2024年10月24日发(作者：黄修)
第一章 绪论
§1、1 地震与地震动
地震是一种自然现象，每年平均发生500万次左右的地震，绝大多数很小，不可以用灵
敏仪器测量的约占99%；可以感觉到地为1%，其中，5级以上的强烈地震约1000次左右，
能造成严重破坏的大地震（>7%），平均每年大约发生18次。
地震给人类带来灾难，给人类社会造成不同程度的伤亡事故及经济损失。如在20世纪，
前80年（1900—1980）全球因地震造成的死亡人数高达105万人，平均每年死亡1.3万人。
1990年伊朗鲁德巴尔地震造成5万多人丧生。1995年日本阪神地震紧急损失高达960亿美
元就是例证。为了抗御与减轻地震灾害，有必要进行建筑工程结构的抗震分析与抗震设计。
1、1、1地震类型与成因
诱发地震：主要用于人工爆破、矿山开采及工程活动（如兴建水库）所引发的
地震，一般不太强烈，仅有个别情况（如水库地震）会造成严重的地震灾害。
构造地震：由地壳构造运动所产生，次数多，占地震发生总数约90%，
释放的能量大，影响范围广，造成的危害严重。
地
震
天
然
地
震
火山地震：由火山爆发所引起。
强度低，影响范围
小。
陷落地震：由于地下空洞突然坍塌而引起。
地震工程研究的主要对象是构造地震。
对于构造地震，可以从宏观背景和局部机制两个层次上揭示其具体成因。
宏观背景：
地球的构造：R=6371Km 约 6400Km 包括：地壳、地幔与地核。
地壳有各种不均匀的岩石组成，出地面的沉积层外，陆地下面的
地壳主要为：上不是花岗岩层，下部为玄武岩层；海洋下面的地
壳一般只有玄武岩层，革除厚薄不一。世界上大部分地震都发生
在这一薄薄的地壳内。
地幔主要有质地坚硬的橄榄眼组成，它具有粘弹性，由于地球内部放射性物质不断释放
能量，从地下20Km~700Km，地球内部温度有大约600℃~2000℃，在这一范围内的地幔中
存在着厚约几百公里的软流层，物质对流，地球内部的压力也不均衡，900Mpa~370000Mpa，
地幔内部物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢的运动着，即可能为地壳运动的根源。
地核是地球的核心部分，分为外核（厚2100Km）和内核，其主要构成物质是镍和铁。
据推测，外和可能处于液态而内核可能是固态。
通常认为，地球最外层是有一些巨大的板块组成，（六大板块和若干小板块），六大板块
即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。板块向下延伸的深
度大约为70~100Km，由于地幔物质的对流，板块也相互运动，板块的构造运动，是构成地
震产生的根本原因。
局部机制：地球板块在运动过程中，板块之间的相互作用力会是地壳中的岩层发生变形，
当这种变形积聚到超过岩石所能承受的程度时，该处岩体就会发生突然断裂或错动，从而引
起地震。
由于岩层的破裂往往不是演一个平面发展，而是形成有一系列裂缝组成的破碎地带，沿
整个破碎地带的岩层不可能同时达到平衡，因此，再一次强力地震（即主震）之后，岩层的
变形还有不断的零星调整，从而形成一系列余震。
地震往往发生在地应力比较集中，构造比较脆弱的地段，即原有断层的断点或转折点处，
不同断层的交汇处。
震源：地球内部断层错动并引起周围介质震动的部位。
震中：震源正上方的地面位置。
震中距：地面某处至震中的水平距离。
浅源地震（<70Km）85%
中源地震（70~300Km）12%
深源地震（>300Km）3%
1、1、2地震波
地震波：地震引起的震动以波的形势从震源向各个方向传播并释放能量。
体波：在地球内部传播的波。
面波：沿地球表面传播的波。
纵波（P波）：介质质点震动的方向与波的前进方向一致。（压缩波或疏密波、初级波）
横波（S波）：介质质点震动方向与波的前进方向垂直。（剪切波或次级波）
纵波：一般周期较短振幅较小，在地面上引起上下颠覆运动。
横波：一般周期较长振幅较大，引起地面水平方向的运动。
瑞雷波（R波）：传播时，质点在波的
前进方向与地表法
向组成的平面内做
逆向的椭圆运动，
（产生类似于海浪
的周期性运动），它
