抗震设计基础理论

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1、第一章抗震设计原则1-1地震基本知识一、地球的构造1、地壳▲地球最表面的一层，很薄，一般厚度为5-40km，平均厚度约为30km。▲主要由各种不均匀的岩石组成：沉积岩→花岗岩→玄武岩等。▲绝大部分地震都发生在地壳内。2、地幔▲中间一层，很厚，平均厚度约为2900km。▲主要由具有粘弹性性质的质地比较坚硬的橄榄岩组成。▲地幔内部的物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢运动，可能是造成地壳运动的根源。3、地核▲地球最里面的一层，半径约为3500km，是地球的核心部分。▲可分为外核（厚2100km）和内核，其主要构成物质是镍和铁。▲

2、根据推测，外核可能处于液态，内核可能处于固态。二、地震及其成因1、按成因分类（1）火山地震：由于火山爆发而引起的地震。这类地震在我国很少见。（2）陷落地震：由于地表或地下岩层突然大规模陷落或崩塌而造成的地震。这类地震的震级很小，造成的破坏也很少。（3）诱发地震：由于水库蓄水或深井注水等引起的地震。（4）构造地震：由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂而引起的地震。▲特点：构造地震分布广，危害大，是抗震结构设计研究的主要对象。▲原因：岩层发生突然断裂或猛烈错动，产生振动源，振动以波的形式传播到地面，形成构造地震。地下

3、岩层断裂时，往往不是沿着一个平面发生，而是形成一个一系列裂缝组成的破碎地带，并且这个破碎地带的所有岩层不可能同时达到新的平衡。因此，每次大地震的发生一般都不是孤立的，大地震前后总有很多次中小地震发生。▲地震序列：在一定时间内（一般是几十天至数月）相继发生在地区一系列大小地震称为地震序列。▲主震：在某一地震序列中，其中最大的一次地震叫主震。▲前震：在主震之前发生的地震。▲余震：在主震之后发生的地震。▲主震型地震：在一个地震序列中，若主震震级很突出，其释放的能量占全序列中的绝大部分，叫主震型地震。是一种破坏性地震类型。▲震群型

4、或多发型地震：在一个地震序列中，若主震震级不突出，主要地震能量是由多个震级相近地震释放出来的。▲孤立型或单发型地震：在一个地震序列中，若前震和余震都很少，甚至没有，绝大部分地震能量都是通过主震一次释放出来的。▲震源：断层形成的地方，即大量释放能量的地方。震源不是一个点，而有一定的范围和深度。▲震中：震源正上方的地面位置。2、按震源深浅程度分类（1）浅源地震：震源深度在60km以内，一年中全世界所有地震释放能量的约85%来自浅源地震。（2）中源地震：震源深度在60-300km，一年中全世界所有地震释放能量的约12%来自中源地

5、震。（3）深源地震：震源深度超过300km，一年中全世界所有地震释放能量的约3%来自中源地震。三、地震波、震级及地震烈度1、地震波地震产生的地壳运动（振动）以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这种波称为地震波。地震波包含：体波和面波。（1）体波：在地球内部传播的波。体波包含：纵波和横波。▲纵波：在传播过程中，介质质点的振动方向与波的前进方向一致，故又称为压缩波或疏密波。特点：周期短，振幅小。▲横波：在传播过程中，介质质点的振动方向与波的前进方向垂直，故又称为剪切波。特点：周期较长，振幅较大。根据弹性理论，纵波的传播速

6、度大约为横波的1.67倍，说明纵波的传播速度快，因此也把纵波叫初波，横波叫次波。（2）面波：只限于在地面附近传播的波，也就是体波经过地层界面多次反射形成的次生波。面波包含：瑞雷波和洛夫波。特点：周期长，振幅大，只在地表附近传播，比体波衰减慢，能传播到很远的地方。▲瑞雷波：传播时，质点在波的传播方向和地面法线组成的平面内（XZ）做椭圆形运动，而在与XZ平面垂直的水平方向（Y）没有振动，质点在地面上呈滚动形式。▲洛夫波：传播时，质点只在与传播方向相垂直的水平方向（Y）运动，在地面上呈蛇形运动形式。从实际地震时记录到的地震波可

7、以看出，首先达到的是纵波（初波、P波），接着是横波（次波、S波），面波达到的最晚。一般情况下，当横波或面波达到时，振幅增大，地面振动最猛烈，造成的危害也最大。2、震级▲震级是表示一次地震本身强弱程度或大小的尺度，也是表示一次地震释放能量的多少，是一个衡量地震强度的指标。一次地震只有一个震级。▲目前，国际上比较通用的是里氏震级，即地震震级为式中A是标准地震仪（周期0.8s，阻尼系数0.8，放大倍数2800倍的地震仪）在距震中100km处记录的以微米（1微米=10-6m）为单位的最大水平地动位移（单振幅）。▲震级与震源释放能量

8、的大小有关。震级每差一级，地震释放的能量将相差32倍。▲地震按震级大小分为：（1）微震：小于2级，人感觉不到，只有仪器才能记录下来。（2）有感地震：2-4级，人能感觉到。（3）破坏性地震：5级以上地震，能够引起不同程度破坏。（4）强烈地震或大震：7级以上地震。（5）特大地震：8级以上地震。3、地震烈度▲