級，人感覺不到，只有儀器才能記錄下來。來。（2 2）有感地震：）有感地震：2-42-4級，人能感覺到。級，人能感覺到。（3 3）破壞性地震：）破壞性地震：5 5級以上地震，能夠引起不同程度破壞。級以上地震，能夠引起不同程度破壞。（4 4）強烈地震或大震：）強烈地震或大震

37、：7 7級以上地震。級以上地震。（5 5）特大地震：）特大地震：8 8級以上地震。級以上地震。 由于震源深淺、震中距大小等不同，地震造成的破壞由于震源深淺、震中距大小等不同，地震造成的破壞也不同。震級大，破壞力不一定大；震級小，破壞力不也不同。震級大，破壞力不一定大；震級小，破壞力不一定就小。一定就小。1.2.5 震級與烈度震級與烈度續續2、 地震烈度地震烈度 指某一地區的地面和各類建筑物遭受一次地震影響的指某一地區的地面和各類建筑物遭受一次地震影響的強弱程度，簡稱為烈度。強弱程度，簡稱為烈度。只取整數值。只取整數值。 一般而言，震級越大，烈度就越大。同一次地震，震一般而言，震級越大，烈度就越

38、大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影響烈度的因素，除了中距小烈度就高，反之烈度就低。影響烈度的因素，除了震級、震中距外，還與震源深度、地震的傳播介質、表土震級、震中距外，還與震源深度、地震的傳播介質、表土性質、建筑物的動力特性和施工質量等許多因素有關。性質、建筑物的動力特性和施工質量等許多因素有關。 注意與震級區分。注意與震級區分。1.2.5 震級與烈度震級與烈度續續地震烈度表地震烈度表 地震烈度表是評定地震烈度的標準和尺度。它以描述地震烈度表是評定地震烈度的標準和尺度。它以描述震害宏觀現象為主，即根據建筑物的破壞程度、地貌變化震害宏觀現象為主，即根據建筑物的破壞程度、地貌變化特

39、征、地震時人的感覺、家具的動作反應等進行區分。特征、地震時人的感覺、家具的動作反應等進行區分。現在主要由地面震動的速度和加速度確定。現在主要由地面震動的速度和加速度確定。如水平向的加速度如水平向的加速度 10度為度為1000cm/s2 9度為度為500 cm/s2 8度為度為250 cm/s2 7度為度為125 cm/s2 6度為度為63 cm/s2 我國在我國在19801980年制定的年制定的中國地震烈度表中國地震烈度表將地震烈將地震烈度分為度分為1-121-12度（不同的國家的分度方法不同），度（不同的國家的分度方法不同），19991999年年1111月月1 1日起實施修訂后的新烈度表日起

40、實施修訂后的新烈度表中中國地震烈度表國地震烈度表（GB/T17742-1999GB/T17742-1999）。等震線圖等震線圖1.2.5 震級與烈度震級與烈度續續3 3、基本烈度和地震區劃、基本烈度和地震區劃基本烈度：基本烈度：一個地區未來一個地區未來5050年內一般場地條件下可能遭受年內一般場地條件下可能遭受的具有的具有10%10%超越概率的地震烈度值稱為該地區的基本烈度。超越概率的地震烈度值稱為該地區的基本烈度。 基本烈度也稱為偶遇烈度或中震烈度。基本烈度也稱為偶遇烈度或中震烈度。 1.2.5 震級與烈度震級與烈度續續地震區劃地震區劃：是指根據歷史地震、地震地質構造和地震觀測：是指根據歷史

41、地震、地震地質構造和地震觀測資料，在地圖上按地震情況的差異劃出的不同區域。資料，在地圖上按地震情況的差異劃出的不同區域。 20152015年版的年版的中國地震動參考區劃圖中國地震動參考區劃圖，是確定我國城，是確定我國城鎮抗震設防烈度、設計基本地震加速度和設計地震分組的鎮抗震設防烈度、設計基本地震加速度和設計地震分組的依據，具有法律效應。依據，具有法律效應。 如武漢地區抗震設防烈度為如武漢地區抗震設防烈度為6度，地震動加速度為度，地震動加速度為0.05g 抗震設防烈度和設計基本地震加速度的對應關系抗震設防烈度和設計基本地震加速度的對應關系抗震設防烈度抗震設防烈度6度度7度度8度度9度度設計基本地