是形成地面晃动的
主要原因。
乐夫、乐甫波（L波）：传播时，质点
在与波的前进方向
垂直的水平方向运
动，在地面上表现为
蛇形运动。
面
波
这两种波的振幅均随距地表深度
的增加而减小。
面波振幅大、周期长，比体波衰
减慢，可以传播到很远的地方。
地震波的传播速度，以纵波（体波）最快，横波次之，面波最慢。所以，在地震发生的中心
地区人们的感觉是，县上下颠簸，后左右摇晃。当横波或面波到达时，地面震动最为猛烈，
产生的破坏作用也大，在离震中较远的地方，由于地震波在传播过程中逐渐衰减，地面震动
减弱，破坏作用逐渐减轻。
1、1、3地震动
地震动：由地震波传播所引发起的地面振动，震中区附近的地震动称为近场地震动，一般通
过记录地面运动的加速度来了解地震动的特性。（不规则性）
地
震
动
的
三
要
素
峰值（最大振幅）：可以定量反映地震动的强度特性。
频谱：可以揭示地震动的周期分布特征。
持续时间：可以考察地震动循环作用程度的强弱。
§1、2 地震震级与地震烈度
1、2、1地震震级
地震震级：地震震级是表示地震本身大小的尺度，目前通常用里氏震级表示，其定义首先由
里克特（Richter）于1935年给出。
即 M=lgA
其中 M—里氏地震等级，1935年英国Charles Richter博士提出的。
A—用标准地震仪（周期为0.85，阻尼系数为0.8，放大倍数为2800在距震中100Km
处纪录的以“µm”（微米=10
-6
m）为单位的最大水平地面位移。
例：A=1mm=100µm，M=3
震级与震源释放能量的大小有关，震级每差一级，地震释放的能量将差32倍
lgE=1.5M+11.8
E—地震能。（单位尔格org，1org=10
-7
J）
微震 M<2 人们感觉不到
有感地震 M=2~4 人们有所感觉
破坏性地震 M≥5 会引起地面工程结构的破坏
强烈地震 M>7（大地震） M>8 特大地震
1960年5月22日发生在治理的8.9级地震，是记录到的世界最大的地震。
1、2、2地震烈度
地震烈度：地震烈度与峰值加速度、速度和持续时间有关，是指某一区域的地表和各类建筑
物遭受某一次地震影响的平均强弱程度。
地震烈度表：为评定地震烈度而建立起来的标准，它是以描述震害客观现象为主的，即根据
建筑物的损坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、家具动作反映等方面进行区分。日本
采用0~7度分成8等的烈度表，少数国家如欧洲一些国家用10度划分的地震烈度表外，绝
大多数国家采用分成12度的地震烈度表。（见附录A）莫卡利烈度（MM）1902年提出后经
伍德（Wood）和纽曼（Neumann）于1913年修正，并由里查特（Richter）于1958年进一
步校正，最大烈度与地震大小或震级的关系很模糊，几乎不存在什么关系。
等烈度线（等震线）：一次地震中，在其所波及的地区内，用烈度表可以对每一地点评估出
一个烈度，烈度相同点的外包线叫等震线。（多数近似呈椭圆形）
震中烈度：震中区的烈度，一般说来它是地震大小和震源深度两者的函数，但是，对人民生
命财产影响最大的发生最多的地震震源，深度一般在10~30Km，所以，我们可以近似的认
为震源深度不变，M=1+⅔I
0
I
0
—震中烈度。
1、2、3基本烈度与地震区划
基本烈度：一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条件下按一定的概率（我国
取10%）可能遭遇到的最大地震烈度。他是一个地区进行抗震设防的依据（抗震设防烈度）。
地震区划：依据地质构造资料，历史地震规律，强震观测资料，采用地震危险性分析办法，
可以计算出每一地区在未来一定时限内关于某一烈度（或地震动加速度值）的超越概率，从
而，可以将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域，这一工作称为地震区划。
设计地震动参数：抗震设计用的地震加速度（速度、位移）时程曲线，加速度反映谱和峰值
加速度。
§1、3 地震灾害概况
1、3、1中国地震背景
