第2講地震的工程特征與結構概念設計5/25/20231第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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理論基礎

地震是指因地球內部緩慢積累的能量突然釋放而引起的地球表層的振動。理論基礎大陸漂移說、海底擴張說、板塊構造說。類型構造地震（占所有地震的99%）；火山地震；塌落地震。5/25/20232第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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全球六大板塊歐亞板塊太平洋板塊美洲板塊非洲板塊印澳板塊南極板塊5/25/20233第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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構造地震的成因5/25/20234第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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斷層走滑斷層逆斷層正斷層走滑斷層正斷層逆斷層5/25/20235第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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幾個概念震源：

地殼深處地震能源首先輻射出地震波的那個點。震中：

震源在地表的投影。震源深度：震源至地面的垂直距離。震中距：從地表任一點到震中的距離。淺源地震:震源深度在70km內;中源地震:震源深度在70-300km內;深源地震:震源深度大于300km.地方震:震中距在100km內;近震:震中距在100-1000km內;遠震:震中距超過1000km.5/25/20236第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震波體波：

P波（縱波）：震源向外傳遞的壓縮波，質點的振動方向與波的前進方向一致，一般表現出周期短、振幅小的特點。

S波（橫波）：由震源向外傳遞的剪切波，質點的振動方向與波的前進方向垂直，一般表現出周期長、振幅大的特點。面波：

瑞雷波：體波到達地表面后反射疊加而形成，在震中附近并不出現。質點僅在豎直平面內運動，其軌跡為逆進橢圓。

洛夫波：表面覆蓋著一松軟水平覆蓋層的半無限空間中產生的SH型面波。質點沿水平方向振動，與波傳播方向垂直。5/25/20237第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震波一次典型的地震波記錄圖，首先到達的是縱波（P波），繼而橫波（S波），面波最后到達。5/25/20238第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震震級1935年，美國人里克特（Richter）首先提出震級這一概念。里氏震級ML：采用伍德—安德森地震儀獲得的地震記錄，相當于只依據短周期的地震動分量（0.1~0.5秒）來定義震級，適用于南加州地區。面波震級MS：依據3~20秒的面波地震動確定震級，不能用于深源地震。體波震級Mb：依據1秒左右的體波地震動確定震級。不論采用什么震級，其精度都不太高。由于地震波傳播途徑的差異，同一地震在不同地點確定的震級常常不同，差別常達0.5左右，有時甚至超過1.0。5/25/20239第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震震級震級越高，表明地震釋放出的能量越大；震級相差一級，能量相差約32倍；相差二級，能量相差1000倍。一次6級地震釋放出來的能量相當于爆炸一顆兩萬噸級的原子彈。震級與能量的關系:5/25/202310第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震震級微震---2級以下。人感覺不到有感地震---2-4級人有感覺破壞性地震---5級以上有破壞強烈地震---7級以上有破壞特大地震---8級以上有破壞由于震源深淺、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，破壞力不一定就小。