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第二节建筑抗震设计与设防地震是地壳运动的一种形式是一种普遍的自然现象每年约500万次地震99%以上是人感觉不到的不到1万次能感觉到5级以上强烈地震仅有1000次左右全球地震分布是有规律环太平洋地震带和欧亚地震带全球地震分布是有规律地震带位于板块边界85%发生在海洋，15%发生在大陆概述地震是一种突发的自然灾害我国是世界上多地震国家之一六、七十年代的强烈地震造成了严重损失近几年地震比较活跃搞好新建工程的抗震设计是最根本的减灾措施世界陆地世界大陆面积中国约占十四分之一地震次数中国约占三分之一我国是大陆地震最多的国家=20世纪以来统计结果我国地震灾害特点我国20世纪以来地震灾害统计6.0-6.9级地震：395次7.0-7.9级地震：8.0级以上地震：8.5级以上地震：死亡人数：伤残人数：倒坍房屋：受灾人数：直接经济损失：间接经济损失：70次+18次+12次59万人+776万人600余万间数亿人次数百亿元数千亿元我国地震灾害特点以下VII度区以下以80%70%60%50%40%30%20%10%0%90%VII度区以上50%50%VII度区以上城市67%VII度33%区VII度上区以下特大城市VII度区以下59%41%VIIVII度度区区以上全国我国城市危险程度100%23个省会城市、2/3百万以上人口的大城市我国地震灾害特点气象灾害40%地质灾害4%海洋与林业灾害1%其他灾害1%建国后地震死亡人数为群灾之首地震灾害54%死亡人总数约为55万，地震死亡28万，超过一半我国地震灾害特点1556年陕西华县8级地震，死亡83万人1920年宁夏海原8.6级地震，死亡23.4万人1976年河北唐山7.8级地震，死亡24.2万人856年伊朗8级地震，死亡20万人2004年印尼苏门达腊8.7级地震，死亡30万人历史记载上死亡超20万人的地震1303年山西洪洞8级地震，死亡20万人我国地震灾害特点唐山大地震1976年7月28日，唐山市发生7.8级地震。地震的震中位置位于唐山市区。这是中国历史上一次罕见的城市地震灾害。北京市和天津市受到严重波及。地震破坏范围超过3万平方公里，有感范围广达14个省、市、自治区，相当于全国面积的三分之一。地震发生于深夜，市区80%的人来不及反应，被埋在瓦砾之下。极震区包括京山铁路南北两侧的47平方公里。区内所有的建筑物均几乎都荡然无存。地震共造成24.2万人死亡，16.4万人受重伤唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，地震时除四根门柱外，全部坍塌。开滦煤矿医院，为砖混结构的五层楼房（局部七层），仅西部转角残存。唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。唐山市河北省煤矿设计院，砖混结构的楼房局部倒塌。唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）唐山市机车车辆厂震后概貌。震后工厂厂区印度大地震当地时间2001年1月26日上午8时46分（北京时间2001年1月26日11时16分36.4秒，国际时间2001年1月26日03时16分40秒），在印度西北部古吉拉特邦发生一次强烈地震。据印度地震部门测定，这次地震为里氏7.9级，震中位于北纬23.6度和东经69.8度。至31日止，地震发生后已发生了196次余震。座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁。地震造成达180公里的破碎带，水平和垂直错距都很大，引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表破坏，同时造成建筑物的大量毁坏。结构工程师的任务对地震区域作抗震减灾规划；对新建筑工程作抗震设计；已存在的工程结构作抗震鉴定、抗震加固。第十七条新建、扩建、改建建设工程，必须达到抗震设防要求。第十九条建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计，并按照抗震设计进行施工。《中华人民共和国防震减灾法》(1997年12月29日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过)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《中华人民共和国防震减灾法》(1997年12月29日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过)抗震基本知识一、地震的种类地震类型与成因地震的类型：诱发地震：水库蓄水、人工爆炸或矿山开采等引起的地震天然地震1)构造地震：由地球内部岩层的构造变动引起的地震2)火山地震：火山爆发岩浆冲出引起的地震陷落地震诱发地震——水库地震新丰江水库大坝1962年3月19日04时18分（北京时间），在大坝东北1.1公里处发生6.1级地震，震源深度5公里，震中烈度VIII度。这次地震成为我国截止目前最大的水库地震。极震区长轴约9公里，面积约28平方公里。构造地震构造地震的成因地球内部由三个圈层组成：地壳、地幔、地核地壳是由一些巨大的板块组成美洲板块非洲板块欧亚板块印-澳板块太平洋板块南极洲板块岩流层（地幔）板块间相互挤压、冲撞引起地震板块之间的相互作用力会使地壳中的岩层发生变形，当这种变形积聚到一定程度时，该处岩体就会发生突然断裂或错动，引发地震。火山地震地震波与震源二、震源和震中H60m60mH300mH300m浅源地震中源地震深源地震同样大小的地震,H较小时,震中区范围小,破坏程度大;H较大时,震中区范围大,破坏程度小;震源震中区震源深度H观测点L震中距震源深度地震波（弹性波）VpVsVLVp=1.67Vs地震波体波面波(L波)纵波(P波)上下颠簸横波(S波)瑞雷波乐夫波左右摇晃上下颠簸左右摇晃地震波横横纵纵M2微震M=2~4有感地震M5破坏性地震M7强烈地震三、地震震级与地震烈度（一）地震震级地震震级:衡量一次地震强弱程度即地震所释放的能量大小的度量指标震级M与震源释放能量E（单位为10-7J）之间的关系为：logE=11.8+1.5M地震震级震级是通过地震仪器的记录计算出来的，地震越强，震级越大。震级相差一级，能量相差约30倍。目前世界上有纪录的最大地震是1960年5月22日发生在智利的8.9级地震。一个6级地震相当于一个两万吨级的原子弹（二）地震烈度地震烈度：地震时一定地点地面震动的强弱程度。是某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度。地震烈度表地震烈度表是评定烈度的标准和尺度；我国在1980年制定了《中国地震烈度表》；《中国地震烈度表》将地震烈度分为1-12度。地震烈度地震烈度表示地面受到地震的影响和破坏程度。