什么是地震作用

　　地震作用（earthquake action），建筑學術語，指由地運動引起的結構動態作用，分水平地震作用和豎向地震作用。設計時根據其超越概率，可視為可變作用或偶然作用。下面是有關于地震作用的介紹，一起來看看。

　　強震地面運動

　　強地震引起的地面運動，一般可用強震儀以加速度時程曲線(兩個水平向、一個豎向)的形式記錄，其中對結構產生作用的最重要特征是加速度最大值(也稱加速度峰值)、頻率成分和持續時間。從圖1 a、b可知，兩個記錄分別具有不同的頻率成分(波形A、波形B)，其各自的主要頻率也稱卓越頻率(其倒數為卓越周期);土愈軟則卓越周期愈長，并隨震中距而異。持續時間從幾秒至幾十秒，隨震級、震中距以及地表軟土覆蓋層厚度而變化。地震時，在結構的某些部位裝上傳感器把信號記錄下來，可得到地震反應的物理量：如加速度、速度、位移和應變等，用以定量估計地震作用，以便在工程結構抗震設計中應用。

　　地震作用理論

　　在結構設計中，為了增強結構抗御地震災害的能力，早在19世紀就有許多學者研究地震作用的理論。到目前為止，以規范形式肯定下來的先后有靜力理論和反應譜理論，此外，在一些重要工程中，往往直接通過地震反應時程分析來改進結構的抗震設計。

　　靜力理論

　　20世紀初，日本首先提出水平最大加速度是地震破壞的重要因素。把地面運動最大加速度(塯g)和重力加速度(g)的比值K定義為“水平烈度”，即當房屋重量為G時，水平地震力為KG;可理解為以房屋重量K倍的水平力破壞房屋的靜止狀態。靜力理論曾被很多國家接受，直到現在個別國家還在某些結構設計中應用。

　　動力理論

　　考慮地面運動加速度和結構動力特性的計算理論。其中有反應譜理論和地震反應時程分析。

　　反應譜理論

　　20世紀30年代初期，美國首先提出了反應譜概念。1943年M.A.畢奧發表了以海倫娜等地地震為例的幾條加速度譜曲線，圖2是其中之一， 用扭擺模擬方法繪制，橫坐標為單質點體系的自振周期，縱坐標為體系質點的最大加速度值，這就是加速度反應譜。顯然，輸入相同的地震記錄，最大加速度值隨體系自振周期的改變而變化。如果把數量足夠多的實際地面運動記錄作為輸入，可以得到多條類似的曲線，然后經過統計分析可以確定一條或數條隨場地土質條件變化的標準反應譜曲線以供設計應用，這就是反應譜理論。自50年代起，美國和蘇聯開始采用反應譜理論，目前大多數國家的規范都采用了。中國自50年代中期開始在抗震設計中采用了反應譜理論。70年代的譜曲線形狀如圖3所示，圖中α為地震影響系數，它是最大絕對加速度與重力加速度的比值，當設計烈度為 7度、8度、9度時，α分別為0.23、0.45、0.90;Ⅰ類場地為堅硬的土，Ⅲ類場地為較軟弱土，Ⅱ類場地土介于Ⅰ、Ⅲ之間。在抗震設計中，從靜力理論過渡到反應譜理論是一個質的變化。反應譜曲線不僅可以直接提供單自由度體系的彈性地震力，對于多自由度體系，也可以通過振型分解把結構化為若干個單自由度以便利用同一譜曲線。

