《结构抗震设计》PPT课件.ppt
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1、建建筑筑结结构构抗抗震震设设计计有关地震工程学的基础知识有关地震工程学的基础知识建筑抗震的基本概念与原则建筑抗震的基本概念与原则地震作用效应的计算与分析地震作用效应的计算与分析常见建筑结构抗震计算方法常见建筑结构抗震计算方法与构造与构造教材与参考资料教材与参考资料历史上的地震灾害历史上的地震灾害洛杉矶大地震洛杉矶大地震19761976年年7 7月月2828日日,在河北省唐山、丰南一带发生了在河北省唐山、丰南一带发生了7.87.8级强级强烈地震,这是我国历史上一次罕见的城市地震灾害烈地震,这是我国历史上一次罕见的城市地震灾害,北京和北京和天津市受到严重波及,地震破坏范围超过天津市受到严重波及,地
2、震破坏范围超过3 3万平方公里,万平方公里,有感范围广达有感范围广达1414个省、市、自治区,相当于全国面积的三个省、市、自治区,相当于全国面积的三分之一,这次地震的震中位于唐山市区。即北纬分之一,这次地震的震中位于唐山市区。即北纬39.639.6度,度,东经东经 118.2 118.2度,震中烈度为度,震中烈度为XIXI度,震源深度为度,震源深度为11 11公里。极震公里。极震区内几乎所有建筑物均荡然无存,在震区及周围地区,出区内几乎所有建筑物均荡然无存,在震区及周围地区,出现大量的裂缝带,喷水冒沙、井喷、重力崩塌,滚石、边现大量的裂缝带,喷水冒沙、井喷、重力崩塌,滚石、边坡崩塌,地基沉陷,
3、岩溶洞陷落以及采空区坍塌等。唐山坡崩塌,地基沉陷,岩溶洞陷落以及采空区坍塌等。唐山地震造成地震造成24.224.2万人死亡,万人死亡,16.416.4万人受重伤,仅唐山市区终万人受重伤,仅唐山市区终身残废者达身残废者达17001700多人,倒塌民房多人,倒塌民房530530万间。唐山地区总的万间。唐山地区总的直接经济损失达直接经济损失达5454亿元,公共设施遭受严重破坏,灾情之亿元,公共设施遭受严重破坏,灾情之大举世罕见。大举世罕见。京山线蓟运河上行桥。西侧桥头铁轨弯曲变形。开滦煤矿医院,砖混结构的五层楼房(局部七层),仅西部转角残存。全球每年发生500万次地震,其中6级以上强震每年发生100
4、200次;7级以上大震平均每年18次,达到8级或8级以上的巨大地震每年平均12次。我国是大陆地震最多的国家。占全球大陆地震的33。上个世纪全球发生的8.5级以上的特大地震一共有3次,即1920年中国宁夏海原8.6级、1950年中国西藏察隅8.6级和1960年智利南方省8.5级地震。我国地震活动频度高、强度大、分布广、震源浅。作为发展中国家,人口稠密、建筑物抗震能力低。因此,我国的地震灾害可谓全球之最。20世纪以来,全球因地震而死亡的人数为110万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。可以粗略地讲,我国的国土面积占全球的114,人口占14,地震占13,地震灾害占12。据建国以来的资料统计,
5、就各种灾害所造成的经济损失比例来看,气象灾害为57,居灾害之首。但人口死亡的统计,地震灾害占54,为群害之首。因此,地震和地震灾害问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。地震主要分布在环太平洋带,阿尔比斯地震主要分布在环太平洋带,阿尔比斯喜马拉雅喜马拉雅带,大西洋中脊和印度洋中脊上。总的来说,地震带,大西洋中脊和印度洋中脊上。总的来说,地震主要发生在洋脊和裂谷、海沟、转换断层和大陆内主要发生在洋脊和裂谷、海沟、转换断层和大陆内部的古古板块边缘等构造活动带。部的古古板块边缘等构造活动带。1995-20011995-2001年全球年全球4
6、4级以上地震震中分布图级以上地震震中分布图 近期全球地震活动分布图近期全球地震活动分布图返回主页返回主页据中国台网测定,据中国台网测定,20032003年年0202月月2424日日,10,10时时0303分分45.845.8秒秒 在新疆伽在新疆伽师师(北纬北纬39.5,39.5,东经东经77.2)77.2)发生发生6.86.8级地震。级地震。据中国台网测定,2003年02月24日,10时03分45.8秒 在新疆伽师(北纬39.5,东经77.2)发生6.8级地震。20032003年年0303月月1212日新疆伽师日新疆伽师5.95.9级地震地震参数级地震地震参数 2003年年03月月12日日,1