全球地震主要集中在两个大的地表构造系范围内。其一是环太平洋地震构造系，集中了
全世界地震总数的75%；其二是位于北纬20°~50°只见的大陆地震构造系，集中了全球大
陆地震的90%，见P6图1-7。
我国位于世界两大地震构造系的交汇区域，历史上就是地震频发的国家之一。
1、3、2地震的破环作用
表现为三种形式：地表破坏、建筑物破坏、次生灾害。
1、 地表破坏及其影响
表现：地裂缝、地面下沉、喷水冒沙、滑坡等。
地裂缝：
构造性地裂缝：是地层断裂带在地表的反应，其走向与地下断裂带一致。
重力式地裂缝：由于地表土质不允机手地貌影响所形成，其规模较前者较为小。
当地裂缝穿过建筑物时，会造成结构开裂直至倒塌。
地面下沉：多发生在软土分布地区和矿业采空区，引起建筑物破坏及倒塌。
喷水冒沙：地下水位较高的地区，地震波的作用使地下水急剧增高，地下水经地裂烽火
其他通道喷出地面。当地表土层含有沙层或粉土层时，会造成沙土液化甚至
出现喷水冒沙现象。液化可以造成建筑物亲卸货倒塌，埋地管网大面积破坏。
2、建筑物破坏
静力破坏：因地表破坏引起的（地基失效引起的破坏）。
动力破坏：由于地震地面运动的动力作用引起的。
①承重结构或载力不足或变形过大而造成的破坏。（抗剪、抗弯、抗震等强度不足）
例如，墙体裂缝，钢砼构件开裂或酥裂，房屋倒塌，砖烟囱折断和错位，等。
②结构丧失整体性而造成的破坏
结构构件发生强度破坏前后，结构物一般进入弹塑性变形阶段。在这一阶段，结构
物在强烈震动作用下会因为延性不足、节点连接实效、主要承重物件失稳等原因而
丧失整体形，从而造成局部或整个结构的倒塌。P7表1-1、表1-2
3、次生灾害
如：水灾、火灾、毒气污染、滑坡、泥石流、海啸等。
§1、4 工程抗震设防
1、4、1抗震设防的目的和要求
工程抗震设防的目的：在一定的经济条件下，最大限度的限制和减轻建筑物的地震破坏，
保障人民生命财产的安全。
建筑抗震设计的基本准则：小震不坏，中震壳修，大震不倒。
根据对我国的几个主要地震区的地震危险性分析结果，认为我国地震烈度的概率分布上
基本符合极值Ⅲ型分布。其地震烈度的概率密度函数区县的基本形状如图1-6，其具体形状
参数取决于设定的分析年限和具体地点。
当设计基准期为50年时，曲线峰值所
对应的烈度即众值烈度的超越概率为
63.2%，基本烈度的超越概率为10%，罕遇地
震的超越概率为2%。
通过对我国45个城镇的地震危险性分
析结果的统计分析得到：基本烈度较多遇烈
度越高1.55度，而较罕遇烈度约低1度。
对应于前述设计准则，我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）明确提出了三水准的抗
震设防要求：（我国采用6度起设防的方针，设防面积约占国土面积的60%）
第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不会损坏或
不许修理仍可继续使用。
第二水准：当遭受相当于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物可能损坏，但
经一般修理仍可继续使用。
第二水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不知倒塌或发生
危及生命安全的严重破坏。
1、4、2抗震设计方法
采用简化的两阶段设计方法。
第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其它荷载效应的组合验算结构构
件的承载能力和结构的弹性变形。（保证了第一水准的承载力要求和变形要求）
第二阶段设计：按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变性。（保证结
构满足第三水准的抗震设防要求）
第二水准要求的实现主要靠抗震构造措施。
1、4、3建筑物重要性分类与设防标准
根据建筑物使用功能的重要性，按期受地震破坏时产生的后果，将建筑分为四类：（P10）
甲类建筑：
乙类建筑：
丙类建筑：
丁类建筑：
设防标准：
甲类建筑在6～8度区按设防烈度提高一度计算地震作用和采取抗震构造措施，当为9