42、震加速度值設計基本地震加速度值0.05g0.1g（0.15g）0.2g（0.3g）0.4g1.2.6 設計地震分組設計地震分組 設計地震分組是新規范新提出的概念，用以代替舊規設計地震分組是新規范新提出的概念，用以代替舊規范設計近震（地震基本烈度與震中烈度相差范設計近震（地震基本烈度與震中烈度相差 =兩度）的概念。兩度）的概念。 在宏觀烈度大體相同條件下，在宏觀烈度大體相同條件下，處于大震級遠離震中的高聳建筑處于大震級遠離震中的高聳建筑物的震害比中小級震級近震中距物的震害比中小級震級近震中距的情況嚴重的多。的情況嚴重的多。 設計地震分三組，對于設計地震分三組，對于類類場地，第一、二、三組的設計特

43、場地，第一、二、三組的設計特征周期分別為：征周期分別為：0.35s0.35s、0.40s0.40s、0.45s.0.45s. 湖北省各地震設防地區均屬湖北省各地震設防地區均屬第一組。第一組。6度近震6度遠震7度近震7度遠震1.2.7 地震地面運動的一般特征地震地面運動的一般特征地震地面運動的一般特征概括為：地震地面運動的一般特征概括為：1.3 1.3 地震的震害地震的震害1.3.1 1.3.1 概述概述 一次大地震可在數一次大地震可在數10秒鐘之內使一座繁榮的城市變成秒鐘之內使一座繁榮的城市變成廢墟，人們幾代人的積累和財富化為烏有。廢墟，人們幾代人的積累和財富化為烏有。一、直接災害一、直接災害

44、 由地震的原生現象如地震斷層錯動，以及地震波引起由地震的原生現象如地震斷層錯動，以及地震波引起的強烈地面振動所造成的災害。的強烈地面振動所造成的災害。主要有：主要有：1 1、地面破壞如地面裂縫、錯動、塌陷、噴水冒砂等。、地面破壞如地面裂縫、錯動、塌陷、噴水冒砂等。2 2、建筑物與構筑物的破壞：如房屋倒塌、橋梁斷落、水建筑物與構筑物的破壞：如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等。壩開裂、鐵軌變形等。3 3、山體等自然物的破壞：如山崩、滑坡等。山體等自然物的破壞：如山崩、滑坡等。 4 4、海嘯：海底地震引起的巨大海浪沖上海岸，可造成沿海嘯：海底地震引起的巨大海浪沖上海岸，可造成沿海地區的破壞。

45、海地區的破壞。 1.3.1 1.3.1 概述概述續續二、次生災害二、次生災害直接災害發生后，破壞了自然或社會原有的平衡、穩定直接災害發生后，破壞了自然或社會原有的平衡、穩定狀態，從而引發出的災害。有時，次生災害所造成的狀態，從而引發出的災害。有時，次生災害所造成的傷亡和損失比直接災害還大。傷亡和損失比直接災害還大。主要的次生災害有：主要的次生災害有：1 1、火災：由震后火源失控引起。、火災：由震后火源失控引起。2 2、水災：由水壩決口或山崩擁塞河道等引起。、水災：由水壩決口或山崩擁塞河道等引起。3 3、毒氣泄漏：由建筑物或裝置破壞等引起。、毒氣泄漏：由建筑物或裝置破壞等引起。4 4、瘟疫：由震

46、后生存環境的嚴重破壞而引起。、瘟疫：由震后生存環境的嚴重破壞而引起。 1.3.1 1.3.1 概述概述續續三、工程結構破壞現象三、工程結構破壞現象1、結構喪失整體性。、結構喪失整體性。2、承重結構強度不足。、承重結構強度不足。 3、結構變形過大導致倒塌。、結構變形過大導致倒塌。 4、結構構件連接支撐失效。、結構構件連接支撐失效。 5、地基失效。、地基失效。 6、非結構構件破壞。、非結構構件破壞。 1.3.2 1.3.2 工程地質條件對震害的影響工程地質條件對震害的影響1 1、局部地形條件的影響：孤立突出的山梁、山包、條狀、局部地形條件的影響：孤立突出的山梁、山包、條狀山嘴、高差較大的臺地、陡坡

