工程結(jié)構(gòu)抗震理論及應(yīng)用-課件

1、工程結(jié)構(gòu)抗震理論及應(yīng)用課程主講人：李寧天津大學(xué)研究生選修課程開課單位：建筑工程學(xué)院2022年7月24日本章提綱313324與地震震源有關(guān)的術(shù)語地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震機(jī)制（EQ Mechanism）地震預(yù)報(bào)第2章 地震學(xué)基礎(chǔ)知識35本章提綱313324與地震震源有關(guān)的術(shù)語地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震機(jī)制（EQ Mechanism）地震預(yù)報(bào)第2章 地震學(xué)基礎(chǔ)知識35震源（Hypocenter，Source，F(xiàn)ocus，Center）：地殼深處巖石發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)的地方，即一次地震時(shí)應(yīng)變能釋放區(qū)。震中（Epicenter，Epifocus）：震源在地表

2、的投影點(diǎn)。 與地震震源有關(guān)的術(shù)語斷層：地震形成的地殼巖石中的大斷裂面（可達(dá)到幾十幾百公里長）。 地震時(shí)破裂開始于斷層面上的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)局部，然后向四周擴(kuò)展。 實(shí)際上震源不是一個(gè)點(diǎn)，而是具有相當(dāng)尺度（大小）的破裂面，與地震的大小有關(guān)。地震學(xué)在研究中采用三種震源模型（理論模型）： 點(diǎn)源：中小震（M6） ，斷層長度：幾十到幾百公里； 面源：中大震（M6） ，斷層長度：幾十到幾百公里。 與地震震源有關(guān)的術(shù)語斷層：地震形成的地殼巖石中的大斷裂面（可達(dá)到幾十幾百公里長）。 地震時(shí)破裂開始于斷層面上的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)局部，然后向四周擴(kuò)展。 實(shí)際上震源不是一個(gè)點(diǎn)，而是具有相當(dāng)尺度（大?。┑钠屏衙?，與地震的大小有關(guān)

3、。地震學(xué)在研究中采用三種震源模型（理論模型）： 點(diǎn)源：中小震（M6） ，斷層長度：幾十到幾百公里； 面源：中大震（M6） ，斷層長度：幾十到幾百公里。 與地震震源有關(guān)的術(shù)語對一次地震震源（的位置）（Hypocenter）認(rèn)為是斷層上首先破裂的那個(gè)點(diǎn)（的位置）能量中心：能量釋放中心，一般是斷層破裂面的幾何中心。 小震：震源能量中心。 大震：震源和能量中心不重合。與地震震源有關(guān)的術(shù)語地震的三要素： 發(fā)震時(shí)間時(shí)間 發(fā)震地點(diǎn)空間：震中位置（經(jīng)度，緯度）震源深度 地震大小強(qiáng)度 對已發(fā)生的地震，實(shí)際的震中、震源位置的確定會(huì)有幾公里到幾十公里的誤差，極個(gè)別的可能存在百公里的誤差。一個(gè)地震由下列參數(shù)定義：時(shí)間

4、、空間、強(qiáng)度、簡稱時(shí)、空、強(qiáng)三要素。對一個(gè)已發(fā)生地震的確定需要給出三要素，在地震預(yù)報(bào)中預(yù)報(bào)一個(gè)地震也需要確定這三個(gè)要素。與地震震源有關(guān)的術(shù)語根據(jù)震源深度的劃分，地震可以分為： 淺源地震（shallow focus earthquake）：震源深度，h70km，占總地震的 72 Elcentro 1940 EQ M=7.1，h=24Km 唐山 1976 EQ M=7.8，h=16Km 特點(diǎn)：峰值加速度大，卓越頻率 520Hz，高頻成份多。 中源地震（Intermediate focus EQ）：70Kmh300Km，占總地震的 4 特點(diǎn)：峰值加速度小，卓越頻率 0.23HZ（高頻被濾掉） 與地震

5、震源有關(guān)的術(shù)語本章提綱313324與地震震源有關(guān)的術(shù)語地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震機(jī)制（EQ Mechanism）地震預(yù)報(bào)第2章 地震學(xué)基礎(chǔ)知識35大地震前后在震源附近總有一系列小震發(fā)生，按發(fā)震時(shí)間排列起來（包括大震）稱為地震序列。 某一序列地震中最強(qiáng)烈的那一次叫主震；主震前的地震叫前震；主震后的地震叫余震。 根據(jù)地震序列的特點(diǎn)，可以把一次地震序列分為：主震型群震型單發(fā)型地震序列主震型：主震突出，釋放能量80以上。占總地震的60，例如海城地震、唐山地震。群震型：能量由超過多次震級相近的地震釋放出來的。占總地震的30，如 1996年邢臺(tái)地震；1988年云南瀾滄耿馬地震（7.

