第二章 地下结构震害33页PPT
第2部分--地震-74页PPT精选文档
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在地震勘探中，每个检波器所记录的是这个检波器所在
质点的地面振动，它是一条振动曲线，习惯称为振动图。
波的频谱分析
前面所讨论的是波的运动学和动力学特征，但只局限
于波动与时间、空间的关系，这是在时间域范围内进行讨
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第二部分 地震勘探
论的。下面在频率域范围内来研究波的另一重要动力学特 征—波的频谱，它是利用傅里叶变换对振动信号进行分解 和处理得到的，这个过程称为频谱分析。关于频谱分析的 原理及计算过程，在《信号与系统》中要详细介绍。
一个复杂的振动信号，可以看成是由许多简谐分量叠 加而成，许多简谐分量及其各自的振幅、频率和初相，就
称为复杂振动的频谱。地震勘探中地震信号 f ( t ) 是一个复杂
信号，对它进行频谱分析，它的频谱 F ( ) 可表示为
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第二部分 地震勘探
F() f(t)ejtdt
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介质中的任一固定点，振动位移u只是时间t的函数u u1(t) 。
一个质点在振动过程中位移随时间变化的曲线称为振动曲 线。如指定一个点P1，它随时间的振动可以用一条振动曲 线来反映，如图3（a）所示；换了另一个点P2，它
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第二部分 地震勘探
的振动曲线曲线u 2 ( t ) 很可能线很可能是另一个图形，如图3
根据波所传播的空间范围又将波分为体波和面波。体 波是指在介质的内部传播的波，而面波是指在自由表面
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第二部分 地震勘探
(岩石和空气接触面)或岩层分界面附近观测到的波。 按照波在传播过程中的传播路径，把地震波分为直达
地震及其破坏作用地震基本知识课件
减震设计
采用减震设计技术，如隔 震支座、阻尼器等，以减 小地震对建筑的影响。
社区防震规划
疏散路线
规划合理的疏散路线，确保在地震发生时居民能 够快速、安全地撤离。
应急设施
建立应急避难场所，提供必要的应急救援设施， 如临时医疗点、救援物资等。
预警系统
建立地震预警系统，提前发出地震预警信息，以 便居民及时采取应对措施。
SUMMAR Y
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地震的破坏作用
直接破坏
建筑结构损坏
地震的强烈震动导致房屋、桥梁等建 筑物和基础设施出现裂缝、倒塌，造 成严重破坏。
地面开裂与塌陷
地震波在地表传播过程中，可能导致 地面开裂、塌陷，对道路、农田等造 成影响。
设备损坏
家庭和企业内部的电器、机械设备等 在地震中容易损坏，导致通讯、电力 等设施中断。
提高公众防震意识
宣传教育
通过各种渠道宣传地震知识，提高公众对地震的认识和应对能力 。
应急演练
组织地震应急演练，让公众熟悉疏散路线、应急避难场所和自救互 救方法。
培训与演练
对专业救援人员进行培训和演练，提高他们在地震发生时的救援能 力。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
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REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS系统
地震预警原理
地震预警系统通过利用地震波传 播速度与破坏性更强的次生波之 间的时间差，为可能受灾的地区 提供几秒至几十秒的预警时间。
预警系统的组成
地震预警系统包括地震监测网络 、数据传输系统以及数据处理与 发布系统，其中监测网络负责捕 捉地震信号并发送给数据处理中
工程地震与结构抗震-地震危险性分析PPT(共 44张)
2）划分地震构造区 单元划分； 划分的判断：构造活动年代
相同构造类型 构造应力场 地球物理场 地震活动性 实际就是在划分潜在震源区
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3）确定最大震级 为尽量细地分析地震活动的非均匀性，将
发震断层分段。 用地震构造特征确定最大震级： 断层长度，错动类型，历史活动，综合