度区时，应作专门研究。
乙类建筑按设防烈度进行抗震计算，但在抗震构造措施上提高一度考虑。
丙类建筑按设防烈度进行抗震计算及抗震构造。
丁类建筑按设防烈度进行抗震计算，但其抗震构造措施可适当降低要求（为6度时不
降），抗震设防烈度为6度时，除另有规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。
§1、5 抗震设计的总体要求
一般说来，建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：
概念设计：由于地震的随机性，加之建筑物的动力特性、所在场地、材料及结构内力的
不确定性，地震时造成破坏的程度很难预测，为保证结构具有足够的抗震可靠度，再惊醒抗
震设计时，必须综合考虑多种因素的影响，着重从建筑物的总体上进行抗震设计，则称为概
念设计。
概念设计要考虑以下因素：场地条件和场地土的稳定性；建筑平、立面布置及外形尺寸；
抗震结构体系的选取，抗侧力结构布置及结构质量的分布；非结构构件与主体结构的关系及
二者之间的锚位；材料与施工等。
概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；
抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；
构造措施则可以在保证结构整体性，加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有
效性。
先讨论抗震概念设计的问题。
建筑抗震设计在总体上要求把握的基本原则可以概括为：
注意场地选择，把握建筑体型，利用结构延性，设置多道防线，重视非结构因素。
1、5、1注意场地选择
大量震害实例证实：建筑场地的地质条件与地形地貌对建筑物震害有显著影响。地震区
的建筑宜选择有利地段，避开不利地段，不再危险地段进行工程建设，各类地段划分见P11
表1-3。
当确实需要在不利或危险地段建筑工程时，应遵循建筑抗震设计的有关要求，经性详细
的场地评价并采取必要的抗震措施。
1、5、2把握建筑体型
建筑物平、立面布置的基本原则是：对称、规则、质量与刚度变化均匀。
1、结构对称，有利于减轻结构的地震扭转效应。
2、形状规则的建筑物，当地震时结构各部分的震动易于协调一致，应力集中现象较少，
因而有利于抗震。
3、质量与刚度变化均匀有两方面的意义：
①结构平面方向，应尽量使结构刚度中心与质量中心相一致，否则，扭转效应将使
远离刚度中心的构件产生较严重的震害；
②结构立面，验结构高度方向，结构质量与刚度不宜有悬殊的变化，竖向抗侧力构
件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小。
③结构刚度有突然削弱的薄弱层，在地震中会造成变形集中，从而加速结构的倒塌
破坏过程。而结构上部刚度较小时，会形成地震反应的“鞭梢效应”，即变形在结
构顶部集中的现象。
平面及竖向不规则的类型，见P12表1-4、表1-5。
1、5、3利用结构延性
在利用结构弹性性能的同时，利用结构弹塑性阶段2性能抵御强烈地震，通过结构一定
限度内的塑性变形来消耗地震时输入结构的能量。
如图：对应于∆045面积的地震输入量
弹性结构要求：至少具有Pe的抗力才可保证结构不变。
弹塑性要求：具有抗力Py且允许结构达到变形∆p：面积 A = B
结构所吸收的能量一致，即结构可以承受同样的地震作用：Py < Pe
图中：0-1-4时脆性材料的变形过程结构：在4点破坏。
0-1-2-3是延性材料的变形过程结构：在3点破坏。
由此可见：脆性结构尽管康力很大，但吸收地震能力不强，延性有利于抗御结构倒塌的
发生。
提高延性的措施与手段：钢砼：强柱弱梁，强剪弱弯，强节点的构件使梁以受弯曲形式
产生较大变形。
砌体：墙体配筋、构造柱-圈梁
1、5、4设置多道防线
设置多道防线应该共同注意的原则是：1、不同的设防阶段应使结构周期有明显差别，
以利避免共振；2、最后一道防线要具备一定的强度和足够的变形潜力。
1、5、5注意非结构因素
（P14）
