第三篇抗震震設計的基本本知識一、地震的一一些基本概念念地震是指因地地球內部緩慢慢積累的能量量突然釋放而而引起的地球球表層的振動動。地震是一種自自然現象，地地球上每天都都在發生地震震，一年約有有500萬次。其中約約5萬次人們可以以感覺到；能能造成破壞的的約有1000次；7級以上的大地地震平均一年年有十幾次。。目前記錄到到的世界上最最大地震是8.9級，發生于1960年5月22日的智利地震震。什么是地震？？什么叫震源、、震中、震中中距？地球內部發生生地震的地方方叫震源；震源在地面上上的投影點稱稱為震中；震中及其附近近的地方稱為為震中區，也稱極震區；從震中到地面面上任何一點點的距離稱為為震中距。地震分類1.按地震成因分分類---天然地震包括括構造地震、、火山地震、、陷落地震1).構造地震破壞性地震主主要屬于構造造地震。據統統計，構造地地震約占世界地震總總數的90%以上。92%的地震發生在在地殼中，其余的發生在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用，如巖漿活活動、氣體爆爆炸等引起的的地震稱為火火山地震，這這類地震只占占全世界地震震的7%左右。1914年日本櫻島火火山爆發，產產生的震動相相當于一個6.7級地震。3）.陷落地震由于地下溶洞洞或礦井頂部部塌陷而引起起的地震稱為為塌陷地震。。這類地震的的規模比較小小，次數也很很少。人工地震因人為因素直直接造成的地地震是人工地地震。如工業爆破、、地下核爆炸炸造成的振動動；在深井中中進行高壓注注水以及大水水庫蓄水后增增加了地殼的的壓力，有時時也會誘發地地震。1962年3月19日在廣東河源源新豐江水庫庫壩區發生了了迄今我國最最大的水庫誘誘發地震，震震級為6.1級。---天然地震包括構造地震、火山地震、陷落地震地震天然地震人工地震2.按震源深淺分分類淺源地震——震源深度小于于60千米的稱為淺淺源地震。全世界85%以上的地震都都是淺源地震震。中源地震——震源深度在60至300千米的稱為中中源地震。深源地震——震源深度在300千米以上的稱稱為深源地震震。淺源地震波及及范圍小，但但破壞力大；；深源地震波波及范圍大，但破壞壞力小。2002年6月29日晨1：20發生于吉林的的7.2級地震，震源源深度為540km，無破壞。目前有記錄的的最深震源達達720公里。1960年2月29日發生于摩洛洛哥艾加迪爾爾城的5.8級地震，深度為3km。震中破壞極極為嚴重，但但破壞僅局限限在震中8km內。地震波地震波是地震震發生時由震震源地方的巖巖石破裂產生生的彈性波。。地震波分為體體波和面波。。體波橫波（S波）縱波（P波）面波瑞利波樂甫波橫波特點:周期長、振幅幅大、波速慢,100-800m/s縱波特點:周期短,振幅小,波速快,200-1400m/s面波比體波衰衰減慢、振幅幅大、周期長、傳播播遠。建筑物物破壞主要由面波造造成。雜波P波開始S波開始面波開始二、震級與烈烈度1、地震震級級1）.定義能量越大，震震級就越大；；震級相差一一級，能量相相差約32倍；相差二級級，能量相差差1000倍。反映一次地震震本身大小的的等級，用M表示式中A表示標準地震震儀距震中100km紀錄錄的的最最大大水水平平地地動位位移移，，單單位位為為微微米米。。2）.震級級與與能能量量的的關關系系一個個6級地地震震相相當當于于一一個個兩兩萬萬噸噸級級的的原原子子彈彈。。能量E的單位：爾格（1爾格=）3）.按震震級級的的地地震震分分類類微震震---2級以以下下。。人人感感覺覺不不到到有感感地地震震---2-4級人人有有感感覺覺破壞壞性性地地震震---5級以以上上有有破破壞壞強烈烈地地震震---7級以以上上有有破破壞壞特大大地地震震---8級以以上上有有破破壞壞由于于震震源源深深淺淺、、震震中中距距大大小小等等不不同同，，地地震震造造成成的破破壞壞也也不不同同。。震震級級大大，，破破壞壞力力不不一一定定大大；；震震級級小小，，破壞壞力力不不一一定定就就小小。。