CH1结构抗震基本知识解读课件

建筑结构抗震设计主讲教师：刘美景东南大学成贤学院第1章结构抗震基本知识11/27/20231第一章结构抗震基本知识1.1地震基本知识1.2地震的基本术语1.3地震动特性1.4工程结构的抗震设防1.5中国地震的特点与地震灾害11/27/202321.1 地震基本知识地球的构造，地震的类型与成因，中国及世界的地震活动。11/27/20233古登堡界面1.1.1地球的构造

11/27/20234以地震成因分类：

（1）构造地震：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。

（2）火山地震：由于火山爆发而引起的地震。

（3）陷落地震：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。

（4）诱发地震：由于大面积蓄水容易引发的地震。1.1.2 地震的类型与成因11/27/2023511/27/20236岩石原始状态受力后发生变形岩石断裂产生振动（回跳）构造地震形成示意图11/27/20237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90%以上。11/27/202381、环太平洋地震带：占全球80～90％地震2、欧亚地震带1.1.3 世界的地震活动11/27/20239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98%。11/27/2023101.1.4 我国的地震活动1、南北地震带：（贺兰山～云南）

2、东西地震带：（陕西、山西、河北～辽宁帕米尔～秦岭～大别山）①台湾省及其附近海域；②西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；④华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中部和渤海湾；⑤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23条地震带上。这五个地区是：11/27/20231111/27/202312了解震源、震中、震中距等概念，掌握地震波、地震波分类、震级、地震烈度、基本烈度等术语。1.2 地震的基本术语11/27/202313震源——发生地震的地方震中——震源在地表的投影。震源深度——震源至地面的垂直距离。浅源地震：70km以内（世界上绝大部分地震是浅源地震）；中源地震：

70～300km以内；300km以上为深源地震。震源深度影响：浅震波及范围小破坏程度大；深震波及范围大而破坏程度小。1.2.1震源和震中11/27/202314地震是以地面发生强烈振动为特征的一种物理现象。震源震中震中距11/27/202315一、地震波构成地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播。分为体波和面波。体波是通过地球本体传递的波，包括纵波和横波。面波为沿地表传播的次生波，指洛夫(Love)波和瑞雷(Rayleigh)波。1.2.2地震波

11/27/202316二、地震波形式特点体波纵波是由震源向外传递的拉压波，质点的振动方向与波的前进方向一致。压缩波(纵波、P波)11/27/202317剪切波(横波、S波）横波是由震源向外传递的剪切波，质点的振动方向与波的前进方向垂直。11/27/2023182.面波面波是指沿介质表面(或地球地面)附近传播的波，(随深度迅速衰减)包含瑞雷(Rayleigh)波和洛夫(Love)波两种。一般认为是体波经地层界面形成的次生波。(a)瑞雷波质点振动(b)洛夫波质点振动11/27/202319地震波示意图11/27/2023203.地震波传播速度地震波记录图11/27/2023211.2.3震级震级：表示一次地震本身强弱程度的大小和尺度。里氏震级：震级与地震释放能量E之间存在关系：11/27/202322按震级的地震分类微震——2级以下有感地震——2－4级有破坏性地震——5级以上强烈地震——7级以上特大地震——8级以上11/27/2023231.2.4地震烈度1.定义及影响因素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I表示。2.地震烈度表11/27/202324无感1室内个别静止中的人感觉2悬挂物微动门、窗轻微作响室内少数静止中的人感觉3悬挂物明显摆动，器皿作响门、窗作响室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数人梦中惊醒43（2-4）31（22-44）不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人梦中惊醒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水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏——个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝惊惶失措，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。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏——局部破坏开裂，但不妨碍使用大多数人仓皇逃出725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏——结构受损，需要修理摇晃颠簸，行走困难850（36-71）500（354-707）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。砖烟囱出现倒塌严重破坏——墙体龟裂，局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人可能摔跤9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌——大部倒塌，不堪修复骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁灭11地面剧烈变化，山河改观12个别：10%以下少数：10%——50%多数：50%——70%大多数：70%——90%普遍：90%以上速度加速度

其它现象

一般房屋

人的感觉烈度11/27/202325震中烈度、震级与地震影响的关系（1）5.0-5.4级地震，震中烈度多为六度，其面积小于500平方公里。（2）5.5-5.9级地震，震中烈度多为七度，其面积不超过200平方公里；六度区面积也只有数百平方公里。（3）6.0-6.4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200平方公里，六度区数百平方公里，如震中烈度为七度，则与5.5-5.9级地震结果相同。（4）6.5-6.9地震，震中烈度一半为八度，结果与6.0-6.4级地震一样；另一半为九度，其面积小于100平方公里，八度区不超过500平方公里，七度区则在1500平方公里以内。（1）5.0-5.9级地震造成人员伤亡者占24%。而仅引起人员死亡的地震更少，只占11.5%。一次5级多地震中死亡人数最多为117人，而死亡29人以上的地震都发生在夜间。