2024年10月24日发(作者：黄修)
第一章 绪论
§1、1 地震与地震动
地震是一种自然现象，每年平均发生500万次左右的地震，绝大多数很小，不可以用灵
敏仪器测量的约占99%；可以感觉到地为1%，其中，5级以上的强烈地震约1000次左右，
能造成严重破坏的大地震（>7%），平均每年大约发生18次。
地震给人类带来灾难，给人类社会造成不同程度的伤亡事故及经济损失。如在20世纪，
前80年（1900—1980）全球因地震造成的死亡人数高达105万人，平均每年死亡1.3万人。
1990年伊朗鲁德巴尔地震造成5万多人丧生。1995年日本阪神地震紧急损失高达960亿美
元就是例证。为了抗御与减轻地震灾害，有必要进行建筑工程结构的抗震分析与抗震设计。
1、1、1地震类型与成因
诱发地震：主要用于人工爆破、矿山开采及工程活动（如兴建水库）所引发的
地震，一般不太强烈，仅有个别情况（如水库地震）会造成严重的地震灾害。
构造地震：由地壳构造运动所产生，次数多，占地震发生总数约90%，
释放的能量大，影响范围广，造成的危害严重。
地
震
天
然
地
震
火山地震：由火山爆发所引起。
强度低，影响范围
小。
陷落地震：由于地下空洞突然坍塌而引起。
地震工程研究的主要对象是构造地震。
对于构造地震，可以从宏观背景和局部机制两个层次上揭示其具体成因。
宏观背景：
地球的构造：R=6371Km 约 6400Km 包括：地壳、地幔与地核。
地壳有各种不均匀的岩石组成，出地面的沉积层外，陆地下面的
地壳主要为：上不是花岗岩层，下部为玄武岩层；海洋下面的地
壳一般只有玄武岩层，革除厚薄不一。世界上大部分地震都发生
在这一薄薄的地壳内。
地幔主要有质地坚硬的橄榄眼组成，它具有粘弹性，由于地球内部放射性物质不断释放
能量，从地下20Km~700Km，地球内部温度有大约600℃~2000℃，在这一范围内的地幔中
存在着厚约几百公里的软流层，物质对流，地球内部的压力也不均衡，900Mpa~370000Mpa，
地幔内部物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢的运动着，即可能为地壳运动的根源。
地核是地球的核心部分，分为外核（厚2100Km）和内核，其主要构成物质是镍和铁。
据推测，外和可能处于液态而内核可能是固态。
通常认为，地球最外层是有一些巨大的板块组成，（六大板块和若干小板块），六大板块
即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。板块向下延伸的深
度大约为70~100Km，由于地幔物质的对流，板块也相互运动，板块的构造运动，是构成地
震产生的根本原因。
局部机制：地球板块在运动过程中，板块之间的相互作用力会是地壳中的岩层发生变形，
当这种变形积聚到超过岩石所能承受的程度时，该处岩体就会发生突然断裂或错动，从而引
起地震。
由于岩层的破裂往往不是演一个平面发展，而是形成有一系列裂缝组成的破碎地带，沿
整个破碎地带的岩层不可能同时达到平衡，因此，再一次强力地震（即主震）之后，岩层的
变形还有不断的零星调整，从而形成一系列余震。
地震往往发生在地应力比较集中，构造比较脆弱的地段，即原有断层的断点或转折点处，
不同断层的交汇处。
震源：地球内部断层错动并引起周围介质震动的部位。
震中：震源正上方的地面位置。
震中距：地面某处至震中的水平距离。
浅源地震（<70Km）85%
中源地震（70~300Km）12%
深源地震（>300Km）3%
1、1、2地震波
地震波：地震引起的震动以波的形势从震源向各个方向传播并释放能量。
体波：在地球内部传播的波。
面波：沿地球表面传播的波。
纵波（P波）：介质质点震动的方向与波的前进方向一致。（压缩波或疏密波、初级波）
横波（S波）：介质质点震动方向与波的前进方向垂直。（剪切波或次级波）
纵波：一般周期较短振幅较小，在地面上引起上下颠覆运动。
横波：一般周期较长振幅较大，引起地面水平方向的运动。
瑞雷波（R波）：传播时，质点在波的
前进方向与地表法
向组成的平面内做
逆向的椭圆运动，
（产生类似于海浪
的周期性运动），它