6、6級）；1960年智利地震，在5月21日到6月22日發(fā)生三次超過8級的地震。 單發(fā)型：前震和余震都很小，99的能量由主震一次釋放。占總地震的 10，如1976年內(nèi)蒙的和林格爾地震。 在研究結(jié)構(gòu)由地震引起的疲勞損傷破壞時(shí)，有時(shí)需要考慮這一問題。地震序列本章提綱313324與地震震源有關(guān)的術(shù)語地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震機(jī)制（EQ Mechanism）地震預(yù)報(bào)第2章 地震學(xué)基礎(chǔ)知識35根據(jù)地震成因來劃分地震的類型： 塌陷地震（Collapse EQS）：50年來僅1954和 1965年四川自貢發(fā)生兩次。 火山地震（Volcanic EQS）：火山噴發(fā)引起的大地振動(dòng)。 構(gòu)造地震

7、（Tectonic EQS）：地殼構(gòu)造變動(dòng)引起的地震，占90以上。 破壞性地震一般均為構(gòu)造地震。以后討論的地震均為構(gòu)造性地震。地震的成因（Cause of EQS）引發(fā)構(gòu)造地震的原因： 外因地震成因的宏觀背景：板塊構(gòu)造學(xué)，用板塊構(gòu)造學(xué)上升到理論模型內(nèi)因地震成因的局部機(jī)制：彈性回跳理論理論模型地震的成因（Cause of EQS）地震的成因（Cause of EQS）板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（二十世紀(jì) 60 年代提出）： 全球地殼可以分為六大板塊（太平洋、歐亞、美洲、非洲、印度澳洲、南極），各大板塊內(nèi)部可以分成較小的板塊。板塊厚80到100千米（地殼30到40千米加上巖石層40到70千米）。板塊在上地幔推動(dòng)

8、下發(fā)生移動(dòng)，約25cm/年，各板塊運(yùn)動(dòng)不均勻，同一板塊的運(yùn)動(dòng)也不均勻。 板塊運(yùn)動(dòng)引起巖層變形積累，達(dá)到一定程度突然破裂釋放的巨大能量以波的形式向外傳播，引起地面運(yùn)動(dòng)，迫使結(jié)構(gòu)振動(dòng)，產(chǎn)生破壞。地震的成因（Cause of EQS）地震的成因（Cause of EQS）在大板塊邊緣地震最多，這些地震稱為板緣地震（淺源）。 從世界地震的震中分布圖上可以看到兩條大地震帶： 1）環(huán)太平洋地震帶占世界地震總數(shù) 75以上。 2）歐亞地震帶（至印度與環(huán)太平洋地震帶相遇）占地震總算 22這兩個(gè)地震帶屬于板緣地震，大小板塊邊緣都是地震集中處。 有些地震不發(fā)生在邊緣，而是在板塊內(nèi)，成為板內(nèi)地震（或稱內(nèi)陸地震），約占

9、15分布零散，危害性大（震源淺，震級大，地震區(qū)人口集中）；機(jī)制復(fù)雜，如唐山地震。地震的成因（Cause of EQS）中國地震：中國位于歐亞板塊東南端，東為太平洋板塊，南為印度洋板塊，歐亞板向東、太平洋板塊向西、印度洋向北擠壓中國大陸，因此中國是地震多發(fā)國家。除少數(shù)省外，都發(fā)生過6級以上破壞地震，基本烈度大于6度，占國土總面積的60。全國450個(gè)城市，74.5位于地震區(qū)，約一半城市位于基本烈度7度及其以上地區(qū)。28個(gè)百萬以上人口的大城市有85.7位于地震區(qū)。本世紀(jì)全世界發(fā)生的7級以上強(qiáng)震中，中國占三分之一。 地震的成因（Cause of EQS）地震的成因（Cause of EQS）阪神地震：

10、稱為“直下型地震” 地震原因：太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，歐亞板塊下面的“板舌”處破裂，形成地震震源在日本列島的直下方的板舌內(nèi)（震中在淡路島） 。 唐山地震：是板內(nèi)地震震源在唐山市下面，但不是板緣地震，與俯沖無關(guān)。也稱城市直下型地震，但并不說明其地震成因。地震的成因（Cause of EQS）本章提綱313324與地震震源有關(guān)的術(shù)語地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震機(jī)制（EQ Mechanism）地震預(yù)報(bào)第2章 地震學(xué)基礎(chǔ)知識35機(jī)制不等于成因。 彈性回跳理論是最流行和有說明力的解釋地震機(jī)制的理論。這一理論是由里德（H. F. Reid）在1911年根據(jù)1906年舊金山8.3級大

