防灾减灾工程学-防震减灾资料课件

1、防灾减灾工程学-防震减灾资料,1,防震 减灾,地震灾害及防震减灾对策,汇报人： 孙 亚 洲 专 业：结构工程 日 期：2015年5月9日,防灾减灾工程学-防震减灾资料,2,第一部分：地震灾害 一、地震概念 二、有关地震的几个基本概 念 三、地震的类型及成因 四、地震活动分布 五、地震灾害 第二部分：防震减灾对策 一、工程性措施,第三部分：工程抗震设计 一、抗震设防目标 二、建筑抗震的概念设计原则,防灾减灾工程学-防震减灾资料,3,第一部份：地震灾害,一、地震概念 地震，俗称地动，是一种自然现象。因地下某处岩层突然破裂，或因局部岩层坍塌、火山喷发等引起的振动以波的形式传到地表引起的地面的颠簸和摇

2、动，这种地面运动称为地震。也就是说地震是地幔中物质不断运动而带动地壳表面物质错动、破裂而造成的,防灾减灾工程学-防震减灾资料,4,几个名词解释,震源 震中 震源深度,图1 地震震源示意图,防灾减灾工程学-防震减灾资料,5,二、有关地震的几个基本概念。 1、震源：就是地壳内部发生地震的地方。 2、震中：从地下震源垂直向上对应地面的地方叫震中。用经、纬度将其表示出来叫震中位置。 3、震中距：从地面上的一点到震中的距离叫震中距。 4、震级：衡量地震大小的标度叫震级。一个地震只有一个震级。通常所说的震级是“里氏震级”，是通过仪器观测的数据，用美国地震学家里希特定义的震级公式计算出来。世界上记录到的最大

3、震级为9.0级，分别是1964年美国阿拉斯加发生的9.0级大地震,1960年5月21日南美智利发生的9.0级大地震(2004年12月26日印度洋大地震，这次大地震引发巨大海啸)。 5、烈度：地面遭受到地震影响和破坏的程度称为烈度。 一般来说，离震中越近，烈度越高,防灾减灾工程学-防震减灾资料,6,震级与烈度统计对应关系表 经验公式：M=0.58I+1.5 表2,6、地震波：地震时，在地球内部传播的弹性波叫地震波。地震波可分为纵波和横波,地震按震源深度可分为： 表1,防灾减灾工程学-防震减灾资料,7,中国地震烈度表（1999年） 表3,防灾减灾工程学-防震减灾资料,8,中国地震烈度表（1999年

4、） 表3-续1,防灾减灾工程学-防震减灾资料,9,中国地震烈度表（1999年） 表3-续2,防灾减灾工程学-防震减灾资料,10,三、地震的类型及成因： （一）地球的构造 地震的形成及其发展规律与地球的构造有关。地球是一个平均半径约为6400km的椭圆球体，从地表至地核有三种性质不同的物质组成，如图2所示,图2 地球内部构造,防灾减灾工程学-防震减灾资料,11,1.地壳 地壳有各种不均匀的岩石组成。陆地下面的地壳主要为：上部是花岗岩层，下部为玄武岩层；海洋下面的地壳性质较单一，一般只有玄武岩层。地壳的厚度变化很大，大陆下面平均厚度为3040km，在海洋下面一般仅有几千米。世界上绝大部分地震都发生

5、在地壳中,防灾减灾工程学-防震减灾资料,12,2.地幔地幔是由质地坚硬、密度较大的黑色橄榄岩组成。由于地幔内部温度分布不均匀，发生了地幔内部物质的对流，此外，地球内部的压力也是不均匀的，因此，地幔内部物质在这样的热状态下和不均衡压力作用下缓慢地运动着，这可能是地壳运动的根源。到目前为止，所观测到的最深地震发生在地下约700km处，可见地震及发生在地壳内和地幔上部,防灾减灾工程学-防震减灾资料,13,3.地核 地核可分为外核与内核，其主要构成的物质是镍和铁。地球内部的温度是随距地表面深度增加而递增的，深度每增加1km温度约升高30，但增长率随深度增加而减小。地球内部的压力越是随距地表面的深度增加

6、而增加的，有资料表明，地幔外部的压力约为9000kPa，地核外部的压力约为1400000kPa，地核中的压力约为3700000kPa。这些差别必将引起地壳的局部变形，变形积累到一定程度，将引发突变-爆发地震,防灾减灾工程学-防震减灾资料,14,二）按地震成因来分，地震可分为构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震和人工地震。因构造地震对人类影响最大，人们重点研究构造地震。 1、构造地震：由于地壳构造变动引起的地震叫构造地震。全世界90%以上的地震属于构造地震。我们通常所说的地震一般都是指构造地震。例如：1976年7月28日，我国河北唐山的7.8级大地震；2004年12月26日印度洋8.9级大地震