是形成地面晃动的
主要原因。
乐夫、乐甫波（L波）：传播时，质点
在与波的前进方向
垂直的水平方向运
动，在地面上表现为
蛇形运动。
面
波
这两种波的振幅均随距地表深度
的增加而减小。
面波振幅大、周期长，比体波衰
减慢，可以传播到很远的地方。
地震波的传播速度，以纵波（体波）最快，横波次之，面波最慢。所以，在地震发生的中心
地区人们的感觉是，县上下颠簸，后左右摇晃。当横波或面波到达时，地面震动最为猛烈，
产生的破坏作用也大，在离震中较远的地方，由于地震波在传播过程中逐渐衰减，地面震动
减弱，破坏作用逐渐减轻。
1、1、3地震动
地震动：由地震波传播所引发起的地面振动，震中区附近的地震动称为近场地震动，一般通
过记录地面运动的加速度来了解地震动的特性。（不规则性）
地
震
动
的
三
要
素
峰值（最大振幅）：可以定量反映地震动的强度特性。
频谱：可以揭示地震动的周期分布特征。
持续时间：可以考察地震动循环作用程度的强弱。
§1、2 地震震级与地震烈度
1、2、1地震震级
地震震级：地震震级是表示地震本身大小的尺度，目前通常用里氏震级表示，其定义首先由
里克特（Richter）于1935年给出。
即 M=lgA
其中 M—里氏地震等级，1935年英国Charles Richter博士提出的。
A—用标准地震仪（周期为0.85，阻尼系数为0.8，放大倍数为2800在距震中100Km
处纪录的以“µm”（微米=10
-6
m）为单位的最大水平地面位移。
例：A=1mm=100µm，M=3
震级与震源释放能量的大小有关，震级每差一级，地震释放的能量将差32倍
lgE=1.5M+11.8
E—地震能。（单位尔格org，1org=10
-7
J）
微震 M<2 人们感觉不到
有感地震 M=2~4 人们有所感觉
破坏性地震 M≥5 会引起地面工程结构的破坏
强烈地震 M>7（大地震） M>8 特大地震
1960年5月22日发生在治理的8.9级地震，是记录到的世界最大的地震。
1、2、2地震烈度
地震烈度：地震烈度与峰值加速度、速度和持续时间有关，是指某一区域的地表和各类建筑
物遭受某一次地震影响的平均强弱程度。
地震烈度表：为评定地震烈度而建立起来的标准，它是以描述震害客观现象为主的，即根据
建筑物的损坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、家具动作反映等方面进行区分。日本
采用0~7度分成8等的烈度表，少数国家如欧洲一些国家用10度划分的地震烈度表外，绝
大多数国家采用分成12度的地震烈度表。（见附录A）莫卡利烈度（MM）1902年提出后经
伍德（Wood）和纽曼（Neumann）于1913年修正，并由里查特（Richter）于1958年进一
步校正，最大烈度与地震大小或震级的关系很模糊，几乎不存在什么关系。
等烈度线（等震线）：一次地震中，在其所波及的地区内，用烈度表可以对每一地点评估出
一个烈度，烈度相同点的外包线叫等震线。（多数近似呈椭圆形）
震中烈度：震中区的烈度，一般说来它是地震大小和震源深度两者的函数，但是，对人民生
命财产影响最大的发生最多的地震震源，深度一般在10~30Km，所以，我们可以近似的认
为震源深度不变，M=1+⅔I
0
I
0
—震中烈度。
1、2、3基本烈度与地震区划
基本烈度：一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条件下按一定的概率（我国
取10%）可能遭遇到的最大地震烈度。他是一个地区进行抗震设防的依据（抗震设防烈度）。
地震区划：依据地质构造资料，历史地震规律，强震观测资料，采用地震危险性分析办法，
可以计算出每一地区在未来一定时限内关于某一烈度（或地震动加速度值）的超越概率，从
而，可以将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域，这一工作称为地震区划。
设计地震动参数：抗震设计用的地震加速度（速度、位移）时程曲线，加速度反映谱和峰值
加速度。
§1、3 地震灾害概况
1、3、1中国地震背景
