地震工程学1(新新概论)-翟永梅.pdf
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同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention第一章概论翟永梅同济大学土木工程学院上海防灾救灾研究所地震工程学2012/4/5前言在人类历史中,伴随人类社会的,不仅仅只有人类文明、科学技术的进步,还有各种各样的灾难,它们为人类历史留下的是一页页触目惊心的篇章。
在过去的一个世纪里,自然的或人为的灾害给全人类造成了不可估量的损失。
最常发生的灾害有:
地震灾害交通事故火灾瘟疫气象、洪水地质灾害2012/4/5前言地震灾害2012/4/5前言海啸2012/4/5前言台风“卡努”引发洪水2012/4/5前言美国南部数州遭龙卷风袭击造成300多人遇难2011年4月29日,美国南部数州接连遭龙卷风袭击。
本次龙卷风灾害损失最重的是阿拉巴马州,先后发生了137次龙卷风。
2012/4/5前言龙卷2012/4/5前言2011年4月17日下午,广东顺德广东遭强“龙卷风”、“冰雹”袭击,冰雹直径达8毫米,瞬间风力高达14级。
灾害共造成广州、肇庆、佛山等地3239人受灾、18人死亡、直接经济损失9563万元。
2012/4/5前言2010年11月15日胶州路高层建筑火灾,58人死亡,70余人受伤火灾2012/4/5前言火灾2012/4/5前言交通事故2012/4/5前言泥石流毁坏民宅2012/4/5前言2009年8月8日晨,甘肃南部舟曲县突发特大泥石流灾害。
县城北面的罗家峪、三眼峪泥石流下泄,由北向南冲向县城,造成沿河房屋被冲毁,泥石流阻断白龙江、形成堰塞湖。
舟曲特大泥石流灾害死亡人数1434人,失踪331人。
2012/4/5前言2012/4/515地震工程学突然发生,造成或者可能造成严重社会危害,需要采取应急处置措施予以应对的自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件爆发的突然性发生的重复性破坏的严重性处置的艰巨性灾难的连锁性影响的长期性危险可预见性危害可评估性突发公共事件突发公共事件突发事件的特征前言突发事件2012/4/516地震工程学自然灾害:
水旱灾害,气象灾害,地震灾害,地质灾害,海洋灾害,生物灾害和森林草原火灾等。
事故灾难:
工矿商贸等企业的各类安全事故,交通运输事故,公共设施和设备事故,环境污染和生态破坏事件等。
公共卫生事件:
传染病疫情,群体性不明原因疾病,食品安全和职业危害,动物疫情,以及其他严重影响公众健康和生命安全的事件。
社会安全事件:
恐怖袭击事件,经济安全事件和涉外突发事件等。
突发公共事件突发公共事件前言突发事件2012/4/517造成重大人员伤亡和严重经济损失给社会稳定和国家安全造成严重破坏对生态环境造成巨大危害,影响社会经济的可持续发展对国家形象和对外社会经济交流及国家发展造成危害突发事件的危害前言2012/4/518我国各类突发事件造成的损失由50年代年均476亿元快速增加至90年代初的年均1064亿元以上,1998年的灾害损失达到3007亿元。
伴随着我国经济新一轮的高速增长,突发事件造成的损失也逐步增加,新的、重大突发事件不断出现,造成的损失有明显增大的趋势。
突发事件的危害造成重大人员伤亡和严重经济损失2012/4/519突发事件的危害造成重大人员伤亡和严重经济损失89-03年灾害损失(亿元)050010001500200025003000350019891991199319951997199920012003年份灾害损失(亿元)灾害损失(亿元)2012/4/520突发事件的危害造成重大人员伤亡和严重经济损失损失占财政收入(%)05101520253035404519891991199319951997199920012003年份损失占财政收入(%)损失占财政收入(%)2012/4/521突发事件的危害造成重大人员伤亡和严重经济损失2006年中国自然灾害严重。
因灾死亡3186人,因灾直接经济损失2528.1亿元。
2012/4/522突发事件的危害造成重大人员伤亡和严重经济损失民政部发布2007年中国因灾直接经济损失达2363亿元。
2012/4/523突发事件的危害造成重大人员伤亡和严重经济损失在20072008年低温雨雪冰冻灾害中,造成129人死亡,因灾直接经济损失1516.5亿元。
2008年各类自然灾害造成直接经济损失11752亿元。
其中,四川汶川地震造成直接经济损失8451亿元。
全国因地震和生产安全事故死亡约16万人。
2012/4/524灾害造成的损失使得社会结构失衡,造成社会生产的停顿乃至中断,从而影响社会的稳定。
突发事件作为目前主要的非传统领域的安全事件,一旦处理失当,有可能与其他社会矛盾交织在一起,从而对社会稳定、国家安全和经济发展构成威胁。
突发事件的危害给社会稳定和国家安全造成严重破坏2012/4/525灾害造成的人员伤亡,对经济和社会的破坏等,其影响一般是短期或者中短期的,而更加长远持久的却是对资源、环境的破坏。
自然环境是一切人类活动和社会发展的基础,灾害对自然环境和生态的破坏,势必会影响社会经济的可持续发展。
突发事件的危害对生态环境造成巨大危害,影响社会经济的可持续发展2012/4/526突发事件的频繁发生会影响国家的整体形象。
重、特大突发事件的发生,将是对我党的执政能力和政府管理水平的严峻考验。
一旦在应急处置、救援和恢复重建等方面出现重大失误,不仅会破坏国家的整体形象,还会造成对外交流和社会发展的危害。
突发事件的危害对国家形象、对外社会经济交流和国家发展造成危害2012/4/527应对突发公共事件必须回答的问题洪水、台风、地震、火灾、爆炸、毒物泄漏、交通事故、放射源、SARS、禽流感、食物中毒、刑事案件、恐怖袭击面对重大突发公共事件,如何实现全面监测监控,并快速、动态地全面了解应急现场的状况?