47、及故河道岸邊等，均對建山嘴、高差較大的臺地、陡坡及故河道岸邊等，均對建筑物的抗震不利。筑物的抗震不利。2 2、局部地質構造的影響：主要指斷層，斷層為地質構造、局部地質構造的影響：主要指斷層，斷層為地質構造的薄弱環節，分發震斷層和非發震斷層。具有潛在地震的薄弱環節，分發震斷層和非發震斷層。具有潛在地震活動的斷層為發震斷層，多數淺源地震與發震斷層有關。活動的斷層為發震斷層，多數淺源地震與發震斷層有關。因此，在選擇建筑物的場地時，應盡量使房屋遠離斷層因此，在選擇建筑物的場地時，應盡量使房屋遠離斷層及其破碎帶。及其破碎帶。3 3、地下水位的影響：地下水位越淺震害越重，地下水位、地下水位的影響：地下水位

48、越淺震害越重，地下水位深度在深度在5m5m以內時，對震害影響最為明顯。以內時，對震害影響最為明顯。1.4 1.4 結構的抗震設防結構的抗震設防1.4.1 1.4.1 抗震設防目標及方法抗震設防目標及方法 抗震設防是指對建筑物進行抗震設計并采取一定的抗震設防是指對建筑物進行抗震設計并采取一定的抗震構造措施，以達到結構抗震的效果和目的。抗震構造措施，以達到結構抗震的效果和目的。1 1、總目標、總目標 通過抗震設防，減輕建筑的破壞，避免人員死亡，通過抗震設防，減輕建筑的破壞，避免人員死亡，減輕經濟損失。具體通過減輕經濟損失。具體通過“三水準三水準”的抗震設防要求的抗震設防要求和和“兩階段兩階段”的抗

49、震設計方法實現。的抗震設計方法實現。2 2、“三水準三水準”抗震設防目標抗震設防目標 近年來，國內外抗震設防目標的發展總趨勢是要求近年來，國內外抗震設防目標的發展總趨勢是要求建筑物在使用期間，對不同頻率和強度的地震，應具建筑物在使用期間，對不同頻率和強度的地震，應具有不同的抵抗能力，即有不同的抵抗能力，即“小震不壞，中震可修，大震小震不壞，中震可修，大震不倒不倒”。 1.4.1 1.4.1 抗震設防目標及方法抗震設防目標及方法續續我國我國抗震規范抗震規范中抗震設防的目標如下：中抗震設防的目標如下：(1)(1)在遭受低于本地區設防烈度在遭受低于本地區設防烈度( (基本烈度基本烈度) )的多遇地震

50、影的多遇地震影響時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用，響時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用，即即小震不壞小震不壞；(2)(2)在遭受本地區規定的設防烈度的地震影響時，建筑物在遭受本地區規定的設防烈度的地震影響時，建筑物( (包括結構和非結構部分包括結構和非結構部分) )可能有一定損壞，但不致危及可能有一定損壞，但不致危及人民生命和生產設備的安全，經一般修理或不需修理仍人民生命和生產設備的安全，經一般修理或不需修理仍可繼續使用，即可繼續使用，即中震可修中震可修；(3)(3)在遭受高于本地區設防烈度的預估罕遇地震影響時，在遭受高于本地區設防烈度的預估罕遇地震影響時，建筑物不致倒塌

51、或發生危及生命的嚴重破壞，即建筑物不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞，即大震不大震不倒倒。1.4.1 1.4.1 抗震設防目標及方法抗震設防目標及方法續續3、三種地震、三種地震烈度水準烈度水準 基于上述抗震設防目標，建筑物在使用期間對不同強度基于上述抗震設防目標，建筑物在使用期間對不同強度的地震應具有不同的抵抗能力，用三個地震烈度水準來考的地震應具有不同的抵抗能力，用三個地震烈度水準來考慮，即慮，即1）第一水準第一水準( (眾值烈度眾值烈度) )：發生概率最多的地震，在發生概率最多的地震，在5050年期年期限內，一般場地條件下，限內，一般場地條件下，可能遭遇的超越概率為可能遭遇的超越概率為63.

52、2%63.2%的地震烈度值，相當于的地震烈度值，相當于5050年年一遇的烈度值。一遇的烈度值。 相當于基本烈度相當于基本烈度-1.55-1.55度。度。1.4.1 1.4.1 抗震設防目標及方法抗震設防目標及方法續續2）第二水準第二水準( (基本烈度基本烈度) )：在：在5050年期限內，一般場地條件下年期限內，一般場地條件下，可能遭遇的超越概率為，可能遭遇的超越概率為10%10%的地震烈度值，相當于的地震烈度值，相當于474474年年一遇的烈度值。一遇的烈度值。3）第三水準第三水準( (罕遇烈度罕遇烈度) )：在在5050年期限內，一般場地條件下年期限內，一般場地條件下，可能遭遇的超越概率為

