抗震设计浅析

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1、抗震设计浅析一、地震的类型和成因地震按其产生的原因，可分为火山地震、陷落地震和构造地震。由于地下空洞突然塌陷而引起的地震叫陷落地震；由于地质构造运动引起的地震称为构造地震。一般火山地震和陷落地震强度低，影响范围小，而构造地震释放的能量大，影响范围广，造成的危害严重。工程结构设计时，主要考虑构造地震的影响。地质运动会使岩层变形而产生应力，岩层变形的不断积累会使应力增大，当岩层应力大于岩层强度时，岩层会突然破裂。岩层破裂后将以振动的方式释放能量并产生地震波，地震波引起地面运动，称为地震。地震按震源的深浅，可分

2、为：浅源地震（震源深度小于60km）、中源地震（震源深度在60~300km）和深源地震（震源深度大于300km）。其中浅源地震造成的危害最大，发生的数量也最多，约占到世界地震总数的85%。当震源深度超过100km时，地震释放的能量在传播到地面的过程中大部分被损失掉，故通常不会在地面上造成危害。我国发生的地震绝大多数是浅源地震，震源深度一般为5~50km。二、震级和烈度震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。目前国际上常用的是里氏震级，震级增大一级，地面振动幅度增大10倍14。一般2级以下人体感觉不到，只有仪

3、器能够记录到，称为微震；2~4级人体有所感觉，称为有感地震，大于5级会引起地面工程结构的破坏，称为破坏性地震。震级增大一级，地震能约增大32倍。将某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度定义为地震烈度。一般根据人的感觉、器物的反应以及地貌、建筑物的破坏等现象综合评定。一般采用1~12个等级划分，日本采用0~7的等级划分。三、地震波和地面运动岩层破裂时，将引起周围介质振动，并以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这种传播地震能量的波即为地震波。波分为两种，一种为纵波，一种为横波，纵波为压缩波，其质点的振动

4、方向与波的行进方向一致，纵波可在固体和流体中传播；横波是一种剪切波，其质点的振动方向与波的行进方向垂直，横波只能在固体中传播。纵波主要引起地面上下运动，横波主要引起地面前后、左右运动，可见地震地面运动总是三维运动，是极不规则的。地面运动的位移、速度和加速度可以用仪器记录下来，对工程结构抗震研究与应用采用的多是地震加速度记录。一般来说，烈度越大，地面运动强度越大。地震地面运动加速度的平均值与烈度间的平均关系为a=1.25*2（I-7）（m/s2）影响地面运动主要有两个因素：一是震中距，二是场地条件。14一般

5、波的周期越短，在有阻尼介质中传播衰减得越快，因此随着震中距的增加，地面运动短周期所占比例越来越小，长周期所占比例越来越大。场地条件主要指所考虑的工程结构所在地地表土层的软硬程度和土层的覆盖层厚度，场地特征周期Tg=4d/vv-场地土平均剪切波速d-剪切波速小于500m/s的场地土覆盖层厚度。（参考抗震设计规范第四章）当地震波的周期与场地特征周期一致时，会发生共振反应，使地震波产生的地面运动放大数倍甚至数十倍，而对于其它周期不会有那样的放大效应。由于地震波的周期成分很多，而仅与场地特征周期接近的周期被放大，

6、因此也是地面运动的主要周期，也称场地卓越周期。四、地震作用一般结构进行地震反应分析时可以进行简化为单质点体系和多质点体系。尽管地震地面运动是三维运动，但若结构处于弹性状态，可将三维地面运动分解为三个一维地面运动之和。通过平衡方程，可以得出地震最大绝对加速度反应与其自振周期的关系，称为地震加速度反应谱，简称地震反应谱，Sa（T）。地震作用F=mSa（T）地震反应谱与阻尼、地震动有关。一般体系阻尼比越小，体系地震加速度反应越大，因此地震反应谱值越大。14场地条件、震中距均对地震反应谱有影响。不同的地震记录，地

7、震反应谱不同，当进行结构抗震设计时，由于无法确知今后发生地震的时程，因而无法确定相应的地震反应谱，可见，地震反应谱直接应用于结构的抗震设计有一定的困难，而需改为可供结构抗震设计用的反应谱，称之为设计反应谱。F=Gkβ（T）G-体系重量k-地震系数β（T）-动力系数地震系数与基本地震加速度值相同。（参考设计规范3.2章）动力系数βmax=2.25地震影响系数令α（T）=kβ（T）称为地震影响系数谱曲线目前，我国建筑抗震采用两阶段设计，第一阶段进行结构强度与弹性变形验算时采用多遇地震烈度，其k值相当于基本烈度

8、所对应k值的1/3；第二阶段进行结构弹塑性变形验算采用罕遇地震烈度，其k值相当于基本烈度所对应k值的1.5~2倍。可由公式可以算出水平地震影响系数最大值。（参考抗震规范5.1章）五、地震分析方法1、振型分解反应谱法14通过公式F=Gkβ（T）可以得出不同的质点不同振型的水平地震作用计算式。进行振型组合。一般来说，结构的低阶振型反应大于高阶振型反应，振型阶数越高，振型反应越小。因此，结构的总地震反应以低阶振型反应为主，而高阶振型