2、地地震震烈烈度度一般般而而言言，，震震級級越越大大，，烈烈度度就就越越大大。。同同一一次次地地震震，，震震中中距距小小烈烈度度就就高高，，反反之之烈烈度度就就低低。。影影響響烈烈度度的的因因素素，，除除了了震震級級、、震震中中距距外外，，還還與與震震源源深深度度、、地地質質構構造造和和地地基基條條件件等等因因素素有有關關。。1）.定義義及及影影響響因因素素一次次地地震震對對某某一一地地區區的的影影響響和和破破壞壞程程度度稱稱地地震震烈烈度度，，簡稱稱為為烈烈度度。。用用I表示示。。2）.地震震烈烈度度表表地震震烈烈度度表表是是評評定定烈烈度度的的標標準準和和尺尺度度。。我國國在在1980年制制定定了了《中國國地地震震烈烈度度表表》。《中國國地地震震烈烈度度表表》將地地震震烈烈度度分分為為1-12度。。3）.基本本烈烈度度一個個地地區區未未來來50年內內一一般般場場地地條條件件下下可可能能遭遭受受的的具具有有10%超越越概概率率的的地地震震烈烈度度值值稱稱為為該該地地區區的的基基本本烈烈度度。。用用Ib表示示。。相當當于于475年一一遇遇的的最最大大地地震震的的烈烈度度。。各地地區區的的基基本本烈烈度度由由《中國國地地震震動動參參數數區區劃劃圖圖》（GB18306-2001)確定定。。（下下圖圖是是原原中中國國地地震震烈烈度度區區劃劃圖圖））基本本烈烈度度也也稱稱為為偶偶遇遇烈烈度度或或中中震震烈烈度度。。按國國家家規規定定的的權權限限批批準準作作為為一一個個地地區區抗抗震震設設防防依依據據的的地地震震烈烈度度稱稱為為設設防防烈烈度度，，用用Id表示示。。））規范范規規定定：：一一般般情情況況下下，，可可采采用用《中國國地地震震動動參參數數區區劃劃圖圖》中的的地地震震基基本本烈烈度度。。對對已已編編制制抗抗震震設設防防區區劃劃的的城城市市，，可可按按批批準準的的抗抗震震設設防防烈烈度度進進行行抗抗震震設設防防。。4）.設防防烈烈度度設防防烈烈度度的的取取值值依依據據：：規范范規規定定：：抗震震設設防防烈烈度度為為6度及及以以上上地地區區的的建建筑筑必必須須進進行行抗抗震震設設計計建筑筑所所在在地地區區在在設設計計基基準準期期（（50年））內內出出現現的的頻頻度度最最高的的烈烈度度。。也也稱稱為為常常遇遇烈烈度度、、小小震震烈烈度度，，用用Is表示示。。其其超超越概概率率為為63.2%，重重現現期期為為50年。。5）.多遇遇烈烈度度6）.罕遇遇烈烈度度建筑筑所所在在地地區區在在設設計計基基準準期期（（50年））內內具具有有超超越越概概率率2%-3%的地地震震烈烈度度。。也也稱稱為為大大震震烈烈度度，，重重現現期期約約為為2000年。。地震烈烈度度、、震震級級與與地地震震影影響響的的關關系系（1）5.0-5.4級地地震震，，震震中中烈烈度度多多為為六六度度，，其其面面積積小小于于500平方方公公里里。。（2）5.5-5.9級地地震震，，震震中中烈烈度度多多為為七七度度，，其其面面積積不不超超過過200平方方公公里里；；六六度度區區面面積積也也只只有有數數百百平平方方公公里里。。（3）6.0-6.4級地地震震，，震震中中烈烈度度多多數數為為八八度度，，其其面面積積幾幾十十平平方方公公里里；；七七度度區區不不超超過過200平方方公公里里，，六六度度區區數數百百平平方方公公里里，，如如震震中中烈烈度度為為七七度度，，則則與與5.5-5.9級地地震震結結果果相相同同。。（4）6.5-6.9地震震，，震震中中烈烈度度一一半半為為八八度度，，結結果果與與6.0-6.4級地地震震一一樣樣；；另另一一半半為為九九度度，，其其面面積積小小于于100平方方公公里里，，八八度度區區不不超超過過500平方方公公里里，，七七度度區區則則在在1500平方方公公里里以以內內。。（1）5.0-5.9級地地震震造造成成人人員員傷傷亡亡者者占占24%。而而僅僅引引起起人人員員死死亡亡的的地地震震更更少少，，只只占占11.5%。