工程抗震設(shè)防標準和設(shè)計地震動

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1、根據(jù)場地與斷層的相對位置，方向性效應(yīng)可以分為向前效應(yīng)（forward）、向后效應(yīng)（reverse）和中性效應(yīng)（neutral），如果斷層的破裂方向朝向場地或破裂方向與震源（hypocenter）和場地連線的夾角較小的話，場地的效應(yīng)稱為向前方向性效應(yīng)；如果斷層的破裂方向背離場地或破裂方向與震源和場地連線的夾角較小的話，稱為向后方向性效應(yīng)；如果場地與震源的連線幾乎垂直于斷層的破裂方向，稱為中性效應(yīng)。通常所說的“方向性效應(yīng)”是指向前方向性效應(yīng)，因為向前方向性效應(yīng)產(chǎn)生的地震動對工程結(jié)構(gòu)來說更為不利。斷層破裂所產(chǎn)生的能量波在傳播

2、介質(zhì)中以幾乎等于介質(zhì)剪切波速的速度向場地傳播，使得斷層產(chǎn)生的能量以非常短的時間到達場地.在場地的地震動中將產(chǎn)生一個大的速度脈沖(velocitypulse)，從圖中可以看到來自每個子斷層的地震動能量幾乎同時到達場地A時，在場地A產(chǎn)生一個相對短持時、高幅值的地震動，而來自每個子斷層的地震動能量在相對較長的時間到達場地B，從而在場地B產(chǎn)生一個相對持時較長、幅值較低的地震動。工程抗震設(shè)防標準和設(shè)計地震動翟長海博士哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院Email：zch-hit@hit.edu.cnTel:86282027《中華人民共和國

3、防震減災(zāi)法》(1997年12月29日第八屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第二十九次會議通過)抗震減災(zāi)工作應(yīng)依法進行第十七條新建、擴建、改建建設(shè)工程，必須達到抗震設(shè)防要求。(為什么要進行抗震設(shè)防？)第十九條建設(shè)工程必須按照抗震設(shè)防要求和抗震設(shè)計規(guī)范進行抗震設(shè)計，并按照抗震設(shè)計進行施工?？拐鹪O(shè)計的目的和目標抗震設(shè)計的目的工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目的是：減輕結(jié)構(gòu)的地震破壞，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟損失，同時使地震時不可缺少的緊急活動得以維持和進行。抗震設(shè)計的目標由于地震動的隨機性是很大的，要使得所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在遭受將來可能發(fā)生的地震時絕對

4、不破壞是不現(xiàn)實和不經(jīng)濟的。換句話說，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不能追求絕對的安全性，而需要從現(xiàn)在的經(jīng)濟條件出發(fā)，使設(shè)計的結(jié)構(gòu)在未來地震作用下發(fā)生破壞的概率為社會所接受，同時為當前的經(jīng)濟條件所允許。合理的抗震設(shè)計應(yīng)滿足經(jīng)濟和安全之間的合理平衡，這也是抗震設(shè)計的目標。這一目標可以表示為使總效益E最大的形式E＝受益－投資－可能的損失＝最大抗震設(shè)計的目標受益包括所考慮的工程建成后的直接和間接收獲；投資包括興建此工程的資金及工程建成后的維護資金；損失包括人身傷亡、物質(zhì)財產(chǎn)的直接損失以及連鎖反應(yīng)造成的間接損失、以及政治、社會、經(jīng)濟影響等。若不考

5、慮非結(jié)構(gòu)損失，則上式可近似改為：結(jié)構(gòu)抗震總費用＝工程造價＋修復費＝最小用概率方法進行分析建筑抗震設(shè)防目標與標準抗震設(shè)防的概念抗震設(shè)防的重要性設(shè)防依據(jù)設(shè)防目標及其實現(xiàn)建筑類別與設(shè)防標準抗震設(shè)防（seismicfortification）－對建筑物進行抗震設(shè)計并采取抗震措施國內(nèi)外大量震害證明，進行科學合理的抗震設(shè)防是當今減輕地震災(zāi)害的最直接、有效的途徑（雖然有隔震、控制等措施）抗震設(shè)防的重要性事例11976年7月26日在我國一個擁有150萬人口的唐山市，遭遇7.8級地震的襲擊，頃刻間整座城市化為一片片瓦礫，人員死亡高達近2

6、5萬人，經(jīng)濟損失超百億元；1985年一個擁有100余萬人口的智利瓦爾帕萊索市雖遭受了同樣7、8級地震的襲擊，人員死亡卻只有150人，而且不到一周時間，整個城市就恢復原樣。同樣大小的地震，城市人口也差不多相同，卻產(chǎn)生了如此不同的后果，只是因為瓦爾帕萊索市的建筑物和設(shè)施曾進行了有效抗震設(shè)防?？拐鹪O(shè)防的重要性事例2日本東京是國際著名大城市，歷史上曾發(fā)生過8級以上大地震。日本政府以及各界一向?qū)Υ耸株P(guān)心和重視，長期以來一直致力于將東京建成一個能抗御8級大地震的城市；1986年一次6.2級地震發(fā)生在東京城底下，一座上千萬人口的城

7、市僅死亡2人，整個城市幾乎未遭到破壞；可是一向認為沒有發(fā)生大地震危險的日本第二大港神戶市對工程抗震設(shè)防就不那么重視：在1995年1月17日的一次6.9級的地震中，導致了近十萬棟房屋毀壞．5500人死亡和約1000億美元的經(jīng)濟損失?？拐鹪O(shè)防的重要性事例31988年12月7日前蘇聯(lián)的阿美尼亞共和園發(fā)生一次6.8級地震，位于震中的斯皮塔克城全城變成廢墟，距震中40公里的列寧納坎市約有80％建筑物毀壞。更遠的基洛伐克市也有將近50％的建筑物嚴重破壞或倒場，地震死亡人數(shù)達4—5萬人。該地區(qū)歷史上曾發(fā)生過數(shù)次6-7級大地震，但前蘇

8、聯(lián)政府，鑒于城市居住建筑嚴重短缺，又缺乏資金，便在70年代初期對大量新建的多層房屋建筑降低設(shè)防標準．一律從9度降低7度，而恰恰正是這些房屋建筑在該次地震中大量倒塌，造成了眾多的人員傷亡。設(shè)防依據(jù)——抗震設(shè)防烈度定義：按國家規(guī)定的權(quán)限批準作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度（seismicfortificationintensity）