7、引发巨大海啸，死亡人数达30万人以上。都属于构造地震,防灾减灾工程学-防震减灾资料,15,2、火山地震：由于火山作用，岩浆活动，在火山附近也可能引起地震叫火山地震。约占世界地震的7% 。 3、塌陷地震：由于地下岩洞或矿井顶部塌陷，也可以引起地球表面振动，叫塌陷地震，这类地震比较小，次数也不多。 4、诱发地震：由于水库蓄水、油田注水也可能引起地震，称诱发地震。 5、人工地震：由核爆炸，大工业爆破引起的地面振动称人工地震,防灾减灾工程学-防震减灾资料,16,四、地震活动分布全球强震分布,防灾减灾工程学-防震减灾资料,17,防灾减灾工程学-防震减灾资料,18,五、地震灾害： 地震灾害是由地震引发强烈

8、的地面运动、地震断层运动等造成的人员伤亡、房屋及各种设施毁坏、自然及生态黄静的破坏等，它对社会生活和地区经济发展有着广泛而深远的影响。切实做好防震减灾工作，工程技术人员必须深刻认识到地震灾害具有的特点：1、突发性强：地震发生十分突然，持续时间只有十几秒、几十秒钟。但在这短暂的时间内会造成建筑物倒塌，桥梁断裂，人员伤亡等灾害,防灾减灾工程学-防震减灾资料,19,2、破坏面积广、区域性强：发生在人口稠密和经济发达地区的大地震往往可造成大量人员伤亡和巨大经济损失。据有关资料记载：1976年唐山7.8级地震死亡24.2万人，北方工业重镇唐山市在十几秒钟内被夷为平地。 3、社会影响性面广：强烈地震发生后

9、，尤其是城市直下型大地震发生后，不但人员伤亡惨重，经济损失巨大，严重影响人们的正常生活和经济活动，而且对人们的心灵也造成巨大创伤，这种创伤不是短时间能愈合的,防灾减灾工程学-防震减灾资料,20,4、连续性强、多发性大：地震发生后，除了因建筑物破坏引发的灾害以外，还会引起一系列次生灾害，如火灾、水灾、海啸、山体滑坡、泥石流、毒气泄漏、流行病、放射性污染等。例如：1906年美国旧金山8.3级地震，由于消防系统破坏，全市50多处起火，大火烧了三天三夜，火灾损失比地震直接损失高3倍；2004年12月26日印度洋8.9级大地震，引发巨大海啸，10米高的海浪席卷了灾区村庄和海滨度假区，波及的国家包括斯里兰

10、卡、印度、泰国、印度尼西亚、马尔代夫、缅甸和马来西来等国家。据不完全统计，死亡人数可能高达30万人以上,防灾减灾工程学-防震减灾资料,21,5、灾难性：据史料记载，近百年来全世界糟地震毁灭性破坏的城市有26座。地地震在几秒至几十秒的时间里，使人们美好的家园变成一片废墟，人员伤亡和受灾人口之多都是罕见的。1556年，华县地震有83万人遇难；1920年，海原地震使23.4万人丧生；1976年，唐山地震死亡24.2万人；1988年，澜沧地震虽发生在云南边疆，受灾人口仍多达516万，2008年，汶川地震造成69227人遇难，374643人受伤，17923人失踪；2010年，玉树地震造成2698人遇难,

11、防灾减灾工程学-防震减灾资料,22,6、救灾的艰巨性：严重破坏性地震发生后，以极震区为中心的广大区域，一切经济活动中断，社会功能部分或全部丧失，甚至导致灾区基本丧失自救和自我恢复的能力，社会生活一时陷入瘫痪状态，抢险救灾工作主要依靠外部支援，需要国家乃至国际社会紧急救助,防灾减灾工程学-防震减灾资料,23,五）地震的直接灾害 所谓地震的直接灾害是指在强烈地震发生时，地面受地震波的冲击产生的强烈运动、断层运动及地壳形变等出现的各种破坏现象，也就是与地震有直接联系的灾害,1.地表破坏 1）地面的断裂错动和地裂缝 强烈地震时，地下断层面直达地表，地貌随之改变。显著的垂直位移造成断崖峭壁；过大的水平位