一一次次5級多多地地震震中中死死亡亡人人數數最最多多為為117人，，而而死死亡亡29人以以上上的的地地震震都都發發生生在在夜夜間間。。（2）6.0-6.9級地地震震有有43%造成成人人員員傷傷亡亡，，而而只只有有人人員員死死亡亡僅僅占占35%，一一次次地地震震死死亡亡人人數數最最多多為為600人。。震級級與與傷傷亡亡的的關關系系三、、設設計計地地震震分分組組請思思考考：：圖圖中中的的兩兩座座建建筑筑在在經經歷歷不不同同周周期期特特點點的的地地震震作作用下下，，那那座座建建筑筑更更易易破破壞壞？？設計計地地震震分分組組是是新新規規范范新新提提出的的概概念念，，用用以以代代替替舊舊規規范范設設計計近震震、、設設計計遠遠震震的的概概念念。。在宏宏觀觀烈烈度度大大體體相相同同條件件下下，，處處于于大大震震級級遠遠離離震中中的的高高聳聳建建筑筑物物的的震震害害比中中小小級級震震級級近近震震中中距距的的情況況嚴嚴重重的的多多。。設計計地地震震分分三三組組對于于Ⅱ類場場地地，，第第一一、、二二、、三三組組的設設計計特特征征周周期期分分別別為為：：0.35s、0.40s、0.45s.黑龍龍江江省省各各地地震震設設防防地地區區均均屬屬第第一一組組。。6度近震6度遠震7度近震7度遠震四、、地震震地地面面運運動動的的一一般般特特征征1.地面面運運動動最最大大加加速速度度2.地面面運運動動的的周周期期3.強震震的的持持續續時時間間地面運運動的的一般般特征征可用用地面面運動動加速速度記記錄曲曲線來來說明明。五、地地震的的破壞壞作用用（震震害現現象））由地震震的原原生現現象如如地震震斷層層錯動動，以以及地地震波波引起起的強強烈地地面振振動所所造成成的災災害。。1、直接接災害害：2、次生生災害害：直接災災害發發生后后，破破壞了了自然然或社社會原原有的的平衡衡、穩穩定狀狀態，，從而而引發發出的的災害害。有有時，，次生生災害害所造造成的的傷亡亡和損損失比比直接接災害害還大大。六、抗抗震設設防的的基本本要求求通過抗抗震設設防，，減輕輕建筑筑的破破壞，，避免免人員員死亡亡，減減輕經經濟損損失。。1、抗震震設防防目標標及方方法1）.總目標標具體通通過“三水準準”的抗震震設防防要求求和“兩階段段”的抗震設計計方法法實現現。2）.“三水準準”抗震設設防目目標當遭受受低于于本地地區抗抗震設設防烈烈度的的多遇遇地震震影響響時，，一般不不受損損壞或或不需需修理理可繼繼續使使用。。當遭受受相當當于本本地區區抗震震設防防烈度度的地地震影影響時時，可能損損壞，，經一一般修修理或或不需需修理理仍可可繼續續使用用。當遭受受高于于本地地區抗抗震設設防烈烈度的的預估估的罕罕遇地地震影響時時，不不致倒倒塌或或發生生危及及生命命的嚴嚴重破破壞。。簡稱為為：“小震不不壞，，中震震可修修，大大震不不倒”。3）.“三水準準”抗震設設防是是對單單一水水準設設防的的改進進，是向“性能設設計”發展的的重要要步驟驟單一水水準設設防思思想是是我國國《74規范》、《78規范》和目前前許多多國家家采用用的設設防思思想。。設防目目標是是：當當遭遇遇相當當于設設計烈烈度的的地震震時，，建筑筑物的損損壞不不致使使人民民生命命財產產和重重要生生產設設備遭遭受危危害，，建筑物物不需需修理理或經經一般般修理理仍可可繼續續使用用。1989年美國國LomaPreita地震(7.1級），，死亡亡65人，直直接經濟濟損失失（建建筑物物破壞壞重建建）80億美元元，間間接經經濟損損失150億美元元。1994年美國國Northridge地震(6.7級),傷亡不不多，，經濟濟損失為為200億美元元。1995年日本本阪神神地震震(7.2級),經濟損損失為為1000億美元元。1999年臺灣灣集集集地震震(7.3級),經濟損損失為為94億美元元。單一設設防目目標不不適合合當前前現代代化發發展要要求，，應研研究開開發下一一代性性能設設計規規范和和抗震震設計計方法法?！靶阅茉O設計”要點（1）.對抗震震設計計規定定相應應的地地震作作用標標準