确定（需要经验） 4）最大原则：综合考虑各潜在震源影响，取 最大者
交 叉 学 科
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地表及基岩地形
目的：工程场地的地震动
场地土层区（局部）
地震波传播
基岩区 （区域地质）
震 源
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影响地震动及地震地质灾害的因素
• 地震、地质环境：震源特性
• 区域地质条件：地壳介质
对地震动的影响 空间上缓慢变化
• 局部场地条件：地形，土层，（近地表）断层
对地震动的影响空间上显著变化
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一般说来，这样的分布模型将会是非常复杂 的，并且在缺少地震数据的情况下，建立这样的模 型也是非常困难的。在实际应用中，通常将这3个 参数独立开来而分别研究其统计特征。
地震危险性分析研究工作的发展
地震危险性研究起自四十年代。随着科学技术的 发展，为满足蓬勃发展的工程建设的需要，地震危险 性评定工作大致经历了两个重要的发展阶段：
第一阶段自50年代初期到70年代后期，所用的方 法称之为确定性方法，即地震基本烈度鉴定方法。基 本烈度确定后，其场地影响采用场地分类法，按照有 关抗震设计规范对场地进行分类以确定设计地震动参 数。
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3）历史地震衰减资料 因为是有具体区域，所以要查尽相关
资料，反映区域特点 特殊的衰减关系 考虑烈度异常
以上确定性方法中都将震源看成点源，没有 考虑大震发震断层长度影响，如果直接以历 史地震资料为基础，有可能避免。
地下结构震害分析
目录一震害机理分析 (2)二震害特点 (3)三混凝土中柱震害原因 (4)1 弯曲破坏 (4)2 剪切破坏 (5)3 弯剪联合作用破坏 (5)四隧道的震害影响 (5)1 明挖区间隧道的震害 (5)2 盾构区间隧道震害 (6)地下结构震害分析隧道二班谭坤（07011227）1995年日本阪神大地震的震害显示强震也能给地下结构带来严重危害, 这次地震使得地铁区间隧道及地铁车站受到严重破坏, 甚至出现地铁车站完全倒塌的情况。
一震害机理分析地下铁道震害形态的差异与地震强度、震源距、地震波的特性、地震力的作用方向、地质条件、衬砌的构造条件、隧道与围岩的相对刚度及施工方法、施工的难易程度等有密切关系。
地震的主要或次要效应均可使地下铁道结构遭受破坏。
对于地下结构, 抗震能力的重要问题在于地基的地震变形和结构对于这种变形的适应性。
所以结构抗震设计不但要求结构在静载和地震荷载作用下具有足够的强度, 而且要求能最大程度地吸收地震产生的变形。
围岩失稳和地震惯性力作用是地铁震害的两种主要原因, 而往往第一种原因起控制作用。
围岩失稳主要指围岩的变形、差异位移、震陷和液化。
由于围岩变位, 在地铁结构中产生强制变形, 该类型的破坏多数发生在岩性变化而引起破坏较大、断层破碎带、浅埋地段或隧道结构刚度远大于地层刚度的围岩之中。
地震惯性力主要指强烈的地层运动在结构中所产生的惯性力所造成的破坏, 该类型的破坏多数发生在浅埋或明挖的车站结构, 在这些地方地震惯性力的作用表现得比较明显。
调查还表明, 浅埋结构的地震破坏比深埋结构发生的频度和程度都要高许多, 因为在浅埋地段可能受到上述双重类型的破坏作用。
国内学者根据地铁车站及区间隧道等结构在阪神大地震中出现的严重破坏情况, 采用模型试验、理论分析和数值模拟等方法多种途径相结合,其研究结论可归纳为以下几点：(1)地震时相邻地层间的相对位移是影响地下结构破坏的主要指标, 研究结果显示相对位移较大处, 地下结构破坏严重；相对位移较小处,破坏较轻, 这与实际震害相符；(2)在水平地震动作用下, 地下结构产生平时使用状态下所没有的较大的水平剪力和弯矩,使中柱中的剪力超过其抗剪强度而产生剪切破坏；(3) 竖向震动使中柱轴力大幅增加, 水平震动和竖向震动的共同作用加剧中柱的破坏。
第二章 地下结构震害
与以往地震破坏报道相比较，此次地震中地下排水管 线破坏情况有如下新特点： (1)许多干线被毁坏，导致排水中断； (2)无论管径多大和埋置深度为多少，混凝土管和PVC 管都有纵向破裂现象； (3)盾构隧道的混凝土内衬和用顶管法安置的混凝土 管路都有破裂现象； (4)几乎所有穿过水道的吸虹管都发生了坍塌； (5)检查井的砖砌体、管道和井盖各自发生移动，造 成相互错位； (6)用PVC和FRPM制成的柔性塑料管的毁坏程度与混凝 土管的毁坏程度相当。