7、2时时47分分51.9秒秒在新疆巴楚伽师间在新疆巴楚伽师间(北北纬纬39.5,东经东经77.4)发生发生5.9级地震。级地震。美国地震台网测定美国地震台网测定PreliminaryEarthquakeReportMagnitude5.6Date-TimeWednesday,March 12,2003 at 04:47:51(UTC)-Coordinated Universal TimeWednesday,March 12,2003 at 12:47:51 PM local time at epicenterLocation 39.47N 77.39EDepth 10.0 kilometers中
8、国地震台网测定中国地震台网测定据中国台网测定,2003年04月17日,08时48分41.1秒 在青海德令哈(北纬37.5,东经96.8)发生6.6级地震Magnitude6.2Date-TimeThursday,April17,2003at00:48:38(UTC)-CoordinatedUniversalTimeThursday,April17,2003at08:48:38AMlocaltimeatepicenterEarthquakeLocationLocation37.51N96.50EDepth10.0kilometersMagnitude 6.3 Date-TimeMonday,Fe
9、bruary 24,2003 at 02:03:44(UTC)CoordinatedUniversalTimeMonday,February 24,2003 at 10:03:44 AM local time at epicenterLocation 39.64N 77.20E Depth 33.0 kilometers 美国地震台网测定美国地震台网测定Reference100 km(65 miles)E of Kashi,Xinjiang,China220 km(135 miles)SSE of Naryn,Kyrgyzstan310 km(190 miles)WSW of Aksu,Xin
10、jiang,China3330 km(2070 miles)WNW of BEIJING,Beijing,China3月22日我国南黄海发生2.3级地震3月14日河北省临城发生3.4级地震3月13日河北省唐山发生3.5级地震3月7日辽宁省营口发生4.0级地震3月2日我国南黄海海域发生2.1级地震2月20日我国南黄海发生2.2级地震2月20日山西省黎城县发生3.4级地震2月14日山东省济宁石桥乡发生2.0级地震2月14日山东省济宁石桥乡发生2.5级地震2月9日山东省长岛西海域发生1.8级地震2月4日山东省曲阜下雪镇发生2.0级地震2月7日我国南黄海海域发生2.2级地震1月20日河北滦县发生4.2
11、级地震1月8日山东省枣庄市陶庄西南发生2.1级地震1月6日山东省潍坊央子镇发生2.3级地震1月6日我国北黄海发生3.5级地震1月1日山东省乳山近海发生2.0级地震中华人民共和国防震减灾法中华人民共和国防震减灾法颁布单位:全国人民代表大会颁布日期:19971229实施日期:19980301第四十五条违反本法规定,有下列行为之一的,由县级以上人民政府建设行政主管部门或者其他有关专业主管部门按照职责权限责令改正,处一万元以上十万元以下的罚款:(一)不按照抗震设计规范进行抗震设计的;(二)不按照抗震设计进行施工的。山东省防震减灾条例山东省防震减灾条例(1999年10月25日山东省第九届人民代表大会常务
12、委员会第11次会议通过)建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011-2001第一章第一章 绪绪 论论地壳,30km地幔,2900km地核,3470km地球构造示意地球构造示意19101910年,前年,前南斯拉夫地南斯拉夫地震学家震学家莫霍莫霍洛维奇契洛维奇契提提出地壳界面。出地壳界面。19141914年,德年,德国地震学家国地震学家古登堡古登堡发现发现地幔界面地幔界面地震的产生和类型地震的产生和类型 地震分为地震分为天然地震和人工地震两大类天然地震和人工地震两大类占地震总数的占地震总数的90%90%以上。以上。天然地震包括天然地震包括构造地震构造地震火山地震火山地震约占地震总数的约占地震总
13、数的7%7%。陷落地震、大陨石冲击地面陷落地震、大陨石冲击地面其他地震其他地震人工地震是由人为活动引起的地震人工地震是由人为活动引起的地震地下核爆炸地下核爆炸深井高压注水深井高压注水大水库蓄水大水库蓄水地震波发源的地方,叫作地震波发源的地方,叫作震源震源震源在地面上的垂直投影,叫作震源在地面上的垂直投影,叫作震中震中震中到震源的深度叫作震中到震源的深度叫作震源深度震源深度震源深度小于震源深度小于6060公里的叫公里的叫浅源地震浅源地震深度在深度在60-30060-300公里的叫公里的叫中源地震中源地震深度大于深度大于300300公里的叫公里的叫深源地震深源地震地震波地震波纵波纵波 P周期短,振
