第1章地震基础知识与建筑抗震设防VIP免费

第1章地震基础知识与建筑抗震设防【学习目标】了解地震的类型及其成因。熟悉地震波、地震震级、地震烈度等术语。明确结构抗震设防依据、目标及分类标准。理解抗震设计概念的基本内容和要求。【本章导读】本章主要通过有关地震震害的启示，学习地震的成因及类型，地震波、震级、烈度等基本概念，地震的破坏作用，结构抗震设防依据、目标和分类标准，以及抗震设计概念的基本内容和要求。案例导入地震是一种灾害性自然现象，全世界每年大约发生500万次地震，其中绝大多数地震是人感觉不到的微小地震，只有灵敏的仪器才能监测到它们的活动。人能够感觉到的地震(有感地震)每年发生约5万次，其中5级以上破坏性地震约有1000余次，能够造成严重破坏的强烈地震平均每年发生约18次。我国是世界上多地震国家之一，20世纪共发生破坏性地震3000余次，其中6级以上地震近800次，8级以上特大地震9次。由于地震时产生的巨大能量，往往造成各类建筑物和设施的破坏，甚至倒塌，并引起各种次生灾害的发生以及人员的伤亡。提高建筑物和各类设施抵抗地震破坏能力，防止地震时人员伤亡，减少地震所造成的经济损失，是地震工程和抗震工程学的重要任务。对各类建筑物和设施进行抗震设防，免不了要增加工程的造价和投资，因此如何合理地采用设防标准，既能有效地减轻工程受到的地震破坏、避免人员伤亡、减少经济损失，又能合理地使用有限的资金，是当前工程抗震防灾中迫切需要解决的关键问题。由于制定的设防标准不同，各类建筑物和设施在地震中的表现会截然不同，因而地震时造成的损失也会有巨大的差别。例如，日本东京历史上曾发生过8级以上大地震，日本政府以及各界一向对此十分关心和重视，长期以来一直致力于将东京建成一个能抗御8级大地震的城市。1986年一次6.2级地震发生在东京城底下，一座上千万人口的城市仅死亡2人，整个城市几乎未遭受到破坏。可是一向认为没有发生大地震危险的日本第二大港神户市对工程抗震设防就不那么重视。在1995年1月17日的一次6.9级(JMA震级为7.2)的地震中，导致了近10万栋房屋毁坏、5500人死亡和约1000亿美元的经济损失。问题导入从上述的案例不难看出，工程抗震是减轻地震灾害和损失十分有效的措施，工程抗震的成效很大程度上取决于所采用的工程设防标准，而制定恰当、合理的设防标准不仅需要有可靠的科学和技术依据，并同时要受到社会经济、政治等条件的制约。那么是不是对工程建筑物和设施的设防标准越高越好呢？本章将说明建筑抗震规范中最佳的或者说可行、合理的设防标准，特别是可接受的最低设防标准的制定，需要在保证地震作用下工程的安全性与优化的经济效益和社会影响之间取得平衡。1.1地震与地震动地震给人类社会带来灾难，造成不同程度的人身伤亡和经济损失，为了减轻或避免这种伤亡及损失，就需要对‍*地震有较深入的了解。作为土木工程技术人员，其主要任务就是研究如何防止或减少建(构)筑物由于地震而‍*造成的破坏，这就是建(构)筑物的抗震问题。1.1.1地球的构造地球是一个略呈椭圆的球体，它的平均半径约为6400km。研究表明，地球是由性质不同的三个层次构成：最外层是薄薄的地壳，中间层是很厚的地幔，最里层是地核，如图1.1所示。地壳是由各种结构不均匀、厚薄不一的岩层组成。在陆地上，陆地地壳除表面的沉积层外，主要由花岗岩层和玄武岩层组成，平均厚度为30～40km。在海洋中，海洋地壳一般只有玄武岩层，平均厚度为5～8km。地球上绝大部分地震都发生在地壳内。地幔主要是由质地非常坚硬、结构比较均匀的橄榄岩组成。地壳与地幔的分界面叫莫霍面，莫霍面以下40～70km内是一层岩石层，它与地壳共同组成岩石圈。岩石层以下存在一个厚度几百千米的软流层，该层物质呈塑性状态并具有黏弹性质。岩石层与软流层合称上地幔。上地幔之下为下地幔，其物质成分与结构和上地幔差别不大，但物质密度较大。图1.1地球的构造地核是个半径为3500km的球体，可分为外核和内核。地核的成分和状态目前尚不清楚，据推测外核厚度约为2100km，处于液态；内核半径约为1400km，处于固态。地核构成物质主要是镍和铁。到目前为止，所观察到的地震深度最深为700km，比起地...