二、地下排水管道的震害
பைடு நூலகம்
不同材质的管线的损坏情况为： (1)粘土陶管：管体塌落； (2)混凝土管：接头破裂，管体沿周向出现破裂和断 裂，或沿轴线走向出现破裂； (3)PVC管(聚氯乙烯管)：管体坍塌，管体沿周向和纵 向出现破裂，管体接头突出或脱落，侧向排水管伸入管路； (4)FRPM 管 ( 纤维增强塑性胶砂管 ) ：管体塌落或在管 体上出现螺旋形的破裂。 检查井被毁坏，主要特点为发生水平移动，砖砌体破 裂或坍塌，混凝土底座塌陷，管道进入检查井，井壁被剪 裂，钢制井盖发生水平移动等。位于液化区的检查井未见 因地层液化而有大的水平移动，但因周围土壤液化沉降， 检查井高出了地面。
Dowding C. H. 统计了美国加州、阿拉斯加州以及日本 等71座岩石地基上由于地震波动产生的隧洞震害事例。洞 径大部分D＝3~6m；地震震级M=5.8~8.3。
阪神地震中高速地铁车站震害
唐山地震中地下巷道震害
第二节 地下铁道的震害
一、地铁车站的震害
神户高速铁路的六个地铁车站中，大开站和长田站受 灾较严重，其他车站受灾较轻，仅混凝土结构出现裂缝。 根据破坏情况可将车站分成三个区域：区域A、区域 B和区域C。 A区域为长田站一侧的一层标准结构，破坏最为严重， 大部分中柱几乎全被压坏。其中顶板中央稍微偏西的位置 塌陷量最大，整体断面形状变成了M形。顶板的塌陷导致 上方与其平行的一条地表主干道在长90m的范围内发生塌 陷，最大值达2．5m。柱子在上端、下端或两端附近发生 破坏后，形状都像被压碎的灯笼。 B区域为二层构造(图2.5(b))，破坏最轻。
建筑结构抗震设计课件第二章
建筑结构抗震设计课件第二章建筑结构抗震设计主讲教师：任文杰第2章场地、地基与基础场地：是指具有相似的反应谱特征的房屋群体所在地，其范围大体相对于厂区、居民点和自然村的范围，在平坦地区面积一般不小于1km×1km。
场地是建造建筑物的地方（大）。
地基：建筑物范围内（小）。
场地、地基在地震中对上部结构的影响：*地基本身的强度和稳定遭受破坏→地基失效→上部结构破坏。
*场地条件包括地质条件、水文地质条件、地形地貌。
场地条件对地震灾害的影响：烈度异常。
§2.1 场地2.1.1建筑场地建筑场地类别根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度，把场地划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类，Ⅰ类分为Ⅰ0和Ⅰ1两个亚类建筑场地覆盖层厚度的确定：1 一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于500m／s的土层顶面的距离确定。
2 当地面5m以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速2.5倍的土层，且该层及其下卧各层岩土的剪切波速均不小于400m／s时，可按地面至该土层顶面的距离确定。
3 剪切波速大于500m／s的孤石、透镜体，应视同周围土层。
4 土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。
土层剪切波速的确定一般应根据现场实测波速确定。
对丁类建筑及丙类建筑中层数不超过10层、高度不超过24m的多层建筑，当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状，按下表划分土的类型，再利用当地经验在下表的剪切波速范围内估算各土层的剪切波速。
土层的等效剪切波速：()se 0s 1ni i i v d t t d v ===∑d 0——计算深度(m)，取覆盖层厚度和20m 两者的较小值；n ——计算深度范围内土层的分层数v s i ——计算深度范围内第i 层土的剪切波速(m/s)d i ——计算深度范围内第i 层土的厚度(m)例：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。
520砾混粗砂6.569.5310细砂2.963200淤泥质粘土16.560.1240砂5.843.6130淤泥质粘土28.337.8170砂9.59.5剪切波速m/s土的名称土层厚度(m)层底深度(m)（1）确定地面下20m 表层土的场地土类型()se 0s 120146.3577m s9.517010.5130nii i d v d t d v =====+∑属于中软土（2）确定覆盖层厚度d 0=63m（3）确定建筑场地类别：属于Ⅲ类场地1．地段类别的划分建筑场地评价2. 发震断裂带的震害和避让震害：断裂带是地质构造上的薄弱环节，在地震时可能产生新的错动，使地面建筑物遭受较大的破坏。