一个地震的震中只有一个烈度，但随着各地的远近和受破坏的程度不同而出现不同的烈度。目前我国地震烈度采用12等级。基本烈度与地震区划基本烈度是指一个地区在一定时期（我国取50年）一般场地条件下按一定的概率（我国取10%）可能遭遇到的最大地震烈度。相当于475年一遇的最大地震的烈度基本烈度是该地区进行抗震设防的依据。各地区的基本烈度由《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001)确定。2008年修订版，2010版新规范。四、地震灾害概说直接灾害建筑物与构筑物的破坏；山体等自然物的破坏；地面破坏；海啸。次生灾害火灾、水灾、毒气泄漏、瘟疫直接灾害——建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；直接灾害——建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；直接灾害——建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；直接灾害——建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；1995年日本阪神地震，铁路扭曲直接灾害——山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；2004年日本新潟地震导致滑坡，房屋道路毁坏直接灾害——山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；直接灾害——地面破坏。如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；直接灾害——地面破坏。如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；2004年12月26日深夜，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生里氏8.5级强烈地震。这是最近一个世纪以来发生的最强的5次地震之一。直接灾害——海啸。海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；海啸模拟图印度洋地震海啸造成了有史以来罕见的大灾难死亡约30万人直接灾害——海啸。海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；震级≥7上下的错动水深＞1000米开阔并逐渐变浅的海岸地震海啸形成条件海啸狂扑多国惨痛受蹂躏斯里兰卡有4500多人死亡，受灾人数达100万，政府宣布国家进入灾难状态。印度至少有2000人死亡，200多名渔民失踪。泰国有310人死亡，2000多人受伤。马来西亚有42人淹死。马尔代夫15人死亡。缅甸10人死亡。地震余波甚至连远在1500公里外的泰国首都曼谷都能感受到，一家医院为防万一紧急疏散了400名病人。2004年12月26日泰国南部旅游胜地普吉岛遭海啸袭击后的航拍照片次生灾害：直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。1、火灾由震后火源失控引起；1923年日本关东地震，东京市内227处起火，33处未能扑灭造成火灾蔓，旧市区烧毁约50%；横滨市烧毁80%，死亡10万。主要的次生灾害有：1995年日本阪神地震，煤气泄漏引发200多起火灾1933年四川叠溪7.5级地震洪水淹没2万多人2、水灾由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；3、毒气泄漏由建筑物或装置破坏等引起；4、瘟疫由震后生存环境的严重破坏而引起.我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，是一个多地震的国家。主要地震带有两条，一是北起贺兰山、经六盘山穿越秦岭至云南省东北的南北地震带，二是沿陕西、山西、河北北部向东延伸到辽宁北部千山一带和从帕米尔高原经昆仑山、秦岭直到大别山的东西地震带。我国的地震活动主要分布在五个地震区的23条地震带上。五、中国地震带分布六工程抗震设防（一）抗震设防目标及要求1.总目标通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。2.“三水准”抗震设防目标当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。当遭受相当于本地区抗震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。当遭受高于本地区抗震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。简称为：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。设防要求（三水准）：小震不坏，中震可修，大震不倒小震：多遇地震烈度中震：基本地震烈度大震：罕遇地震烈度I小=I-1.55II大≤I+150年超越概率63.2%10%2-3%地震重现期50年475年1642-2475年地震影响小震中震大震第二阶段：对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验算。有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等。（二）抗震设计方法（两阶段设计法）第一阶段：对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算和弹性变形验算；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。达到小震不坏、中震可修达到大震不倒抗震措施提高一度（9度适当提高）提高一度（9度适当提高）；小规模建筑改变结构型式时可不提高原设防烈度适当降低（6度不降）地震作用计算应高于本地区设防烈度的要求，其值按批准的安评结果确定原设防烈度原设防烈度原设防烈度建筑的重要性重大建筑工程和可能发生严重次生灾害的建筑地震时使用不能中断或需尽快恢复的建筑甲、乙、丁类以外的一般建筑抗震次要的建筑建筑类别甲类乙类丙类丁类（三）建筑物重要性分类与设防标准概念设计（四）抗震设计的总体要求建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：1、概念设计：从总体上把握抗震设计的基本原则；2、抗震计算：为建筑抗震设计提供定量手段；3、构造措施：保证结构整体性，加强局部薄弱环节，保证抗震计算结果的有效性。地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，