5/25/202311第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震烈度地震烈度（Intensity）是指某一地區的地面和各人工建筑物遭受一次地震影響的強弱程度。地震烈度可以用來對震害進行簡便估計、提供一種宏觀尺度描述地震影響的大小和作為一種粗略而簡便的指標使用。影響地震烈度的要素：震級、震源深度、震中距、地質結構、建筑物。評定地震烈度的標準是地震烈度表。5/25/202312第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震烈度表早在1564年歐洲就出現過具有地震烈度含義的等級劃分，但直到1874年才由西伯格最先提出接近現在常用的地震烈度表的形式。地震烈度都是按照宏觀現象評定的，被引用的宏觀現象包括人的感覺、結構物的破壞，以及地表現象。中國目前使用的是2008年修訂的地震烈度表。比較著名的地震烈度表有默卡尼、MM、MSK等。全世界使用的基本上是12等級劃分的烈度表，只有日本仍然采用從0到7的八度劃分的烈度表。5/25/202313第2講地震特征與結構概念設計中國地震烈度表(GB/T17742-2008)地震烈度人的感覺房屋震害類型震害程度平均震害指數其他震害現象水平向地震動參數峰值加速度m/s2峰值速度m/sⅢ室內少數靜止中的人有感覺-門、窗輕微作響-懸掛物微動--Ⅳ室內多數人、室外少數人有感覺，少數人夢中驚醒-門、窗作響-懸掛物明顯擺動，器皿作響--Ⅴ室內絕大多數、室外多數人有感覺，多數人夢中驚醒-門窗、屋頂、屋架顫動作響,灰土掉落,個別房屋墻體抹灰出現細微裂縫,個別屋頂煙囪掉轉-懸掛物大幅度晃動，不穩定器物搖動或翻倒0.31(0.22~0.44)0.03(0.02~0.04)Ⅵ多數人站立不穩，少數人驚逃戶外懸掛物大幅度晃動，不穩定器物搖動或翻倒A少數中等破壞,多數輕微破壞和/或基本完好B個別中等破壞,少數輕微破壞,多數基本完好個別輕微破壞,大多數基本完好C0.00~0.110.63(0.45~0.89)0.06(0.05~0.09)0.00~0.08Ⅰ無感------Ⅱ室內個別靜止中的人有感覺------物體從架子上掉落;河岸出現塌方,飽和砂層常見噴水冒砂,松軟土地上地裂縫較多;大多數獨立磚煙囪中等破壞A少數嚴重破壞和/或毀壞,多數中等和/或輕微破壞B少數中等破壞,多數輕微破壞和/或基本完好少數中等和/或輕微破壞,多數基本完好C0.09~0.311.25(0.90~1.77)0.13(0.10~0.18)0.07~0.22大多數人驚逃戶外,騎自行車的人有感覺,行駛中的汽車駕乘人員有感覺ⅦⅧABC少數嚴重和/或中等破壞,多數輕微破壞個別毀壞,少數嚴重破壞,多數中等和/或輕微破壞少數毀壞,多數嚴重和/或中等破壞多數人搖晃顛簸,行走困難0.20~0.400.29~0.51干硬土上出現裂縫,飽和砂層絕大多數噴砂冒水;大多數獨立煙囪嚴重破壞2.50(1.78~3.53)0.25(0.19~0.35)ⅨABC少數毀壞和/或嚴重破壞,多數中等和/或輕微破壞少數毀壞,多數嚴重和/或中等破壞多數嚴重或/和毀壞多數人搖晃顛簸,行走困難0.38~0.600.49~0.71干硬土上多處出現裂縫,可見基巖裂縫、錯動,滑坡、塌方常見;獨立磚煙囪多數倒塌5.00(3.54~7.07)0.50(0.36~0.71)ⅩABC多數毀壞和/或嚴重破壞大多數毀壞絕大多數毀壞騎自行車的人會摔倒,處不穩狀態的人會摔離原地,有拋起感0.58~0.800.69~0.91山崩和地震斷裂出現;基巖上拱橋破壞;大多數獨立磚煙囪從根部破壞或倒毀10.00(7.08~14.14)1.00(0.72~1.41)ⅪABC絕大多數毀壞-0.78~1.000.89~1.00地震斷裂延續很大;大量山崩滑坡--ⅫABC幾乎全部毀壞-1.00地面劇烈變化,山河改觀--“個別”為10%以下；“少數”為10%～45%；“多數”為40%～70%；“大多數”為60%～90%；“絕大多數”為80%以上。A類：木構架和土、石、磚墻建造的舊式房屋；B類：未經抗震設防的單層或多層磚砌體房屋；C類：按照Ⅶ度抗震設防的單層或多層磚砌體房屋。基本完好：承重和非承重構件完好，或個別非承重構件輕微損壞，不加修理可繼續使用；輕微破壞：個別承重構件出現可見裂縫，非承重構件有明顯裂縫，不需要修理或稍加修理即可繼續使用；中等破壞：多數承重構件出現輕微裂縫，部分有明顯裂縫，個別非承重構件破壞嚴重，需要一般修理后可使用；嚴重破壞：多數承重構件破壞較嚴重，非承重構件局部倒塌，房屋修復困難；毀壞：多數承重構件嚴重破壞，房屋結構瀕于崩潰或已倒毀，已無修復可能。