2012/4/528应对突发公共事件必须回答的问题事故地点、风速、风向、降雨量、泄漏物质、存储压力、存储总量、物质毒性、周边环境、居民数量、建筑结构、避难场所面对不同条件下的突发公共事件,如何科学预测其发展趋势、后果并快速预警?
2012/4/529应对突发公共事件必须回答的问题现场情况、疏散人群、组织救援、调集资源、调集设备、提供补给、最短路径、最佳方案、防化灭火、水电气供应面对跨部门重大突发公共事件,如何科学决策、综合协调和高效处置?
交通中断区开放的机场交通管制区关闭港口受损港口(仍能使用)开放港口开放的精炼厂关闭的精炼厂关闭的机场部分开放的机场开放的铁路关闭的铁路受限服务正常服务停止服务2012/4/5302005年6月10日,同一天里,两三个小时之间,一南一北,一火一水,140多人命丧黄泉。
2005年6月10日中午12时,汕头市潮南区华南宾馆一KTV包间起火,导致31人死亡,15人受伤,造成11年来广东省最严重火灾事故。
同日下午2时,黑龙江省宁安市沙兰镇中心小学突然遭遇山洪袭击,已有105名儿童死亡,17名受伤;另有12名成年人死亡,7人受伤。
2012/4/531预防为主,安全第一水火虽可能不期而至,社会却该有防范措施。
2005年端午节前发生的这两起事故,从已经知晓的情况分析,悲剧发生之中,人为的因素非常令人震惊。
2005年6月,发生在黑龙江省宁安市沙兰镇200年一遇的洪水,吞噬了105名小学生稚嫩的生命。
沙兰洪灾发生后2个月,另一场超百年一遇暴雨引发的山洪,袭击了北京市密云县柳棵峪村。
全村105人无一伤亡。
2012/4/532人类最宝贵的东西是生命。
然而,天灾和人祸都会对生命构成威胁。
每年有无数家庭由于灾祸而支离破碎,有无数健康的生命因灾祸而遭受意外伤残,有大量财富因灾祸而蒙受损失,有许多人过早地离开人世灾害要防御灾害要减轻风险要评估风险要控制预防为主,安全第一2012/4/5332008年5月12日四川汶川地震中超过8万人遇难,374131人受伤;2010年4月14日,青海玉树县发生了最高7.1级的强震,至少2698人死亡,270人失踪。
2010年1月12日16时53分(北京时间13日5时53分),海地遭遇7.3级地震,死亡22万人,有超过50%的产值随着灾难的降临而被摧毁。
预防为主,安全第一2012/4/534预防为主,安全第一气象洪水40%地质灾害4%海洋森林1%其他灾害1%地震灾害54%中国各种自然灾害死亡人数2012/4/5352010年9月4日新西兰南岛最大城市克赖斯特彻奇以西30公里处凌晨遭遇7.1级强震后(震源深度33公里),克赖斯特彻奇建筑物、道路、桥梁和车辆受损严重,大部分地区电力、天然气和自来水供应中断,余震不断。
克赖斯特彻奇警方宣布全市4日晚实施宵禁,以防居民外出遭受损建筑物砸伤。
地震造成2人重伤,无人死亡。
35预防为主,安全第一2012/4/536新西兰位于环太平洋火山地震带,是地震多发国,平均每年遭遇大小地震近3000次。
为最大限度减少地震带来的人员和财产损失,新西兰政府多年来在抗震减灾方面不断摸索,积累经验。
1不属于直下型地震2隔震技术世界领先3推广轻型木结构建筑4人手一套防灾手册5重视灾害防御工作6人口密度低另外,新西兰在房屋建筑方面执行严格标准,严把质量关。
36预防为主,安全第一同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention3737美国地质调查局测定,当地时间2011年2月22日中午12时51分,距新西兰第二大城市克莱斯特彻奇东南10公里的利特尔顿发生里氏6.3级强烈地震,震源深度距离地表仅有4-5公里。
目击者称,地震发生时,部分建筑物倒塌,道路也发生扭曲。
新西兰总理表示,强烈地震已造成至少75人死亡。
同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention3838同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention39同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention40新西兰地震致损111亿美元将弃用部分震区据新华社电新西兰总理约翰基2011年3月7日说,由于在地震中受损严重,克赖斯特彻奇市将拆除大约1万处民宅和数百栋商业建筑,弃置部分城区。
部分城区不宜使用基说,即将推倒的1万处民宅中,包括2010年9月在上一次地震中受损严重的3300所房屋。
美联社说,克赖斯特彻奇市2011年2月22日发生里氏6.3级地震后,部分城区出现土壤液化现象,表土结构发生变化,地下水渗出,地盘变形。
这些区域的建筑容易倾斜、下陷甚至倒塌,不宜继续使用。
同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention地震工程学的基本内容地震工程学概述地震学基础知识工程地震地震作用与灾害结构地震反应分析工程抗震与结构抗震设计几个专题41同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention第一章地震工程学概论1.1地震灾害简述1.2地震工程学的发展概况1.3地震工程学的研究内容1.4地震工程学的特点1.5地震工程学与相关学科的关系42同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1.1地震灾害简述地球与地震并存地震是一种自然现象地震灾害严重地震灾害频仍抗震防灾是有效的43同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1.1地震灾害简述地震是一种自然现象地震在地球本身的发展过程中,各部分之间发生着某些相对运动,地震就是这些相对运动的一种。
