楊志勝

摘 要：框架式地下結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的復(fù)雜性及地震本身的不確定性，使得地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)及抗震 研究問題嚴(yán)重。地下結(jié)構(gòu)作為建筑工程的重要組成部分，要求地下結(jié)構(gòu)必須具備一定的抗震性能?？蚣苁降叵陆ㄖY(jié)構(gòu)的應(yīng)用，可有效提升其抗震能力，為此，本文主要對地下建筑結(jié)構(gòu)地震破壞特征、框架式地下建筑結(jié)構(gòu)抗震性能分析方式及措施進(jìn)行了分析與探究，以期為地下建筑結(jié)構(gòu)抗震能力進(jìn)行有效提升。

關(guān)鍵詞：框架試；建筑結(jié)構(gòu)；抗震性能

目前，關(guān)于地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的分析大多是計(jì)算給定的地下結(jié)構(gòu)在地震影響下的動(dòng)力響應(yīng)，而該結(jié)構(gòu)在該動(dòng)力響應(yīng)下是否已破壞則不得而知，這就需進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)抗震性能研究。近年來，地震工作者從振動(dòng)臺實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值計(jì)算等諸多方面對地下結(jié)構(gòu)抗震分析理論和設(shè)計(jì)方法開展了研究，取得了大量的成果。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，以框架式地下建筑結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分析，為此，為建筑結(jié)構(gòu)抗震性能研究提供可靠的依據(jù)。

1 地下建筑結(jié)構(gòu)地震破壞的體現(xiàn)

根據(jù)對已有震害的調(diào)查資料分析，地下結(jié)構(gòu)的破壞主要體現(xiàn)在以下幾方面： （1）在地質(zhì)條件有較大變化的區(qū)域容易發(fā)生破壞；（2）修建在軟弱土層中的地下工程比修建在堅(jiān)硬巖石中的破壞大；（3）地下結(jié)構(gòu)上部覆蓋土層越厚，破壞越輕；（4）襯砌厚度較大的結(jié)構(gòu)破壞的幾率大于襯砌厚度較小的結(jié)構(gòu)；（5）在結(jié)構(gòu)斷面形狀和剛度發(fā)生明顯變化的部位容易遭到破壞，地面洞口也是經(jīng)常受到 地震破壞的部位；（6）在同一地震烈度條件下，地下結(jié)構(gòu)的破壞程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地面建筑物的破壞程度；（7）對稱結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的程度要比非對稱結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的程度輕。

2 加強(qiáng)地下框架結(jié)構(gòu)抗震度的必要性

地下建筑對于自然界中的各種災(zāi)害在一定程度上具備較強(qiáng)的防護(hù)能力，尤其在抗震、防火、防毒、防風(fēng)、防洪等方面的作用尤為顯著，比地面建筑的生存更具有優(yōu)勢。地下建筑和地面建筑相比，地下建筑具有較好抗震性能，其表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：在地震波水平力的作用下，地面建筑的上部分隨著地震震動(dòng)而產(chǎn)生橫向振動(dòng)，建筑的高度越高，振動(dòng)的幅度就越大，更容易擴(kuò)大震害的程度，而地下建筑的周圍被巖石和土質(zhì)包圍，限制地下建筑產(chǎn)生位移的可能，無法為地下建筑結(jié)構(gòu)提供有限的地震抗力，因此，地下建筑的破壞程度較輕于地面建筑[1]。

另外，地震發(fā)生時(shí)，其地震波是由地表傳播、擴(kuò)散，所以震源距離地表越近，地震的強(qiáng)度和烈度越強(qiáng)，根據(jù)國內(nèi)相關(guān)調(diào)查表明，當(dāng)?shù)乇淼恼鸲冗_(dá)11度時(shí)，450米深處的地震烈度已降為7度，由此可見，地下建筑埋設(shè)深度越深，抗震性能越高，在一定程度上保障地下框架建筑的穩(wěn)定性和人員的安全性。

3 框架式地下建筑結(jié)構(gòu)抗震性能分析方法

框架式地下結(jié)構(gòu)的種類包括：建筑結(jié)構(gòu)的安全等級、建筑的設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用的年限、建筑抗震的設(shè)防方面的分類、防震設(shè)防的強(qiáng)度和建筑施工場地、鋼筋方面的混凝土結(jié)構(gòu)的抗震的等級，以及人防工程抗力方面和地基設(shè)計(jì)方面的等級等。

1、靜力方法：即為隨著時(shí)間的變化，通過等代方式的靜地震荷載計(jì)算模型結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。等代方面的靜地震的荷載為：結(jié)構(gòu)自身、洞頂上的土柱慣性力、側(cè)向土壓力等。