12、移产生地形、地物的错位；挤压、扭曲造成地面的波状起伏和水平错动,防灾减灾工程学-防震减灾资料,24,地裂缝将造成地面工程结构的严重破坏，使得公路中断、铁轨扭曲、桥梁断裂、房屋破坏、河流改道、水坝受损等,地裂缝是地震时最常见的地表破坏，主要有两种类型。一种是强烈地震时由于地下断层错动延伸到地表而形成的裂缝，称为构造地裂缝。这类裂缝与地下断层带的走向一致，其形成与断裂带的受力性质有关，一般规模较大，形状比较规则，通常呈带状出现，裂缝长度可以达到几公里或几十公里，裂缝带宽度可以达到几米甚至几十米。另一种地裂缝是在故河道、湖河岸边、陡坡等土质松软地方产生的地表交错裂缝，其形状大小不同，规模也较小,防灾

13、减灾工程学-防震减灾资料,25,2）喷砂冒水 当地下水位较高、砂层埋深较浅的平原地区，特别是河流岸最低平的地方，地震时地震波产生的强烈振动使得地下水位急剧增加，地下水经过地裂缝或土质松软的地方冒出地面，当地表土层为砂土或粉土时，则夹带着砂土或粉土一起冒出地面，形成喷砂冒水现象。喷砂冒水持续时间长，喷口有时会沿着一定的方向形成线状分布，喷出的砂土有时可以达到员 圆皂的高度，形成一个个砂堆或形成长长的砂堤。喷砂实际上是砂土液化的表现。地震中出现的喷砂冒水现象淹没农田，堵塞水道、道路，淹没矿井，严重的地方可以造成工程结构的不均匀沉降，上部结构的开裂甚至倒塌,防灾减灾工程学-防震减灾资料,26,3）局

14、部地表下沉 在强烈地震作用下，地面往往发生下沉。在地下存在溶洞的地区或者由于人们的生产活动产生的空洞如矿井或者地铁等，强烈地震发生时，地面土体将会产生下沉，形成洼地，造成大面积陷落。在土地陷落的地方，当地面水或地下水注入，就会形成大面积积水，造成灾害,4）滑坡、塌方 在河岸、陡坡等地方，强烈的地震使得土体失稳，造成塌方。淹没农田、村庄、堵塞河流，大面积塌方使得房屋倒塌,防灾减灾工程学-防震减灾资料,27,2.结构物和设施的破坏 结构物及设施的破坏是地震灾害的最主要表现，也是抗震工作的主要对象。 1）建筑物的破坏 建筑物的破坏和倒塌是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。及统计，由它所造成的人员伤亡

15、占总数的95%。过去建造的房屋，抗震性能普遍较低，地震造成的房屋损失破坏情况十分严重,防灾减灾工程学-防震减灾资料,28,四川都江堰聚源中学教学楼垮塌,防灾减灾工程学-防震减灾资料,29,都江堰市垮塌的房屋,防灾减灾工程学-防震减灾资料,30,防灾减灾工程学-防震减灾资料,31,四川北川县城地震后成为一片废墟,防灾减灾工程学-防震减灾资料,32,防灾减灾工程学-防震减灾资料,33,防灾减灾工程学-防震减灾资料,34,防灾减灾工程学-防震减灾资料,35,唐山地震造成全城一片废墟,防灾减灾工程学-防震减灾资料,36,防灾减灾工程学-防震减灾资料,37,2）公路铁路及桥梁的破坏 城市街道和交通公路震

16、害特征基本相同，常见的破坏现象有：路基路面开裂、隆起或凹陷、道路喷沙冒水、道路两旁滑坡或堆积物阻塞或冲毁路面等。 3）构筑物的破坏 烟囱在中等烈度下，烟囱震害主要集中发生在中、上部，且破坏部位随烈度增高而下移。地震时烟囱的破坏形式是多种多样的，无筋砖烟囱的震害形式主要有水平裂缝、斜裂缝、竖向裂缝、扭转、水平错动及掉头倒塌等，而且常常是几种形式同时发生。钢筋混凝土烟囱的破坏形式主要有开裂、倾斜、弯曲、折断及坠落等,防灾减灾工程学-防震减灾资料,38,水塔主要由水柜、支撑结构及基础三部分组成。起震害主要发生在支撑上，很少有水柜和基础发生破坏的震害实例。砖柱支撑的水塔抗震性能最差，主要破坏形式有水平

17、开裂、错动、扭转、倒塌等,防灾减灾工程学-防震减灾资料,39,被震裂的道路,防灾减灾工程学-防震减灾资料,40,去往汶川公路沿线多处垮塌,防灾减灾工程学-防震减灾资料,41,防灾减灾工程学-防震减灾资料,42,地表断裂无坚不摧（台湾集集地震,防灾减灾工程学-防震减灾资料,43,1999年台湾南投地震造成一所学校体育馆跑道凸起一米多高,防灾减灾工程学-防震减灾资料,44,4）地下结构的破坏 在国内外的地震中，特别是1976年唐山大地震中，有不少地下结构，特别是浅埋的地下结构遭到不同程度的震害。其破坏形式为： 地层的破坏，如断裂、滑移、开裂导致的地下结构受剪断裂或严重破坏； 地基土液化引起地下结构