全球地震主要集中在两个大的地表构造系范围内。其一是环太平洋地震构造系，集中了
全世界地震总数的75%；其二是位于北纬20°~50°只见的大陆地震构造系，集中了全球大
陆地震的90%，见P6图1-7。
我国位于世界两大地震构造系的交汇区域，历史上就是地震频发的国家之一。
1、3、2地震的破环作用
表现为三种形式：地表破坏、建筑物破坏、次生灾害。
1、 地表破坏及其影响
表现：地裂缝、地面下沉、喷水冒沙、滑坡等。
地裂缝：
构造性地裂缝：是地层断裂带在地表的反应，其走向与地下断裂带一致。
重力式地裂缝：由于地表土质不允机手地貌影响所形成，其规模较前者较为小。
当地裂缝穿过建筑物时，会造成结构开裂直至倒塌。
地面下沉：多发生在软土分布地区和矿业采空区，引起建筑物破坏及倒塌。
喷水冒沙：地下水位较高的地区，地震波的作用使地下水急剧增高，地下水经地裂烽火
其他通道喷出地面。当地表土层含有沙层或粉土层时，会造成沙土液化甚至
出现喷水冒沙现象。液化可以造成建筑物亲卸货倒塌，埋地管网大面积破坏。
2、建筑物破坏
静力破坏：因地表破坏引起的（地基失效引起的破坏）。
动力破坏：由于地震地面运动的动力作用引起的。
①承重结构或载力不足或变形过大而造成的破坏。（抗剪、抗弯、抗震等强度不足）
例如，墙体裂缝，钢砼构件开裂或酥裂，房屋倒塌，砖烟囱折断和错位，等。
②结构丧失整体性而造成的破坏
结构构件发生强度破坏前后，结构物一般进入弹塑性变形阶段。在这一阶段，结构
物在强烈震动作用下会因为延性不足、节点连接实效、主要承重物件失稳等原因而
丧失整体形，从而造成局部或整个结构的倒塌。P7表1-1、表1-2
3、次生灾害
如：水灾、火灾、毒气污染、滑坡、泥石流、海啸等。
§1、4 工程抗震设防
1、4、1抗震设防的目的和要求
工程抗震设防的目的：在一定的经济条件下，最大限度的限制和减轻建筑物的地震破坏，
保障人民生命财产的安全。
建筑抗震设计的基本准则：小震不坏，中震壳修，大震不倒。
根据对我国的几个主要地震区的地震危险性分析结果，认为我国地震烈度的概率分布上
基本符合极值Ⅲ型分布。其地震烈度的概率密度函数区县的基本形状如图1-6，其具体形状
参数取决于设定的分析年限和具体地点。
当设计基准期为50年时，曲线峰值所
对应的烈度即众值烈度的超越概率为
63.2%，基本烈度的超越概率为10%，罕遇地
震的超越概率为2%。
通过对我国45个城镇的地震危险性分
析结果的统计分析得到：基本烈度较多遇烈
度越高1.55度，而较罕遇烈度约低1度。
对应于前述设计准则，我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）明确提出了三水准的抗
震设防要求：（我国采用6度起设防的方针，设防面积约占国土面积的60%）
第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不会损坏或
不许修理仍可继续使用。
第二水准：当遭受相当于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物可能损坏，但
经一般修理仍可继续使用。
第二水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不知倒塌或发生
危及生命安全的严重破坏。
1、4、2抗震设计方法
采用简化的两阶段设计方法。
第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其它荷载效应的组合验算结构构
件的承载能力和结构的弹性变形。（保证了第一水准的承载力要求和变形要求）
第二阶段设计：按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变性。（保证结
构满足第三水准的抗震设防要求）
第二水准要求的实现主要靠抗震构造措施。
1、4、3建筑物重要性分类与设防标准
根据建筑物使用功能的重要性，按期受地震破坏时产生的后果，将建筑分为四类：（P10）
甲类建筑：
乙类建筑：
丙类建筑：
丁类建筑：
设防标准：
甲类建筑在6～8度区按设防烈度提高一度计算地震作用和采取抗震构造措施，当为9