以地面上以及底層房屋中的人的感覺和其他震害現象為主

以房屋震害為主，參照其他震害現象，當用房屋震害程度與平均震害指數評定結果不同時，應以震害程度評定結果為主，并綜合考慮不同類型房屋的平均震害指數

應綜合房屋震害和地表震害現象5/25/202314第2講地震特征與結構概念設計地震烈度評定實例破壞等級：毀壞房屋類型：C類5/25/202315第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震動三要素幅值、頻譜、持時。t/s5/25/202316第2講地震特征與結構概念設計地震基本知識

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地震震害直接震害指地震直接引起的人身傷亡與財產損失。財產損失包括各種人工建筑物，如房屋建筑、構筑物、橋梁、隧道、道路、水利工程，以及自然環境，如農田、河流、湖泊、地下水等的破壞。直接震害可劃分為兩類：結構振動破壞和地基失效。動態破壞靜態破壞結構振動破壞地基失效5/25/202317第2講地震特征與結構概念設計地震培直接而震害>地面破珍壞如地盈面裂芽縫、藏錯動伏、塌麥陷、燥噴水竿冒砂丸等。5/5豈/20舊2318第2伍講千地震鉛特征遍與結篇構概壟念設協計地震直網接震害>建(構分)筑物菊破壞如房斜屋倒查塌、舟橋梁斜斷落喬、水打壩開便裂、泊鐵軌膨變形磨等。5/5頑/20要2319第2戰講儉地震算特征臭與結鑰構概籍念設同計地震策直接共震害>自然環怖境的破漲壞如山貸崩、押滑坡財等。5/5裙/20柄2320第2講旦地震撈特征與紗結構概躺念設計地震基漁本知識>地震震惕害間接前震害指非野地震怨災害雁和損升失，齒如火容災、鼻水災將（海耀嘯、吼大湖哭波浪敢）、斃流行煎疾病此和由澇于勞傅動力古損失斥與交按通中潤斷等般引起刻的一片系列皇經濟山損失法。5/龜5/歌20逢2321第2丸講館地震雙特征飛與結筍構概純念設免計地震瓶間接倦震害>火災19底23壁年日源本關衣東大冒地震聾，東答京市戴內2降27付處起按火，擴33吊處未律能撲攏滅造謀成火喪災蔓疾，舊灑市區慢燒毀西約5絲式0%銳，橫堵濱市誓燒毀雖80葉%。5/5檢/20授2322第2講縣地震穿特征與昏結構概鐮念設計地震間升接震害>海嘯20燙04無年1桂2月芬26輛日印尼斃蘇門威達臘釀島附缺近海域發醫生強烈閉地震,引發巨售大海嘯返,造成憐28萬渡余人死羨亡的慘捏劇.5/看5/歲20墾2323第2講梁地震肉特征與荒結構概罩念設計地震間斤接震害>交通燒中斷20爹08姨年5準月1射2日袍汶川朝大地溪震中切,9云0余鉤公里屑的都淹汶公件路8紡0%歐的道物路損輛毀,良數十瘡處山蘋體滑雕坡、竟一億竭多立壘方米肉土石濃塌方刃導致跡10鑄多公喉里路訪段被支完全捏覆蓋哈,交兆通中也斷,已直到兇三個角多月箏后(留9月閥2日挪)才寧全線籃貫通吸并恢宇復通政車。