53、，可能遭遇的超越概率為2%2%3 3% %的地震烈度值，相當于的地震烈度值，相當于1600160025002500年一遇的烈度值。年一遇的烈度值。 相當于基本烈度相當于基本烈度+1+1度。度。1.4.1 1.4.1 抗震設防目標及方法抗震設防目標及方法續續4、 “兩階段兩階段”抗震設計方法抗震設計方法 為保證抗震設防的目標，規范規定了為保證抗震設防的目標，規范規定了“兩階段兩階段”抗震抗震設計方法設計方法第一階段：第一階段： 對絕大多數結構進行小震作用下的結構和構件承載力驗對絕大多數結構進行小震作用下的結構和構件承載力驗算；在此基礎上對各類結構按規定要求采取抗震措施，算；在此基礎上對各類結構按

54、規定要求采取抗震措施，保證小震不壞和中震可修。保證小震不壞和中震可修。第二階段：第二階段： 對一些對一些規范規定的結構規范規定的結構( (有特殊要求的建筑、地震時易有特殊要求的建筑、地震時易倒塌的建筑、有明顯薄弱層的建筑，不規則的建筑等倒塌的建筑、有明顯薄弱層的建筑，不規則的建筑等) )進行大震作用下的彈塑性變形驗算，進行大震作用下的彈塑性變形驗算，并采取相應的構造并采取相應的構造措施措施保證大震不倒保證大震不倒。（易倒：抗震性從強到弱為：鋼結。（易倒：抗震性從強到弱為：鋼結構、框剪結構、框架結構、磚混結構、構、框剪結構、框架結構、磚混結構、土木結構土木結構、磚木、磚木結構、磚石結構是最差的，

55、有地震最先倒的就是石頭房結構、磚石結構是最差的，有地震最先倒的就是石頭房子）子）1.4.2 1.4.2 抗震設防范圍和依據抗震設防范圍和依據一、抗震設防范圍一、抗震設防范圍規范規范規定：規定： 抗震設防烈度為抗震設防烈度為6 6度及以上地區的所有新建建筑工程均度及以上地區的所有新建建筑工程均必需進行抗震設計。必需進行抗震設計。 6度一般只需按度一般只需按構造考慮構造考慮。 規范適用于規范適用于6-96-9度地區抗震設計及度地區抗震設計及隔震、消能減震隔震、消能減震設計。設計。 超過超過9 9度的地區和行業有特殊要求的工業建筑按有關專度的地區和行業有特殊要求的工業建筑按有關專門規定執行。門規定執

56、行。1.4.2 1.4.2 抗震設防范圍和依據抗震設防范圍和依據續續二、二、抗震設防依據抗震設防依據按國家規定的權限批準的作為一個地區抗震設按國家規定的權限批準的作為一個地區抗震設防依據的地震烈度稱為設防烈度。防依據的地震烈度稱為設防烈度。 設防烈度的取值一般情況下，可采用設防烈度的取值一般情況下，可采用中國地震動參數中國地震動參數區劃圖區劃圖中的地震基本烈度。對已編制抗震設防區劃的中的地震基本烈度。對已編制抗震設防區劃的城市，可按批準的抗震設防烈度進行抗震設防。城市，可按批準的抗震設防烈度進行抗震設防。 一般情況下抗震設防采用抗震設防烈度。一般情況下抗震設防采用抗震設防烈度。 在一定條件下可

57、采用抗震設防區劃提供的地震動參數。在一定條件下可采用抗震設防區劃提供的地震動參數。1.4.3 1.4.3 抗震設防分類及抗震設防措施抗震設防分類及抗震設防措施一、抗震設防分類一、抗震設防分類 國家技術監督局和建設部公布了國家技術監督局和建設部公布了建筑抗震設防分類標建筑抗震設防分類標準準GB50223-2008GB50223-2008。 該標準主要根據建筑使用功能的重要性，即以地震中和該標準主要根據建筑使用功能的重要性，即以地震中和地震后房屋的損壞對社會和經濟產生的影響的程度大小，地震后房屋的損壞對社會和經濟產生的影響的程度大小，將建筑分成將建筑分成4 4個抗震設防類別，采用不同的設防標準。個抗震設防類別，采用不同的設防標準。抗震次要建筑（例如，單層倉庫）抗震次要建筑（例如，單層倉庫）丁類丁類 除甲乙丁類以外的一般建筑除甲乙丁類以外的一般建筑丙類丙類 地震時使用功能不能中斷需盡快恢復的建筑