11、地震前后觀測結(jié)果提出的。地震機(jī)制（EQ Mechanism）機(jī)制不等于成因。 彈性回跳理論是最流行和有說明力的解釋地震機(jī)制的理論。這一理論是由里德（H. F. Reid）在1911年根據(jù)1906年舊金山8.3級大地震前后觀測結(jié)果提出的。地震機(jī)制（EQ Mechanism）機(jī)制不等于成因。 彈性回跳理論是最流行和有說明力的解釋地震機(jī)制的理論。這一理論是由里德（H. F. Reid）在1911年根據(jù)1906年舊金山8.3級大地震前后觀測結(jié)果提出的。地震機(jī)制（EQ Mechanism）H.F.Reid 彈性回跳理論： 1）地殼是由彈性的有斷層的巖石組成的； 2）地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量以彈性應(yīng)變能的形成在

12、斷層及其附近的巖層中長期積累； 3）當(dāng)彈性應(yīng)變能積累及巖層變形達(dá)到一定程度時(shí)，斷層上某點(diǎn)（應(yīng)力超過強(qiáng)度極限）兩側(cè)的巖體向相反方向突然滑動(dòng)，地震因之產(chǎn)生、斷層上長期積累的彈性應(yīng)變能突然釋放。彈性回跳理論是用了半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間得到的結(jié)果。 地震機(jī)制（EQ Mechanism）彈性回跳理論沒有講地殼如何運(yùn)動(dòng)，彈性能量是怎樣得以積累，而板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)彌補(bǔ)了彈性回跳理論的不足。 實(shí)際地震能量如果是一次在同一瞬時(shí)釋放，則地震記錄應(yīng)很簡單，而實(shí)際的地震記錄是十分復(fù)雜。 實(shí)際上為解釋這一問題（現(xiàn)象），發(fā)展了很多震源模型，其中比較典型的是凸凹體模型和貝壘模型，有時(shí)這兩種模型也同時(shí)采用。地震機(jī)制（EQ Mechani

13、sm）斷層類型的定義：根據(jù)斷層兩側(cè)巖體滑動(dòng)的形式來定義，可分為， 傾（向）滑（動(dòng)）斷層產(chǎn)生的地震較小，傾滑斷層又分為正斷層和逆斷層； 走（向）滑（動(dòng)）斷層可產(chǎn)生大地震，走滑斷層也分為左旋斷層和右旋斷層。地震機(jī)制（EQ Mechanism）正斷層傾滑斷層斷層類型的定義：根據(jù)斷層兩側(cè)巖體滑動(dòng)的形式來定義，可分為， 傾（向）滑（動(dòng)）斷層產(chǎn)生的地震較小，傾滑斷層又分為正斷層和逆斷層； 走（向）滑（動(dòng)）斷層可產(chǎn)生大地震，走滑斷層也分為左旋斷層和右旋斷層。地震機(jī)制（EQ Mechanism）橫向斷層走滑斷層斷層類型的定義：根據(jù)斷層兩側(cè)巖體滑動(dòng)的形式來定義，可分為， 傾（向）滑（動(dòng)）斷層產(chǎn)生的地震較小，傾滑

14、斷層又分為正斷層和逆斷層； 走（向）滑（動(dòng)）斷層可產(chǎn)生大地震，走滑斷層也分為左旋斷層和右旋斷層。實(shí)際上斷層即存在走滑又存在傾滑，例如，1995年日本阪神地震是右旋錯(cuò)動(dòng)，震中地表錯(cuò)動(dòng)達(dá)1m，地震機(jī)制與唐山地震基本一致；2001年11月14日發(fā)生在昆侖山口西的8.1級地震的地表錯(cuò)動(dòng)最大可達(dá)6m。地震機(jī)制（EQ Mechanism）本章提綱313324與地震震源有關(guān)的術(shù)語地震序列地震的成因（Cause of EQS）地震機(jī)制（EQ Mechanism）地震預(yù)報(bào)第2章 地震學(xué)基礎(chǔ)知識35對于地震預(yù)報(bào)必須給出時(shí)、空、強(qiáng)三要素，即時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度，否則沒有意義。地震預(yù)報(bào)很難，幾乎不可能給出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，最成功的典范是 75 年的海城地震。根據(jù)預(yù)報(bào)的時(shí)間年限，地震預(yù)報(bào)分為： 1）長期預(yù)報(bào)（幾十年） ； 2）中期預(yù)報(bào)（一年幾年） ； 3）短期預(yù)報(bào)（幾天幾個(gè)月） ； 4）臨震（幾個(gè)小時(shí)幾天） 。長期預(yù)報(bào)為抗震和地震工程服務(wù)；中期和短臨震預(yù)報(bào)為減輕災(zāi)害服務(wù)。地震預(yù)報(bào)對于地震預(yù)