5/5摩/20柏2324第2跟講煩地震甚特征件與結示構概元念設別計地震而間接直震害>毒物泄醬露5/5落/20表2325第2購講封地震詠特征謹與結乓構概移念設停計地震保間接閱震害>流行筍疾病5/5渡/20獻2326第2講叮地震尤特征與嗚結構概明念設計結構地息震破壞鬧現象結構嗓喪失帶整體墳性；承重結隸構強度薦不足；結構芬變形底過大聲；5/5婚/20塘2327第2講腔地震縮慧特征與薄結構概納念設計結構迫地震庭破壞安現象結構構市件結點碼失效；地基鼠失效饑；非結冒構構狂件破臘壞。5/5蕩/20啊2328第2崇講額地震越特征腫與結講構概攔念設因計建筑抗誕震概念壇設計>基本內撲容建筑設兼計應重擴視建筑通結構的叼規則性氣；抗側力懂結構和麥構件的灘延性設咳計。合理的染建筑結鋤構體系邁選擇；5/黃5/乘20賭2329第2講航地震提特征與伐結構概嘉念設計建筑肉抗震北概念驗設計>結構規皂則性建筑摧規則綢性建筑稈設計采應符蟻合抗敞震概赴念設渡計的研要求喇，不材應采億用嚴句重不規則望的設計薪方案。建筑及計其抗側搖力結構宅的平面旨布置宜類均勻、球對稱，閣并具有圈良好的劇整體性撕。平面規則：1豎向規則：2建筑的喬立面和虜豎向剖侄面宜規浴則，結敞構的側絕向剛度杏宜均勻居變化，姻豎向抗歌側力構正件的截運面尺寸排和材料功強度宜支自下而見上逐漸妻減小，與避免抗束側力結驅構的側姐向剛度速和承載喝力突變舍。5/5蹦/20顯2330第2講遙地震運特征與泡結構概戚念設計建筑固抗震臭概念隙設計>結構趨規則威性馬那瓜童美洲銀家行大廈馬那瓜編中央銀麗行大廈19酸72讀年1貞2月吵23膨日馬齊那瓜紙地震建,由鹿于中久央銀掃行大翼廈結犁構嚴配重不叮規則惠,地匙震破堂壞嚴畫重,胞震后疑拆除芝;相熊鄰的關美洲宅銀行咐大廈盜結構漿規則親,只破輕微維損壞妨,震趙后稍絲式加修石理便戚恢復總使用傲。5/振5/舉20洋2331第2補講辜地震士特征功與結舊構概化念設撓計建筑蓋抗震宗概念幸設計>結構鋸規則改性平面不規則4個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻。4層以上的樓板僅為5cm厚，擱置在高45cm長14m小梁上。豎向不規則塔樓上部（4層樓面以上），北、東、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4層樓板水平處的過渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上（間距9.4m）。上下兩部分嚴重不均勻，不連續。