（2）6.0-6.9级地震有43%造成人员伤亡，而只有人员死亡仅占35%，一次地震死亡人数最多为600人。震级与伤亡的关系11/27/2023263.基本烈度一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。用Ib表示。相当于475年一遇的最大地震的烈度。各地区的基本烈度由《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001)确定。（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。11/27/202327《中国地震烈度区划图》11/27/202328地震动特性：地震加速度、速度和位移波形。一、最大幅值——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应分析时，往往要给出输入的最大加速度峰值。1.3地震动特性加速度波形的三大要素：幅值、频谱、持续时间。11/27/202329二、频谱特性(a)软土(b)硬土频率频率11/27/202330三、持续时间：

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，即使结构最大变形反应没有达到静力破坏时的最大变形，但结构可能由于长时间的振动和反复变形而发生倒塌破坏。11/27/202331基本术语地震影响和抗震设防烈度建筑分类多遇地震烈度和罕遇地震烈度抗震设防目标两阶段抗震设计方法基于性能的抗震设计1.4工程结构的抗震设防（重点）11/27/202332抗震设防烈度：作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。抗震设防标准：衡量抗震设防要求的尺寸，由抗震设防烈度和建筑使用功能的重要性确定。地震作用：地震动引起的结构动态作用，包括水平、竖向和扭转地震作用。设计地震动参数：抗震设计用的加速度（速度、位移）时程曲线、加速度反应谱和峰值加速度。1.4.1基本术语11/27/202333设计基本地震加速度：50年设计基准期超越概率10%的地震加速度的设计取值。设计特征周期：抗震设计用的地震影响系数曲线下降段起始点对应的周期值。抗震措施：为了结构抗震所采取的措施，除了地震作用计算和抗力计算外的抗震设计内容。抗震构造措施：为了提高结构和构件抗震性所采取的各种细部要求。场地:工程群体所在地。11/27/202334按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度称为设防烈度，用Id表示。）规范规定：一般情况下，可采用《中国地震动参数区划图》中的地震基本烈度。对已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防。设防烈度的取值依据：规范规定：抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计1、抗震设防烈度1.4.2地震影响和抗震设防烈度11/27/202335抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系：抗震设防烈度6度7度8度9度设计基本加速度值/g0.050.10（015）0.20（0.30）0.40注：g为重力加速度。11/27/2023362、地震影响建筑所在地区遭受的地震影响，应采取相应于抗震设防烈度的设计基本地震加速度和设计特征周期或规定的设计地震动参数来表征。建筑的设计特征周期应根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定。11/27/202337设计地震分组在宏观烈度大体相同条件下，处于大震级远离震中的高耸建筑物的震害比中小级震级近震中距的情况严重的多。设计地震分三组对于Ⅱ类场地，第一、二、三组的设计特征周期分别为：0.35s、0.40s、0.45s.南京市属第一组。6度近震6度远震7度近震7度远震11/27/202338规范附录中列出了我国主要城镇的抗震设防烈度。如：11/27/2023391.4.3建筑分类1.抗震设防分类

国家技术监督局和建设部在2008年7月30日公布了《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008。该标准主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的程度大小，将建筑分成4个抗震设防类别。特殊设防类—指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等（如产生放射性物质的污染、大爆炸）特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。11/27/202340重点设防类——指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。简称乙类。标准设防类——指大量的除甲、乙、丁类以外按标准要求进行设防的建筑。简称丙类。适度设防类——指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。11/27/202341应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低丁类应符合本地区抗震设防烈度度的要求丙类一般情况下，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1度的要求；当9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施乙类当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1度的要求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求甲类抗震措施较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝土结构或钢结构。

抗震措施:除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。

抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。11/27/202342地震作用一般情况下仍应符合本地区抗震设防烈度的要求丁类

应符合本地区抗震设防烈度要求丙类

应符合本地区抗震设防烈度要求乙类

按地震安全性评价结果确定甲类

地震作用在设防烈度为6度时，除规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。11/27/2023431.4.4多遇地震烈度和罕遇地震烈度一、中国抗震设防标准原则：在建筑物使用寿命期间，对不同频度和强度的地震，要求建筑物具有不同水平的抵抗能力。11/27/202344

三种烈度关系示意图11/27/202345一、抗震设防目标:确定抗震设防目标：合理的设防目标既能有效减轻地震破坏，又能合理使用资金。是以现有的社会科学水平和经济条件为前提的。1.4.5抗震设防目标11/27/202346当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损伤或不需修理仍可继续使用当遭受本地区设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用当遭受高于本地区设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。又称为三水准的设防要求，“小震不坏，中震可修，大震不倒”。中国抗震设计规范（2001)设防目标11/27/202347

根据不同的水准用不同抗震设计方法和要求来实现的，称为三水准、二阶段抗震设计方法。第一水准 建筑物在遭受频度较高、强度较低的多遇地震时，一般不损坏也不需修理，结构在弹性阶段工作，可按线弹性理论进行分析，用弹性反应谱求地震作用，按强度要求进行截面设计，并复核结构变形。1.4.6两阶段抗震设计方法11/27/202348第二水准

建筑物在遭受基本烈度的地震影响时，允许结构部分达到或超过屈服极限，或者结构的部分构件发生裂缝，结构通过塑性变形消耗地震能量，结构的变形和破坏程度发生在可以修复使用的范围之中。本水准的设防要求主要通过概念设计和