　　地震反應時程分析

　　在抗震設計中，有時還要直接進行確定性的地震反應時程分析。在進行分析時，除需選擇合適的地震記錄外，還要確定結構的力學模型、結構構件的恢復力特性和計算方法。

　　在建筑結構中，可以根據實際情況把結構簡化為單自由度體系或多自由度體系等力學計算模型。結構或結構構件的恢復力與位移關系主要通過試驗獲得。恢復力和位移的關系可以分為彈性的和非彈性的。為了便于計算，非彈性的恢復力P和位移x關系可以簡化成折線的彈塑性模型。按照彈性恢復力關系求得的反應便是確定性的彈性地震反映;按照彈塑性模型求得的反應，則是確定性的彈塑性地震反應。由于地面運動加速度塯g(t)不能用數字式表達，因而只能把加速度-時間曲線按很小的時段劃分，逐段對運動方程式用電子計算機進行直接積分，從而求得各個時刻的地震反應。圖5為自振周期較短的某磚混房屋輸入不同波形的地面運動加速度記錄后的彈性反應。很明顯，由于波形A的卓越周期長于波形B，因而波形A的反應小于波形B。顯然結構自振周期愈接近地面運動卓越周期，其反應也愈強烈。這樣，就需要輸入若干個與結構物所在場地土條件相近的地表記錄求算最大反應的包絡圖，找出結構的薄弱之處，以便加強由于地震作用引起房屋損壞的部位。又如對于已經產生震害的結構，地震反應時程分析的結果也能較好地揭示地震震害發生的位置和程度。此外，對于某些不滿足抗震鑒定要求的待加固結構，可通過地震反應時程分析作出進一步鑒定和尋求最佳的加固方案。

　　在地震反應時程分析中，對剛度中心與質量中心不重合的結構，要考慮水平地面運動輸入引起的結構扭轉;對某些高聳結構，特別是質量分布不均并位于震中區附近的高聳結構，要考慮豎向地面運動的作用;對較長的結構還要考慮沿結構不同長度處的地面影響。

　　什么是地震預警

　　地震預警，是指地震發生后，臨近震中的觀測儀器捕捉到地震波后，快速估測地震的大小并預測地震可能造成的影響，趕在破壞性的地震波到達目標區域前，發出緊急警報，以減輕災害損失。

　　地震預警技術的原理，可以通過一個比喻來理解。一般來說，地震的縱波（P波）和橫波（S波）的特點如同兩支部隊：縱波（P波）是輕騎兵部隊，移動速度快但破壞性��；橫波（S波）是重裝步兵兵團，移動速度慢但破壞力驚人。地震預警就是抓住縱波（P波）跑得快的特點，在地震發生后，迅速發現敵軍的輕騎兵部隊，向我軍發出警報，而此時敵軍主力還在趕來的路上。

　　地震預警有什么用

　　1.告訴大家地震要來了。

　　2.告訴大家地震的影響可能有多大。

　　地震預警時間一般只有數秒到數十秒，如果能夠合理利用這段時間，便可緊急制動高速行駛的列車，自動切斷燃氣管道閥門、供電系統，使核電站停堆等，從而減輕損失，避免重大工程、生命線工程發生嚴重災害。

　　地震預警的局限性

　　地震預警雖然可以提供緊急警報信息，但是其技術本身也存在一定的局限性，主要是：存在盲區、減災效果有限、可能誤報或漏報等。

　　預警盲區就是震中附近來不及獲得預警信息的地區。

　　對于大震來說，預警盲區外可能遭受地震破壞的區域，是地震預警作用最明顯的區域，也就是預警有效區。

　　距離震中較遠的區域，由于地震造成的破壞較小，地震預警所產生的作用有限，是預警弱效區。

　　目前，國內外地震預警信息發布條件通常為：針對6級以上地震，面向預測地震烈度大于Ⅵ度（6度）的區域進行發布。

　　地震預警系統與地震波“賽跑”也只能贏得數秒至數十秒的時間。在這樣短的時間內，公眾和企業能夠采取的緊急處置措施和取得的減災效果是相對有限的。

　　地震預警技術和流程復雜，若想快速發出警報，則可能出現較大誤差，或者增加技術系統“犯錯”的幾率，出現誤報，給社會造成不必要的恐慌和影響，也可能發生漏報，公眾無法獲得預警信息。

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