重現期常遇地震43年（新建），72年（現有工程加固）偶遇地震72年（新建），225年（現有工程加固）少遇地震475年（新建和現有工程加固）罕遇地震970年（新建），2475年（現有工程加固）（2）.建立建建筑應應滿足足的性性能水水準

性能水準

要求正常使用結構和非結構構件不損壞或很小損壞可以暫時使用結構和非結構構件需很少量的修復工程生命安全結構保持穩定，具有足夠的豎向承載能力儲備，非結構構件的破壞控制在保障生命安全范圍防止倒塌建筑保持不倒，其余破壞都在可接受范圍（3）.確立設設防性性能目目標dgij罕遇地震cfh少遇地震

be偶遇地震a常遇地震防止倒塌生命安全可暫時使用正常運行地震作用水準建筑性能水準基本目目標一般使使用要要求的的建筑筑應具具備a、b、c、d項的組組合。。重要性性較高高或地地震破破壞后后危險險性較較大的的性能能目標標為e、f、g的組合合。對安全全有十十分危危險影影響的的性能能目標標為h、i、j項的組組合。。（4）.規定地地震作作用下下結構構變形形的允允許指指標應建立立結構構構件件在規規定的的地震震作用用水平平下的的允許許破壞水平平，結結構和和非結結構構構件宏宏觀破破壞狀狀態的的描述述和允允許變形指指標。。4）.“兩階段段”抗震設設計方方法第一階階段：：對絕大大多數數結構構進行行小震震作用用下的的結構構和構構件承承載力驗算算；在在此基基礎上上對各各類結結構按按規定定要求求采取取抗震震措施施。第二階階段：：對一些些規范范規定定的結結構進進行大大震作作用下下的彈彈塑性性變形驗算算。有特殊殊要求求的建建筑、、地震震易倒倒塌的的建筑筑、有有明顯顯薄弱弱層的的建筑筑，不不規則則的建建筑等等2、抗震震設防防范圍圍抗震設設防烈烈度為為6度及以以上地地區的的所有有新建建建筑筑工程程均必必需進進行抗抗震設設計。。規范適適用于于6-9度地區區抗震震設計計及隔隔震、、消能能減震震設計計。超過9度的地地區和和行業業有特特殊要要求的的工業業建筑筑按有有關專門門規定定執行行。3、抗震震設防防依據據一般情情況下下采用用抗震震設防防烈度度。在一定定條件件下可可采用用抗震震設防防區劃劃提供供的地地震動動參數數。4、抗抗震設設防分分類及及抗震震設防防措施施建筑類類別不不同，，抗震震設防防標準準也不不同。?？拐鸫我ㄖ☆?/p>

除甲乙丁類以外的一般建筑丙類

地震時使用功能不能中斷需盡快恢復的建筑乙類

重大建筑工程和地震時可能發生嚴重次生災害的建筑甲類

設防分類1）.抗震設設防分分類國家技技術監監督局局和建建設部部在1995年4月19日公布布了《建筑抗抗震設設防分分類標標準》GB50223。該標準準主要要以地地震中中和地地震后后房屋屋的損損壞對對社會會和經經濟產產生的的影響響的程程度大大小，，將建建筑分分成4個抗震震設防防類別別。國家質質量監監督檢檢驗檢檢疫總總局和和建設設部在在2001年7月20日公布布了《建筑抗抗震設設計規規范》GB50011-2001。該規規范對對上面面標準準作了了修改改。A、中央級、省級的電視調頻廣播發射塔建筑，國際電信樓、國際海纜登陸站、國際衛星地球站、中央級的電信樞紐（含衛星地球站）。B、研究、中試生產和存放劇毒生物制品和天然人工細菌與病毒（如鼠疫、霍亂、傷寒等)的建筑。C、三級特等醫院的住院部、醫技樓、門診部?？拐鸫我ㄖ☆?/p>

除甲乙丁類以外的一般建筑丙類

地震時使用功能不能中斷需盡快恢復的建筑乙類

重大建筑工程和地震時可能發生嚴重次生災害的建筑甲類

設防分類應允許比本地區抗震設防烈度的要求適當降低，但抗震設防烈度為6度時不應降低丁類應符合本地區抗震設防烈度度的要求丙類一般情況下，當抗震設防烈度為6-8度時，應符合本地區抗震設防烈度提高1度的要求；當9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求，對較小的乙類建筑，當其結構改用抗震性能較好的結構類型時，應允許仍按本地區抗震設防烈度的要求采取抗震措施乙類當抗震設防烈度為6-8度時，應符合本地區抗震設防烈度提高1度的要求；當為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求甲類抗震措施較小乙乙類建建筑：：工礦礦企業業的變變電所所、空空壓站站以及及城市市供水水水源源的泵泵房等等。抗震性性能較較好的的結構構類型型指鋼鋼筋混混凝土土結構構或鋼鋼結構構。2）.抗震設設防措措施抗震措措施:除結構構地震震作用用計算算和抗抗力計計算以以外的的抗震震設計計內容容，包包括抗抗震構構造措措施。?？拐饦嫎嬙齑氪胧海阂话惆悴豁氻氂嬎闼愣鴮Y構構和非非結構構各部部分必必須采采取的的各種種細部部要求求。3）.地震作作用一般情況下仍應符合本地區抗震設防烈度的要求丁類

