第1章　绪　论

地震和风是人们所熟知的自然现象。地震灾害和风灾的发生具有随机性、突发性和不确定性等特点[1-5]，是一种严重危及人们生命财产的自然灾害。据统计，地球上平均每年发生震级为8级以上、震中烈度11度以上的毁灭性地震2次；震级为7级以上、震中烈度在9度以上的大地震不到20次；震级在2.5级以上的有感地震在15万次以上。我国近100年来发生里氏6级以上破坏性地震560余次，平均每年5～6次，其中8级以上地震10次。

随着社会经济的不断发展以及技术水平的逐步提高，在城市化进程中，高层、超高层建筑，高耸结构，大跨空间结构不断涌现，但始终受到地震和飓风的潜在威胁。20世纪以来，地震造成的经济损失高达数千亿美元，导致近130万人死亡和近千万人严重伤残。随着城市现代化进程的加快、人口的增加和密集，尽管在采取适当的抗震措施后，地震造成的人员伤亡有所减少，但带来的经济损失却日趋严重。强烈地震不仅可在数十秒内将一座城市夷为平地，交通、通信、供水、供电、医疗等生命线工程中断，还会引起火灾、疾病、山崩、滑坡、泥石流、海啸等严重的次生灾害。2008年5月12日，我国汶川发生里氏8.0级地震，根据记录，震中区的烈度达到了11度。地震持续时间约2分钟，造成的直接经济损失8 452亿元，69 227人在地震中遇难。地震灾害波及全国多个省、自治区、直辖市，其中以川陕甘三省受灾最为严重。除了人员伤亡外，财产损失中房屋建筑损失所占比重很大，城乡居民住房的损失约占总损失的27.4%，学校、医院和其他非住宅用房的损失约占20.4%。2010年4月14日，我国青海省玉树藏族自治州玉树县结古镇发生里氏7.1级地震，震中地区烈度达到了9度。地震导致2 698人遇难，其中学生就有199人。玉树地震余震频发，造成的次生灾害严重，震区直接受灾人数达到了20万人。我国地处多个地震带，大小地震灾害频发，地震中房屋倒塌等将会直接导致重大人员伤亡以及财产损失。

此外，对于高层建筑、高耸结构和桥梁等结构物，风灾造成的破坏也十分严重。如1994年8月我国温州遭受强台风袭击，5座输高压电塔倒塌，百米高的电视塔、温州市中心公安大楼80 m高的通信铁塔均被风吹倒，大批民房倒塌或受损，直接经济损失超过100亿元；1940年美国华盛顿立跨853 m的悬索桥，建好不到4个月，就在一场风速不到20 m/s的灾害下产生上下和来回扭曲振动而倒塌；1926年美国迈阿密市17层高的Meyer-Kiser大楼在飓风袭击下，维护结构严重破坏，钢框架结构发生塑性变形，顶部残留位移达0.61 m；1972年美国波士顿60层高的John Hancock大楼在大风作用下，约170块玻璃开裂或破坏，事后不得不更换所有约10 348块玻璃，并采取了相应的防护措施，该建筑的使用不仅被延误了三年，而且造价从预算的7 500万美元上升到15 800万美元。中国每年在福建沿海，广东广西沿海，浙江沿海，海南沿海等地区都会受到台风影响。每年台风都会对上述地区造成巨大的经济损失，譬如2014年影响海南全岛的9号台风“威马逊”，2016年影响厦门的14号台风“莫兰蒂”，以及2016年秋登陆台湾以及大陆的台风“鲶鱼”。超强台风“威马逊”最大风力17级，共造成海南、广东、广西的59个县市区、742.3万人、46.85万hm2农作物受灾，直接经济损失约为265.5亿元。海南因房屋建筑倒塌、洪水冲淹等死亡9人、失踪5人，广西因倒房、滑坡等死亡5人。受灾省份多地基础设施损毁严重，农作物大量受损，灾区人员紧急转移安置并安排紧急生活救助，灾区大部分房屋倒塌或严重损坏。“威马逊”对三省区电网造成冲击。灾情期间，南方电网10 k V以上线路累计跳闸1 342条次，累计损失负荷139.74万k W。广西数十条普通公路部分路段断通，高速公路沿线设施受到较大破坏，北海、钦州、防城等地数百条客运班线停运。2016年影响我国东南沿海大部分地区的超强台风“莫兰蒂”，最大风力达到17级，造成29人死亡、49人受伤、18人失踪，直接经济损失达到25亿631万美元，受灾地区建筑物、构筑物受损严重。

除上述地震灾害、风灾外，由于爆炸冲击波、机器运转、车辆运行、海浪冲击等因素引起的结构振动也不容忽视。这些灾害不仅造成大量人员伤亡和巨大经济损失，还给人类在精神上以重创。但是与此同时，人类也一直依靠自己的智慧，不断认识自然，揭示自然规律，并用以指导社会生产实践，能动地减轻自然界带给人类的灾害。