第一讲地震工程的发展现状与发展趋势20060915(第一讲)要点.ppt

第一讲 地震工程的发展现状与发展趋势（近代抗震技术2006-2007第一学期） 2. 地震工程的历史发展 地震工程主要沿三个方面发展： （1）设计地震动的研究：包括地震强度预测和建筑物设防标准确定等方面的研究； （2）抗震设计方法的研究：包括建筑结构的地震响应分析、提高建筑物抗震能力的防震减震技术、安全评价技术等； （3）城市防灾减灾策略的研究：人口密集的城市及工业设施对国民经济起很大作用。城市防灾减灾策略重在研究灾害预测、地震监测、预报、地震应急、地震救灾与恢复重建等。 经历三个阶段 第一阶段：初期阶段（20世纪初～20世纪50年代末） 第二阶段：发展阶段（20世纪60年代～80年代末） 第三阶段：深化阶段（ 20世纪90年代后） 第一阶段：初期阶段（20世纪初～20世纪50年代末） 在本时期经历了几次大地震，如：1906年4月18日，美国的旧金山发生了8.3级大地震，当时木结构建筑物较多，灾后诱发大火，损失、伤亡都较大，死亡6万余人；另外，1923年9月1日，日本关东大地震，震级也是8.3级，地处人口密集的东京、横滨地区，10万多人死亡，4万多人失踪，震后发生大火，造成了巨大的损失。这两次地震对地震工程的发展起了很大的促进作用，初步形成了抗震设计方法。其发展如下： 1．地震动强度的研究： 2．建筑物的抗震设计方法： 返回 1．地震动强度的研究： 采用地震烈度来表示地震的强度,产生了以地震宏观现象为主要标志来分级的地震烈度表，以地震破坏后果来表示地震动的方法是一种半经验性的方法，它的突出优点是简单，但也存在着一定的问题，如其综合评定受个人主观因素、各个不同指标的影响。在存在地基失效时，如何评定地震动大小等问题。 2．建筑物的抗震设计方法： 这一阶段基本上是以等效静力法为标志。这种理论起源于意大利，发展于日本，认为结构物所受的地震作用可以简化为作用于结构上的水平等效静力，其大小等于kw, k=a/g 为地震系数，约为0.1。这种理论是以结构物的刚性假定为基础的。地震作用与静力等效，大小与方向不变，系数与结构性能无关，设计地震加速度是经验性的，抗震设计以构造措施为主。 返回 第二阶段：发展阶段（ 20世纪60年代～80年代末） 在本时期此阶段，地震工程有了较大的进展，逐渐趋于成熟 ： 1．设计地震动的研究： 2．抗震设计方法：设计理论、模型试验技术、原型观测技术的发展 3．存在的问题 返回 1．设计地震动的研究： 1.1 强震观测的发展 1.2 设计地震动特性的全面描述 1.3 危险性的分析方法逐步进入实用化，出现了地震区划图 1.4 局部场地地形和土质条件产生巨大影响 1.5 地震动参数和衰减规律，使地震动强度的预测和地震动参数的估计有了很大的改进。 返回 1．设计地震动的研究： 1.1 强震观测的发展 －1932年美国研制成世界上第一台强震加速度仪（Chopra的书中有论述），并在1933年，美国长滩地震中，成功的观测到地震波。强震仪在强震时激发，可记录和推求地震的三个分量：加速度、速度和位移。 －数字化强震仪 ，频宽加大，分辨率提高，同时，克服了以前强震仪的丢头现象 －仪器布局和观测内容由单体转向台阵，由地上转向地下,从而可以了解地震动的空间变化规律；强震观测对地震工程的科研工作起到了有效的推动作用，许多地震工程和抗震理论的重大突破都是与强震观测的成果分不开的。强震记录是抗震设计的依据。 －强震仪和地震仪的区别：强震仪以强震动为主要量测对象，主要是测量地震加速度；而另一种观测地震动的地震仪则是用于观测地震动，记录地震动位移，两者有巨大的差别，具体见下表： 返回 1．设计地震动的研究： 1.2 设计地震动特性的全面描述 －以前地震动参数仅用单一的参数（加速度、速度、能量、频谱等），随着地震观测和震害调查资料的丰富，采用多个参数描述：地震动三要素为地震动的振幅、频谱、持续时间。出现了考虑多个参数的地震反应谱（并且考虑近场、远场的区别）、标准反应谱、场地相关反应谱等等。另外，还出现了三坐标反应谱（参数为周期和阻尼比） －人们发现，在震级相近的地震中，地震最大加速度的差别非常大，例如：1940年5月18日，在美国的El Centro发生7.0级地震,观测到的最大加速度为0.3g；而1971年2月9日，美国洛山矶北圣费尔南多(San Fernando)发生的6.6级地震，最大加速度达到了1.25g。其原因在于极高频的地震动加速度脉冲作用在周期比它长的结构上，虽然加速度很大，从而引起的惯性力很大