應符合本地區抗震設防烈度要求丙類

應符合本地區抗震設防烈度要求乙類

按地震安全性評價結果確定甲類

地震作用在設防防烈度度為6度時，，除規規范有有具體體規定定外，，對乙乙、丙丙、丁丁類建建筑可可不進進行地地震作作用計計算。。七建建筑抗抗震概概念設設計1、定義義與基基本內內容根據地地震災災害和和工程程經驗驗等所所形成成的基基本設設計原原則和和設計計思想想進行行建筑筑和結結構總總體布布置并并確定定細部部構造造的過過程稱稱為概概念設設計。。基本內內容有有三部部分：：1）.建筑設設計應應重視視建筑筑結構構的規規則性性；2）.合理的的建筑筑結構構體系系選擇擇；3）.抗側力力結構構和構構件的的延性性設計計。2、建筑筑結構構的規規則性性建筑結結構的的規則則性對對抗震震能力力的重重要影影響的的認識識始自自若干干現代代建筑筑在地地震中中的表表現。。最為典典型的的例子子是1972年2月23日南美美洲的的馬那那瓜地地震。。馬那瓜瓜有相相距不不遠的的兩幢幢高層層建筑筑，一一幢為為十五五層高高的中中央銀銀行大大廈，，另一一幢為為18層高的的美洲洲銀行行大廈廈。當當地地地震烈烈度估估計為為8度。一一幢破破壞嚴嚴重，，震后后拆除除；另另一幢幢輕微微損壞壞，稍稍加修修理便便恢復復使用用。不規則類型

定義扭轉不規則樓層的最大彈性水平位移（或層間位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的1.2倍凹凸不規則結構平面凹進的一側尺寸，大于相應投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層平面不不規則則的類類型扭轉不規則凹凸角不規則局部不連續大開洞錯層不規則類型

定義扭轉不規則樓層的最大彈性水平位移（或層間位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的1.2倍凹凸不規則結構平面凹進的一側尺寸，大于相應投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層平面不不規則則的類類型不規則類型

定義側向剛度不規則該層的側向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側力構件不連續豎向抗側力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內力由水平轉換構件（梁、桁架等向下傳遞樓層承載力突變抗側力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%豎向不不規則則的類類型沿豎向的側向剛度不規則（有柔軟層）豎向抗側力構件不連續豎向抗側力結構屈服抗剪強度不均勻（有薄弱層）

嚴重不規則是指體型復雜，多項不規則指標超過表中指標或某一項大大超過規定值，具有嚴重的抗震薄弱環節，將會導致地震破壞的嚴重后果者。注：以上規定主要針對鋼筋混凝土和鋼結構的多層和高層建筑。不規則類型

定義側向剛度不規則該層的側向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側力構件不連續豎向抗側力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內力由水平轉換構件（梁、桁架等向下傳遞)樓層承載力突變抗側力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%豎向不不規則則的類類型2、結構構體系系的合合理選選擇抗震結結構體體系是是抗震震設計計應考考慮的的關鍵鍵問題題，結結構方方案的的選取取是否否合理理，對對安全全性和和經濟濟性起起決定定性作作用。。規范規規定：：1）.結構體體系應應具有有明確確的計計算簡簡圖和和合理理的地地震作作用傳傳遞途途徑。。受力明明確、、傳力力合理理、傳傳力路路線不不間斷斷、抗抗震分分析與與實際表表現相相符合合。2）.應避免免因部部分結結構或或構件件破壞壞而導導致整整個結結構喪喪失抗抗震能能力或或對重重力荷荷載的的承載載能力力。由于柱柱子的的數量量較少少或承承載能能力較較弱，，部分分柱子子退出出工作作后，，整個個結構構系統統喪失失了對對豎向向荷載載的承承載能能力。。抗震設設計的的一個個重要要原則則是結結構應應有必必要的的贅余余度和和內力力重分分配的的功能能。3）.結構體體系應應具備備必要要的承承載能能力，，良好好的變變形能能力和和消耗耗地震震能量量的能能力。。足夠的的承載載力和和變形形能力力是需需要同同時