-Brune,地震学引论地震一种自然现象,是地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地表振动。
地球上一年发生的地震约500万次左右,人能感觉到的有5万多次,轻微破坏的有1000余次,7级以上造成巨大灾害的有10余次,能造成唐山、汶川地震那样特别严重灾害的地震12次。
严重破坏性地震是小概率事件。
44同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention地震灾害严重/世界地震灾害严重/简况/世界十大自然灾害(据联合国统计)热带气旋(飓风、台风)、地震、洪涝、雷暴与龙卷风、雪暴、火山爆发、热浪、雪崩、滑坡、潮汐与海啸/中国是受灾最严重的国家之一/灾重:
地震(8/20次5万人,5/8次20万人)/分布广/成灾比率高1.1地震灾害简述45同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention不祥14616(另有近万人失踪)9.02011.03.11日本宫城141390178907.81999.08.17土耳其伊兹米特1315万164807.92001.01.26印度古吉拉特邦12不祥3.6万6.62003.12.26伊朗巴姆古城11不祥28万8.92004.12.26印尼苏门答腊岛10不祥13008.72005.03.28印尼苏门答腊岛9不祥57826.22006.05.27印尼爪哇岛82006687.72006.07.17印尼爪哇岛7核电站泄漏116.82007.07.16日本新潟612005108.02007.08.15秘鲁519.6万22万7.32010.01.12海地4不祥5008.82010.02.27智利比奥比奥省32人重伤07.12010.09.04新西兰南岛2伤残人数死亡人数震级(M)时间地震名称序号1.1地震灾害简述近十年全球大地震统计地震灾害严重46同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention40008.51950.08.15西藏察隅19636224847.51955.04.14四川康定18200187.01955.04.15新疆乌恰17400万5139581827.21966.03.08河北邢台1633.8万26783156217.71970.01.05云南通海154.7万275621757.91973.02.06四川炉霍142.8万160014237.11974.05.11云南大关13111万2957913287.31975.02.04辽宁海城1242万2482987.41976.05.29云南龙陵11530万16.4万24.2万7.81976.07.28河北唐山10500034387.21976.08.16四川松潘93万200707.41985.08.23新疆乌恰822.4万77517437.61988.11.06云南澜沧耿马748万37063117.01996.02.03云南丽江611万11030524127.31999.09.21台湾集集5779万37万8.7万8.02008.05.12四川汶川41471996.62008.10.06西藏当雄3-96-6.72010.03.04台湾高雄290800022207.12010.04.14青海玉树县1倒塌房屋(间)伤残人数死亡人数震级(M)时间地震名称序号1.1地震灾害简述新中国成立后部分强震灾害统计表地震灾害严重47同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1906年美国旧金山地震1.1地震灾害简述481906年4月18日早上5时15分,一场强度为里氏8.3级的大地震袭击了旧金山。
这场大地震仅仅持续了75秒钟,之后的旧金山几乎一片瓦砾,更加可怕的是,地震过后不久一场大火燃起,使震后的旧金山雪上加霜。
今日,保守估计死亡人数在3,000人以上,更有人估计高达6,000人。
同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1906年美国旧金山大地震1906年旧金山发生8.3级地震,大量房屋被震倒,水管、煤气管道被毁。
地震后不久发生大火,整整燃烧了3天,烧毁了520个街区的近3万栋楼房。
1.1地震灾害简述49同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1923日本关东地震(1923年9月1日)1.1地震灾害简述50关东地震震中在日本东京附近6080公里的相模湾,震级为8.2级,震源深度较浅。
地震,以及由地震引发的火灾、海啸给日本造成了巨大损失。
东京、横滨在这场灾难中受害尤深,其次是横须贺和千叶。
东京城内85的房屋毁于一旦,横滨96的房屋被夷为平地。