度区时，应作专门研究。
乙类建筑按设防烈度进行抗震计算，但在抗震构造措施上提高一度考虑。
丙类建筑按设防烈度进行抗震计算及抗震构造。
丁类建筑按设防烈度进行抗震计算，但其抗震构造措施可适当降低要求（为6度时不
降），抗震设防烈度为6度时，除另有规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。
§1、5 抗震设计的总体要求
一般说来，建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：
概念设计：由于地震的随机性，加之建筑物的动力特性、所在场地、材料及结构内力的
不确定性，地震时造成破坏的程度很难预测，为保证结构具有足够的抗震可靠度，再惊醒抗
震设计时，必须综合考虑多种因素的影响，着重从建筑物的总体上进行抗震设计，则称为概
念设计。
概念设计要考虑以下因素：场地条件和场地土的稳定性；建筑平、立面布置及外形尺寸；
抗震结构体系的选取，抗侧力结构布置及结构质量的分布；非结构构件与主体结构的关系及
二者之间的锚位；材料与施工等。
概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；
抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；
构造措施则可以在保证结构整体性，加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有
效性。
先讨论抗震概念设计的问题。
建筑抗震设计在总体上要求把握的基本原则可以概括为：
注意场地选择，把握建筑体型，利用结构延性，设置多道防线，重视非结构因素。
1、5、1注意场地选择
大量震害实例证实：建筑场地的地质条件与地形地貌对建筑物震害有显著影响。地震区
的建筑宜选择有利地段，避开不利地段，不再危险地段进行工程建设，各类地段划分见P11
表1-3。
当确实需要在不利或危险地段建筑工程时，应遵循建筑抗震设计的有关要求，经性详细
的场地评价并采取必要的抗震措施。
1、5、2把握建筑体型
建筑物平、立面布置的基本原则是：对称、规则、质量与刚度变化均匀。
1、结构对称，有利于减轻结构的地震扭转效应。
2、形状规则的建筑物，当地震时结构各部分的震动易于协调一致，应力集中现象较少，
因而有利于抗震。
3、质量与刚度变化均匀有两方面的意义：
①结构平面方向，应尽量使结构刚度中心与质量中心相一致，否则，扭转效应将使
远离刚度中心的构件产生较严重的震害；
②结构立面，验结构高度方向，结构质量与刚度不宜有悬殊的变化，竖向抗侧力构
件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小。
③结构刚度有突然削弱的薄弱层，在地震中会造成变形集中，从而加速结构的倒塌
破坏过程。而结构上部刚度较小时，会形成地震反应的“鞭梢效应”，即变形在结
构顶部集中的现象。
平面及竖向不规则的类型，见P12表1-4、表1-5。
1、5、3利用结构延性
在利用结构弹性性能的同时，利用结构弹塑性阶段2性能抵御强烈地震，通过结构一定
限度内的塑性变形来消耗地震时输入结构的能量。
如图：对应于∆045面积的地震输入量
弹性结构要求：至少具有Pe的抗力才可保证结构不变。
弹塑性要求：具有抗力Py且允许结构达到变形∆p：面积 A = B
结构所吸收的能量一致，即结构可以承受同样的地震作用：Py < Pe
图中：0-1-4时脆性材料的变形过程结构：在4点破坏。
0-1-2-3是延性材料的变形过程结构：在3点破坏。
由此可见：脆性结构尽管康力很大，但吸收地震能力不强，延性有利于抗御结构倒塌的
发生。
提高延性的措施与手段：钢砼：强柱弱梁，强剪弱弯，强节点的构件使梁以受弯曲形式
产生较大变形。
砌体：墙体配筋、构造柱-圈梁
1、5、4设置多道防线
设置多道防线应该共同注意的原则是：1、不同的设防阶段应使结构周期有明显差别，
以利避免共振；2、最后一道防线要具备一定的强度和足够的变形潜力。
1、5、5注意非结构因素
（P14）