18、破坏、下沉或上浮； 地下结构接头部位产生裂缝。 其破坏特点是： 软弱或严重不均匀地基土中的地下结构破坏较重，土质较好的岩土层中的地下结构破坏较轻，甚至无破坏； 软弱地基土中的延长地下结构容易出现环向裂缝； 长度较短、平面规则、刚度较大的地下结构，通常破坏较轻或无破坏,防灾减灾工程学-防震减灾资料,45,5）码头及河岸堤防的破坏 地震中港口码头的破坏导致水运系统的瘫痪。我国唐山地震时，天津和秦皇岛的港口码头破坏相当明显。高桩码头前方承台下的叉桩为震害较普遍的部位。叉桩的震害主要是向岸斜桩的外侧出现张口状裂缝，并沿桩的横截面向内侧延伸,防灾减灾工程学-防震减灾资料,46,防灾减灾工程学-防震减灾资

19、料,47,2004年12月26印度尼西亚8.9级大地震,防灾减灾工程学-防震减灾资料,48,印度尼西亚大地震引发海啸,防灾减灾工程学-防震减灾资料,49,防灾减灾工程学-防震减灾资料,50,在世界地震史上，有关次生灾害的破坏可以追溯至远古。而产生深远影响的以20世纪以来城市灾害突出。如1923年9月1日，日本关东地区发生的8.3级地震，震中位于东京和横滨两座大城市之间。震后市区400多处同时起火，引发大面积火灾，横滨市几乎全部被烧光，东京的三分之二城区化为灰烬，在地震死亡的10万人中90%死于火灾；在毁坏的70万栋房屋中，有近栋是被大火烧毁的，地震次生灾害损失大大高于地震直接造成灾害的本身,防

20、灾减灾工程学-防震减灾资料,51,第二部分 减轻地震灾害的基本对策,地震预测预报 地震转移分散 工程抗震,防灾减灾工程学-防震减灾资料,52,地震预测预报 主要是根据对地震地质、地震活动性、地震前兆异常和环境因素等多种情况，通过多种科学手段进行预测研究，对可能造成灾害的破坏性地震的发生时间、地点、强度的分析、预测和发布。预报按可能发生地震的时间可分为四类： 长期预报：预报几年内至几十年内将发生的地震； 中期预报：预报几个月至几年内将发生地震； 短期预报：预报几天至几个月内将发生地震； 临时预报：预报几天之内将发生地震,防灾减灾工程学-防震减灾资料,53,地震转移、分散 是把可能在人口密集的大城

21、市发生的大地震，通过能量转移，诱发至荒无人烟的山区或远离大陆的深海，或通过能量释放把一次破坏性的大地震化为无数次非破坏性的小震。这种方法目前尚在探索，未有应用,防灾减灾工程学-防震减灾资料,54,工程抗震措施,抗震设计中根据经验和一般概念规定的设计要求。采用抗震措施是提高结构抗震能力和减轻地震灾害的重要环节。 抗震措施大体可包括三部分内容： 抗震设计一般规定：涉及工程结构的选型选址，含结构高度和层数的限制，结构类型、基础类型、平立面布置的确定，防震缝的设置和场地、地段的选择等。 抗震构造措施：涉及工程结构的细部设计，旨在加强构件连接、提高结构整体性和构件延性，实现预期的破坏模式，如构造柱、圈梁

22、的设置和构件配筋等。 计算措施：抗震计算中有关地震作用分配和地震作用效应调整的人为规定，如采用地震作用效应增大系数等，旨在体现抗震概念设计原则,防灾减灾工程学-防震减灾资料,55,第三部分 工程抗震设计,一、抗震设防目标 对工程结构抗御地震灾害的预期能力的概略表述。如中国建筑物的抗震设防目标为： 小震不坏、中震可修、大震不倒。 小震：50年超越概率64%的地震烈度 中震：50年超越概率10%的地震烈度 大震：50年超越概率2-3%的地震烈度,防灾减灾工程学-防震减灾资料,56,二、建筑抗震设防分类,考虑各类建筑的重要性、使用功能、震害后果、修复 难易以及在抗震救灾中的作用的差异，对建筑结构的分类。 甲类建筑：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害及社会影响的建筑，必须经国家的批准权限批准。 乙类建筑：国家重点抗震城市的生命线工程的建筑。 丙类建筑：甲、乙、丁类之外的一般建筑。 丁类建筑：抗震次要建筑和临时建筑。 抗震设防类别不同