整个关东受灾地区,14.3万人丧生,20多万人负伤同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention墨西哥地震19851.1地震灾害简述51同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention洛杉矶地震19941.1地震灾害简述52同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1995年1月17日AM5点46,兵库县神户,淡路地区震灾1.1地震灾害简述53同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1.1地震灾害简述1995年1月17日日本阪神地震中倒塌的高架桥和震后火灾54同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention唐山市路南区震前和震后建筑物对比(11度区)唐山地震(1976)1.1地震灾害简述55同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1.1地震灾害简述56同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1.1地震灾害简述57同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention台湾集集大地震(1999.09.21)1.1地震灾害简述58同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention台湾集集大地震照片1.1地震灾害简述59同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention2003年12月26日地震后的伊朗巴姆古城1.1地震灾害简述60同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention地震前后的伊朗巴姆古城1.1地震灾害简述61同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention2005年10月8日晚巴基斯坦首都伊斯兰堡发生7.6级强烈地震。
巴基斯坦地震1.1地震灾害简述62同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1.1地震灾害简述2004年12月26日印尼苏门答腊发生地震海啸,2小时后海啸到达斯里兰卡。
近30万人丧失生命,超过50万人流离失所,涉及12个国家。
63同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1.1地震灾害简述64同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention1.1地震灾害简述65同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPreventionWenChuanEarthquakeM8.02008/5/1266同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention上海防灾救灾研究所67汶川县映秀镇漩口中学教学楼1.1地震灾害简述67同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention68汶川县映秀镇漩口中学餐厅1.1地震灾害简述68同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention校舍成为汶川地震中受灾最严重的建筑类型。
1.1地震灾害简述69同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention70用预制板作楼板的混合结构成为本次地震中破坏最严重的房屋类型1.1地震灾害简述70同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention都江堰大坝面临考验1.1地震灾害简述71同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention部分新建的小区因设计或施工不当也造成严重震害1.1地震灾害简述72同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention部分新建的小区因设计或施工不当也造成严重震害1.1地震灾害简述73同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention地震引起水管爆裂1.1地震灾害简述74同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention752010年4月14日,青海玉树县发生了最高7.1级的强震,至少2000人死亡,270人失踪。
震区交通设施被破坏,通讯和电力完全中断,大面积房屋倒塌。
75同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention761.1地震灾害简述76同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrevention3.11日本大地震概况时间2011年3月11日14点46分地点日本宫城县北部(北纬38.1,东经142.6)。
深度震源深度约10公里震级M9.0级震型为上盘上升,下盘相对下降的(逆断层型)断层,主要由水平挤压而形成。
震情是日本140年来最大地震,为1995年神户地震以来最严重伤亡与损失14616人死亡、11111人失踪(截止4月11日),地震直接经济损失达2350亿美元,占GDP的34%余震四十余次规模5到7级强余震,最大达7.3级77同济大学TongjiUniversity上海防灾救灾研究所ShanghaiInstituteofDisasterPrev
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