抗震工程概论(电子教案6).docx

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1、Adesignearthquakeisaspecificationofthe清华大学土木工程系研究生课讲义抗震工程概论教案第6讲第二部分设计地震为了对结构进行抗震设计，必须进行结构地震反应分析，而要开展结构的地震反应分析，则需要预估作用在结构上的地震动，即必须确定地震动输入。确定一个工程场地的结构抗震设计中应采用的地震地面运动，就称为设计地震（seismicgroundmotionatasiteusedfortheearthquakeresistantdesignofastructure.）。地震地面运动主要控制因素包括峰值加速度（速度、位移）、频谱

2、。设计地震可以是：??场地反应谱（由危险性分析给出）?反应谱?平均反应谱（由规范给出）????实际地震记录?加速度时程???人工地震波?设计什么样的地震动是由结构地震反应分析方法确定的，而采用什么样的分析方法，则与结构的性质和重要程度以及地震环境有关。当设计的地震动用于工程抗震设计（包括一般工程、特殊和重大工程等）时，规范平均反应谱—适用于一般工程；场地反应谱—适用于一般或较重要工程；加速度时程—适用于特殊或重大工程（如，核电站、大坝、大桥、超高层结构）。各类工程对设计地震动参数的要求可见下表。各类工程对设计地震动参数的要求工程一般房屋超高层、储油罐

3、地下埋置管线大跨度桥梁核电站要求峰值加速度ap长周期反应谱地下变形u长周期反应谱一组时程a(t)反应谱SaSa、Sv、Sd桥墩差动当前地震动的三种估计途径包括：①通过地震烈度估计，再利用烈度I与地震动的关系将烈度转换为地震动。②根据强震观测结果，寻求地震动与震级M、震源特征、传播介质、场地影响的统计规律(衰减规律)，然后直接用此衰减规律来估计地震动。③通过震源机制理论分析，应用动力学原理，计算出地面附近的地震动。1清华大学土木工程系研究生课讲义抗震工程概论教案第6讲第6章地震危险性分析及地震安全性评价6.1地震危险性分析的定义地震危险性分析（Seis

4、michazardanalysis）：用概率统计方法评价在未来一定期限内某工程场地遭受不同地震作用的可能性。地震危险性分析即是在概率的含义上推测工程可能受到的地震威胁或危险。在详细介绍危险性分析方法之前，先介绍一下地震危害性分析和危险性分析的关系。地震危害性分析（Seismicriskanalysis）：估计地震发生时，工程可能受到的损害或结构物出现某种破坏状态的概率。即分析地震对经济、社会影响等于或超过一定值的概率。地震危险性和地震危害性的关系：地震危害性（risk）＝地震危险性（hazard）×易损性（vulnerability）易损性（vuln

5、erability）：结构物不同破坏程度的概率分布。结构地震易损性研究就是估计结构物的抗震能力（强度或变形）。图6.1为某一混凝土桥梁的地震易损性曲线。图6.1某一钢筋混凝土桥的地震易损性曲线（Seismicfragilitycurves）对于设计地震，将涉及危险性分析。进行地震危险性分析的目的主要包括：1、用于结构危害性分析；2、确定给定场地的设计地震动参数，用于工程设计。为工程设计服务，通过地震危险性分析可以给出地震区划（在地图上标出不同地震危险程度的区划），可用于一般工程设计；也可以给出具体场地的设计地震动（参数），一般是ap（在一定超越概率下

6、），有时是反应谱Sa(T)或加速度时程a(t)，可以用于一般和重要工程的抗震设计。图6.2为地震危险作用评价框图，图中给出了进行地震危险性分析时所涉及的内容，包括地震震源、传播途径和局部场地条件。2清华大学土木工程系研究生课讲义抗震工程概论教案第6讲震源途径场地时间地壳结构土层反应强度速度分层场地效应地点地震波传播深度介质吸能机制图6.2地震危险作用评价框图地震危险性分析方法从二十世纪提出以来已形成了新的学科分枝。二十世界50年代初期日本地震学家河角广提出了简单概率方法，1968年美国Cornell首先提出了地震危险性分析概率估计方法。而在以前对地震

7、危险性是作为一种确定性现象处理，这导致只要在一个低烈度区发生了一次大震，便认为这个烈度区划是要不得的，而现在已认识到地震的发生在时间、空间和强度大小等方面都有很大的不确定性，需要用概率方法来反映危险性，即用一定的超越概率来表示。实际的地震危险性评定工作已经历了三次较大的发展阶段。开始为确定性方法，现在采用的方法和发展方向是概率方法。1968年美国Cornell提出的地震危险性分析概率方法已广泛应用于地震区划，在这一方法中对地震活动的时、空、强的分布特征有以下几个基本假设：1）地震活动是非均匀的，地震只发生在一些特定的区域内，这些特定的区域称为潜在震源

8、区。而在潜在震源区内，地震发生的可能性处处相同（等可能性）。潜在震源区的划分是综合历史地震、大地构造和地质条