主要破壞：第4層與第5層之間(豎向剛度和承載力突變),周圍柱子嚴重開裂，柱鋼筋壓屈；橫向裂縫貫穿3層以上的所有樓板(有的寬達1cm),直至電梯井東側；塔樓西立面、其他立面窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其它非結構構件均嚴重破壞或倒塌。震后計算分析結果:1.結構存在十分嚴重扭轉效應;2.塔樓3層以上北面和南面大多數柱子抗剪能力大大不足,率先破壞；3.水平地震作用下,柔而長的樓板產生可觀的豎向運動等。中央銀行大廈結構是均勻對稱的，基本的抗側力體系包括4個L形的桶體，對稱地由連梁連接起來，這些連梁在地震時遭到剪切破壞，是整個結構能觀察到的主要破壞。分析表明：1.對稱的結構布置及相對剛強的聯肢墻，有效地限制了側向位移，并防止了明顯的扭轉效應；2.避免了長跨度樓板和砌體填充墻的非結構構件的損壞；3.當連梁剪切破壞后，結構體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側向剛度，位移量得到控制。美洲銀行5/率5/你20澇2332第2掉講叛地震喉特征赤與結嗎構概廉念設悲計建筑堅抗震煙概念勸設計>結構規惡則性平面不江規則的洗類型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%，或較大的樓層錯層扭轉不規則凹凸角不規則5/詢5/蓬20賢2333第2講完地震痛特征與翠結構概醉念設計平面不妄規則的粥類型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%，或較大的樓層錯層局部不連續大開洞錯層5/5逗/20危2334第2鬧講寺地震芝特征繳與結羽構概核念設桑計建筑抗久震概念鼓設計>結構身規則羞性豎向躬不規掘則的立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%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5/5芝/20閣2335第2毅講紀地震忍特征邪與結劍構概找念設培計豎向旦不規撿則的臨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。5/5商/20支2336第2講住地震味特征與濤結構概頭念設計建筑價抗震栗概念擾設計>結構宏規則怪性總是判震不蓮倒的疼建筑虜是由稻中國調人創基造出泄來的隨.5/坊5/尖20瞎2337第2勻講鬼地震丈特征勻與結貌構概港念設板計建筑抗遣震概念言設計>結構體貪系結構體詳系應符后合下列怪各項要鬧求：1.泉應命具有新明確喝的計抓算簡決圖和趁合理欺的地消震作及用傳瓶遞途仔徑。2.久應繼避免飼因部丹分結殊構或纖構件鞠破壞粉而導息致整輪個結圣構喪臣失抗衛震能棄力或巾對重濤力荷玻載的無承載觸能力茂。3.剛應具備隆必要的脅抗震承律載力、嘆良好的辭變形能心力和消介耗地震代能量的墊能力。4.雨對可能指出現的馳薄弱部姑位，應搏采取措箏施提高舒抗震能搏力。5/勿5/升20將2338第2講螞地震殺特征與盾結構概胡念設計建筑娛抗震嗽概念虛設計>結構體披系受力明含確、傳妥力合理吼、傳力早路線不松間斷、墨抗震分滲析與實際敬表現牢相符梳合。5/胡5/衫20免2339第2姨講架地震尋特征德與結腳構概稿念設勺計建筑抗紅震概念女設計>結構體爽系抗震脆設計妻的一尤個重償要原釋則是糠結構趟應有鳥必要乞的贅余白度和鈴內力倒重分豎配的攏功能。5/藏5/久20幣2340第2講乘地震刃特征與枝結構概娘念設計建筑抗買震概念竄設計>結構體蠢系有較外大的歇變形漿能力左而缺堤少較鮮高的售抗側波向力潤的能歉力如導鋼或耽鋼筋怠混凝而土純胳框架例，由滋于在慘不大虛的地書震作什用下申會產江生較嬸大的戚變形經，導央致非甘結構捐構件布的破已壞或找結構悠本身敞的失炎穩。足夠兆的承望載力處和變蠟形能江力是修需要永同時阿滿足淹的。5/5叨/20會2341第2講臟地震玩特征與舟結構概壯念設計建筑他抗震憶概念什設計>結構小體系有較便高的漆承載芳能力含而缺蹲少較踐大變鴨形能很力如蹦不加漏約束西的砌魄體結黎構，億很容趁易引向起脆曉性破童壞而星倒塌如。必要艦的承嫩載能乒力和佳良好漫的變剪形能芽力的賄結合習便是筑結構孔在地續震作毅用下串具有京的耗季能能即力。5/5藥/20串2342第2襖講今地震勉特征債與結族構概瞞念設滋計建筑抗筆震概念恨設計>結構很構件積的延爛性結構名的變泊形能腦力取紅決于窯組成唯結構摟的構績件及埋其連癥接的限延性椒水平肅。提高結圣構構件睡延性水泥平的抗斯震措施腦：1.采腫用水平向殿（圈梁林）和豎益向（構趁造柱、狐芯柱）保混凝土枯構件，柏加強對院砌體結島構的約淹束，或忘采用配涼筋砌