地震工程学:
地震工程学是研究地震动、工程结构地震反应 和抗震减灾理论的科学。 从学科上看,地震工程学跨越地震学、工程学 与社会学三个学科,且以前两者为主,它具体包括 工程地震与结构抗震两个分支。 地震学与地震工程学
前者需要从后者去实现其最终目的; 后者需要以前者的研究结果为基础; 相互衔接的地方,两者都要去研究,很难区分应该属于 哪一个学科; 两者各有自己的目的,重点各不相同 。 二、地震工程学的基本内容 地震工程学科的任务:
根据地震预报现有的结果,在国家经济政策的 指导下,经济、安全而又合理地制定新建工程的抗 震设防技术措施、对已有工程制定鉴定标准和加固 措施。 根据专业性质和工作阶段,地震工程学的研究可分 为几个部分: (1)地震危险性分析与地震区划
根据地震长期预报的结果(未来地震的时间、地 点、强度、概率)对选用的地震动设计参数,估计其 大小与发生概率,即地震危险性;再根据危险性大小, 作出以这些参数为指标的地震动区划。 如我国现有的 地震烈度区划图。 这一工作把地震工作者的预报结果,转化为工程 抗震所需参数的预报地震烈度区划是根据国家抗震设防需要 和当前的科学技术水平,按照长时期内各地 可能遭受的地震危险程度对国土进行划分, 以图件的形式展示地区间潜在地震危险性的 差异 。 (2)抗震规范与抗震设计
对新建工程,规定法定抗震原则和具体措施,在 抗震设计中必须遵守。 这些
原则和措施是根据宏观震害总结出来的抗震 经验,从强震观测、结构试验与动力分析所了解的结 构抗震原理,以及工程设计者的工程经验这三方面综 合起来的技术成果,在国家经济政策指导下,制定的 综合准则。 (3)抗震鉴定加固
对已有工程,针对当地未来可能遭遇的地震危险, 估计已有工程的危害性,
提出加固的原则和可行的技 术措施。
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(4) 抗震救灾
一项是在已发生强地震的现场,为了减轻可能的 进一步的危害而应采取的措
施; 另一项是对短临强地震预报区进行的防灾准备。 工程地震 :
研究的问题是中、长期地震预报中的潜在震源 区划分、潜在震源区地震活动性规律、地震动工程 参数的选择,以及这些参数的估计等。 由于地震动衰减规律有很大的随机性,所以对地 震动活动性规律和地震危险性评估都要给出概率的 含义。因此有地震动区划(大地区)、小区划(场 地)、烈度区划; 结构抗震 :
研究以结构动力学和工程学为基础,研究内容 包括建筑材料与地基的动力性能、构件与结构振动 特性、结构动力反应(非线性或弹塑性反应)、结 构物的弹塑性与脆性破坏的机制,以及结构可靠性 理论和工程设计等领域。 三、地震工程学的特点
该学科属综合型的应用科学,除了具有应用科学的一般 特点外, 还有自身的特点:
1.强震观测、震害经验与试验研究是地震工程的基础 2.地震作用是地震工程学研究的重点
3.结构非线性与复杂地震动输入是地震工程学研究的热点 4.广泛应用概率论、控制论、规划论是地震工程学的发展方 向 1.强震观测、震害经验与试验研究是地震工程的基础
这是一门理论性很强的学科,但它更是一门强烈要求经验背景支持的学科。这些经验背景包括强震观测、震害经验和试验研究三个基本方面。强震观测是研究地震动的基础,也是进行结构动力试验的主要依据;如用于:抗震设计的反应谱理论研究、随机地震反应分析等。 对震害经验的总结,始终是人们进行抗震设计、完善抗震技术、开拓研究领域的重要依据。进行典型环境下的试验研究是现代应用科学的基本手段之一。以研究地基与机构动力性能为目的的现场与室内试验,是丰富地震工程学内容,改进地 震工程学理论的有利手段, 如振动台试验技术。 2. 地震作用是地震工程学研究的重点
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地震作用属于动力荷载。动力荷载与一般静力荷载的区别 体现在:
1)结构所受动力荷载的大小与结构自身特性密切相 关,结构的质量和刚度的大小直接影响地震作用的强弱。
2)地震作用是一种不规则的循环往复荷载,其解 答不具有静力问题解答的唯一性,工程上主要关注地震作用峰值;
3)与静力荷载相比,地震作用具有更大的随机性,表现在发生过程的不确定性、发生地点、时间、强弱的不确定性上。因此,抗震设计有别于一般静力设计。 3.结构非线性与复杂地震动输入是地震工程学研究的热点
由于地震作用在强度上的不确定性,一般结构物都可能 在未来强震中进入破坏阶段。因此,结构非线性成为地震工程学的一个研究热点。 研究发现:控制结构破坏的基本变量不仅与结构所能承受的最大荷载有关,而且还与结构的最大变形反应和累积损伤破坏有关,由此发展了强度-变形双重设计准则等理论。 考虑复杂地震动输入(多维、多点输入)的理论与试验工作日趋增多,并逐渐形成现代地震工程研究的热点。
4. 广泛应用概率论、控制论、规划论是地震工程学的发展方向 2.1 板块运动
6大板块:美洲板块,欧亚板块,非洲板块,印度洋板块,南极洲板块,太平洋板块(全为洋壳)。目前,全球划分出十多个大小不等的板块。在大板块内又可进一步划分次一级板块(中型板块),再次小型板块。如华北板块、扬子板块,其间秦岭-大别山为碰撞造山带。 板块间的分界线是大洋中脊、俯冲带和转换断层。板块在大洋中脊继续增生扩张,而在俯冲带则下沉和消减。这是构造动荡激烈的部位,是地震、火山活动的主要发生地。 世界范围内的主要地震带 (1)环太平洋地震带
这是世界上最大的地震带,在狭窄条带内震中密度也最大,全世界约80%的浅源地震、90%的中源地震和几乎全部深源地震集中于此带,释放的能量约为全世界地震释放能量的80%。此带的震源深度有自岛弧外线的深海沟向大陆内部逐步加深的规律,为大陆与大洋之间的一条倾向大陆的大断裂面。 (2)地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带
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