14、幅小,地面上下震动周期短,振幅小,地面上下震动横波横波 S周期长,振幅大,地面左右震动周期长,振幅大,地面左右震动体波体波面波面波瑞雷波瑞雷波 质点在前进方向做椭圆运动,质点在前进方向做椭圆运动,即在即在地面上滚动。地面上滚动。乐甫波乐甫波 质点在地平面内与前进方向做垂质点在地平面内与前进方向做垂 直震动,即在直震动,即在地面上呈现蛇形运动,周期长,地面上呈现蛇形运动,周期长,传递距离远。传递距离远。地震震级地震震级-一次地震强弱程度的量度一次地震强弱程度的量度1935年,C.F.Richter定义:用Wood-Anderson标准地震仪所记录到的距震中100km处地面最大水平位移(即振幅,以
15、m计)的常用对数。震级与其释放的能量(尔格)之间的关系2 2级地震级地震 微震;微震;2424级级 有感地震有感地震 5 5 级以上级以上 破坏性地震;破坏性地震;7 7级以及以上级以及以上 强烈地震强烈地震地震烈度地震烈度指地震发生时,对地表和地面建筑物损伤指地震发生时,对地表和地面建筑物损伤程度的度量。程度的度量。一次地震只有一个震级;一次地震可以有多个烈一次地震只有一个震级;一次地震可以有多个烈度;距离震中远度;距离震中远,则烈度低则烈度低,距离震中近距离震中近,则烈度高则烈度高.震中烈度震中烈度=1.5=1.5倍的(倍的(震级震级-1-1)不同国家不同国家,地震烈度划分等级不同地震烈度
16、划分等级不同:中国、俄罗斯中国、俄罗斯 采用麦卡西烈度表采用麦卡西烈度表 1 12 1 12 度度欧洲各国采用欧洲各国采用R-FR-F烈度表烈度表 110 110 度度日本采用日本采用JMAJMA烈度表烈度表 07 07 度度3度:少数人有感,仪器度:少数人有感,仪器 能记录到能记录到4-5度:睡觉的人会惊醒度:睡觉的人会惊醒 吊灯摆动吊灯摆动6度:器皿倾倒,房屋轻度:器皿倾倒,房屋轻 微损坏。微损坏。7-8度:房屋破坏,度:房屋破坏,地面地面 裂缝。裂缝。9-10度:桥梁水坝损坏、度:桥梁水坝损坏、房屋倒塌地面破坏严重。房屋倒塌地面破坏严重。11-12度:毁灭性的破坏。度:毁灭性的破坏。1.
17、4 1.4 工程抗震的基本概念工程抗震的基本概念建筑抗震设计的基本原则建筑抗震设计的基本原则(三水准原则三水准原则):小震不坏小震不坏,中震可修中震可修,大震不倒大震不倒.小震小震:对应于众值烈度的地震对应于众值烈度的地震,或称常遇或称常遇 地震地震.其超越概率其超越概率 63.2%.63.2%.中震中震:或称基本烈度或称基本烈度.其超越概率其超越概率 10%.10%.大震大震:或称罕遇地震烈度或称罕遇地震烈度.其超越概率其超越概率 2-3%.2-3%.基本烈度:基本烈度:是指一个地区在一定时期(是指一个地区在一定时期(50年)内在年)内在一般场地条件下,按一定的概率(一般场地条件下,按一定的
18、概率(10%)可能遭遇)可能遭遇到的最大地震烈度。它是一个地区抗震设防的依据。到的最大地震烈度。它是一个地区抗震设防的依据。地震烈度的概率分布I地震烈度;Imax地震烈度上限值;Im众值烈度K拟合参数众值众值烈度烈度基本烈度基本烈度罕遇罕遇地震烈度地震烈度1.55度度1度度概率密度概率密度三种烈度概率含义三种烈度概率含义63.2%10%23%小震小震中震中震大震大震所谓两阶段设计:所谓两阶段设计:第一阶段:第一阶段:弹性阶段,多遇地震的效应组合,验算承载能力和弹性变形;弹性阶段,多遇地震的效应组合,验算承载能力和弹性变形;第二阶段:第二阶段:弹塑性阶段,罕遇地震的效应组合,验算结构的弹塑性变形
19、。弹塑性阶段,罕遇地震的效应组合,验算结构的弹塑性变形。建筑物的重要性分类与设防标准建筑物的重要性分类与设防标准甲类建筑甲类建筑提高一度计算地震作用和采取构造措施;提高一度计算地震作用和采取构造措施;乙类建筑乙类建筑按照设防烈度计算,构造提高一度;按照设防烈度计算,构造提高一度;丙类建筑丙类建筑按照设防烈度计算和采取构造措施;按照设防烈度计算和采取构造措施;丁类建筑丁类建筑按照设防烈度计算,构造降低一度。按照设防烈度计算,构造降低一度。抗震设计的总体要求抗震设计的总体要求建筑抗震设计包括:概念设计;抗震计算:构造措施概念设计:设计人员充分调动已有知识和经验,对未来结构的工况的合理正确的把握和分
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