2、地基抗力系數(shù)方法：即為在相互作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)橫斷面地震反應(yīng)的方式。一般情況下，適合應(yīng)用于半埋設(shè)以及全埋設(shè)方面的地下結(jié)構(gòu)，通過剪切彈簧及多點(diǎn)壓縮彈簧取代地下結(jié)構(gòu)四周的巖土介質(zhì)，如梁元素能夠模擬結(jié)構(gòu)。具體操作步驟為：四周巖土介質(zhì)彈簧方面使用常數(shù)進(jìn)行計(jì)算、四周巖土地震通過變位進(jìn)行計(jì)算、結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算等。其四周的巖土抗力彈簧的常數(shù)，一般會通過靜力有限元法進(jìn)行類似或相近常數(shù)方面的計(jì)算。側(cè)面和下方邊界應(yīng)做好固定工作，可結(jié)合地震反應(yīng)進(jìn)行具體的探析，從而獲取應(yīng)變幅度彈性方面的常數(shù)。其次獲取空洞所有方向方面的均衡荷載，以獲取準(zhǔn)確的地基抗力方面的系數(shù)，通過抗力方面的系數(shù)計(jì)算彈簧方面的常數(shù)值。

3、反應(yīng)變位的方法：由于共振響應(yīng)一般不會出現(xiàn)于地下結(jié)構(gòu)中，因此忽略結(jié)構(gòu)自身震動(dòng)的慣性力，對計(jì)算方面的最后結(jié)構(gòu)沒有過多影響。計(jì)算地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)動(dòng)力的方程的過程，應(yīng)將靜計(jì)算方面的公式簡化。因?yàn)檫@樣地下結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)就會和地下結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置相聯(lián)系，這種方式可以將地震變位和抗力系數(shù)具體化。

4、有限元的方法：地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能方面的分析過程，需要對其抗震方面的特征和一些特別的部分或突發(fā)情況進(jìn)行進(jìn)一步的研究。如建筑地下室分支部分、拐角的位置均適用于這種方法。模型的便捷可通過能量傳遞邊界，如萊斯默完善的粘性邊界、斯密斯改進(jìn)的迭加邊界，以及廖振鵬設(shè)計(jì)的透射性邊界等，其使用的效果均為較佳。

4 提升框架式地下建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的措施

現(xiàn)階段，我國還缺少對于地下結(jié)構(gòu)抗震方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容的認(rèn)識，特別為抗震施工的設(shè)計(jì)和處理策略。很多建筑單位的地下結(jié)構(gòu)因?yàn)槭艿降讓臃矫娴南拗?，進(jìn)而就會造成一些問題出現(xiàn)。還有一種觀點(diǎn)需要結(jié)合地下結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。由此可見，這兩者觀點(diǎn)均有一定的偏差，如地震對于建筑物的損害沒有得以重視、將地下結(jié)構(gòu)和地上結(jié)構(gòu)混淆。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對于建筑的抗震性能要求也更加嚴(yán)格，而減震和抗震的設(shè)計(jì)也應(yīng)該滿足市場和實(shí)際的需求，以防不時(shí)之需。為不斷將建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性能提升，就需要認(rèn)真落實(shí)隔震和消能減震方面的抗震工作。因?yàn)檫@方面的抗震工作，對于建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)來講，有著重要的意義和價(jià)值。所以，應(yīng)結(jié)合各個(gè)國家地下結(jié)構(gòu)對地震方面的具體分析，并加強(qiáng)地下架構(gòu)抗震方面的能力，通過適宜的方式和措施完善地下結(jié)構(gòu)的抗震性能。把框架式地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在平整度良好的地基位置，同時(shí)要確保遠(yuǎn)離斷層，防止建筑設(shè)置在近山坡的坡面或是地面平整度較差的地域，盡可能防止設(shè)置在飽和砂土方面的地基。框架式地下結(jié)構(gòu)在實(shí)際施工的過程，相同的條件應(yīng)盡可能選擇埋深更大的線路，避免設(shè)置于風(fēng)化巖層的地段。如果施工條件允許，地下建筑應(yīng)利用暗挖的方式進(jìn)行施工。框架柱和中柱、梁、頂板等節(jié)點(diǎn)的位置需要利用具有一定彈性的節(jié)點(diǎn)，禁止使用剛性的節(jié)點(diǎn)。

5 結(jié)束語

綜上所述，由于地下結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的復(fù)雜性及地震本身的不確定性，使得地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)及抗震 研究困難重重。雖然目前在該領(lǐng)域的研究熱度漸高，成果也日益增多，但能轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程 技術(shù)的比較少，地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)仍然停留于經(jīng)驗(yàn)階段?？蚣苁降牡叵陆Y(jié)構(gòu)中地基持力層土層方面的分類和承載力方面的特征，以及工程施工過程中地基液化不良反應(yīng)和地基的凍結(jié)的深度。為此，應(yīng)結(jié)合相關(guān)要求和規(guī)定進(jìn)行施工，以此，有效提升框架式地下建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。

參考文獻(xiàn)

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[3]劉晶波，劉祥慶，李彬.地下結(jié)構(gòu)抗震分析與設(shè)計(jì)的Pushover分析方法[J].土木工程學(xué)報(bào).2008（04）

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