建筑结构建筑抗震设计基本知识二PPT精选文档
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4.单质点体系的地震作用计算方法
计算结构自振周期 k/m ,T 2 / 2 m /k
由场地类别、设计地震分组查表,得场地特征周期Tg; 由设防烈度查表得水平地震影响系数最大值αmax； 确定、1、2； 由T、Tg、αmax按图计算水平地震影响系数α； 作用在单质点上的水平地震作用为 FEK=αg=αmg。
❖钢筋混凝土框架、框架一剪力墙结构：
T1
0.330.0006H 92 3B
或 T1=（0.07-0.09）n
式中：H、B、n意义同前。
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第五节 结构的抗震验算
一、荷载效应的基本组合 二、抗震验算的设计表达式 三、抗震变形验算
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一、荷载效应的基本组合
1.无地震作用组合：
S=γGSGK + ψQγQSQK + ψWγWSWk 式中:
一般情况下应取1.4； ③ 风荷载的分项系数γW：应取1．4。 2)位移计算时：
公式中各分项系数均应取1.0。
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楼面活荷载和风荷载组合值系数ψQ、ψW：
❖ 当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和0.0； ❖ 当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和0.6或
0.7和1.0； ❖ 对书库、档案库、储藏室、通风机房和电梯机房， 本条楼面活荷载组合值系数取0.7的场合应取为0.90。
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2.单质点弹性体系的地震作用
F m a S x 0 g m x a 0 S m a xm a x g kG G
式中：m、G ——为单质点体系的质量及重量； g ——重力加速度；
x0m ax ——为地面运动最大加速度；
Sa/x0m ax——称为地震系数，表示地面运动的相对强度；
地下结构振动特性和震害机理分析
地下结构振动特性及震害机理分析第一章地下结构振动特性一．地下结构动力反应特点由1995年日本发生阪神大地震,各种地下结构和地下设施均遭受到严重的破坏,明开挖施工的神户市地铁系统结构首次造成严重的破坏,其中大开站(DAIKAI)和上尺站(KAMISAWA)遭到彻底的破坏,有一大半中柱倒塌,顶板塌陷,侧墙出现大量宽大裂纹,造成地铁上方的国道路基大量塌陷,有的塌陷深度达15 m,致使日本南部交通瘫痪。
从阪神大地震和以往的震害报道中可以看出,地下结构与地面结构的振动特性有很大的不同[1]:①下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用显著,结构的动力反应一般不明显表观出自振特性的影响;②地下结构的存在对周围地基震动的影响一般很小(指地下结构的尺寸相对于地震波长的比例较小的情况);③地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响很大,地震波的入射方向发生不大的变化,地下结构各点的变形和应力可以发生较大的变化;④地下结构在振动中各点的相位差别十分明显,地面结构各点在振动中的相位差不很明显；⑤地下结构在振动中的应变一般与地震加速度的大小联系不很明显;⑥地下结构的地震反应随埋深发生的变化不很明显;⑦对地下结构和地面结构来说,它们与地基的相互作用都对它们的动力反应产生重要影响,但影响的方式和影响的程度则是不相同的。
二、地下结构动力分析方法简介研究结构动力分析方法可概括为理论方法、原型测量和室内实验三类。
其中室内实验主要是对地基土的物理力学性质的测定，以确定理论分析模型的参数。
由于对无限地基辐射阻尼模拟的困难，模型试验方法并未得到显著的发展。
原型测量包括激振试验和强震观测两个方面，近年来得到了一定的发展，但在验证地下结构动力分析问题的理论模型方面的研究成果还不多。
在理论方法中按求解方法分，主要有解析法、数值法以及数值一解析结合法等.由于解析法要求简单规则的边界条件及均匀(或简单层状)的介质特性，与工程实际相比，有一定的局限性，这样就使数值法和数值一解析结合法成为更加广泛应用的手段。