对地下建筑结构实用抗震分析方法研究
结构抗震与地下结构抗震探析
![结构抗震与地下结构抗震探析](https://img.taocdn.com/s3/m/73381d7f11a6f524ccbff121dd36a32d7275c768.png)
结构抗震与地下结构抗震探析摘要:本文通过探讨结构抗震和地下结构抗震的相关问题,旨在深入理解这些领域中的关键概念和挑战。
正文部分将分析结构抗震和地下结构抗震的原理和方法,并探讨它们在实际工程中的应用。
结束语将总结本文的主要发现,并探讨未来研究方向和应对地震风险的重要性。
关键词:结构抗震;地下结构抗震;探析引言:地震是一种具有极大破坏力的自然灾害,给人类社会带来了巨大的威胁。
而结构抗震是为了减少地震对建筑物和其他结构造成的损害而进行的技术和工程措施。
近年来,随着人口的增长和城市化程度的加深,地下结构的建设日益普遍,地下结构抗震也成为重要的研究领域。
本文将对结构抗震和地下结构抗震进行详细探析,以期为相关领域的研究和工程实践提供一定的参考和指导。
1. 结构抗震的原理与方法1.1 结构抗震的基本原理在进行结构抗震设计时,需考虑地震引起的地面运动对建筑物的影响。
结构抗震的基本原理是通过合理的结构布局、选择适当的材料和工艺、采用有效的连接方式,来增强建筑物的抵抗地震力的能力。
关键在于提高结构的抗侧移能力、抗剪切能力和抗轴向拉压能力。
1.2 结构抗震的设计方法结构抗震的设计方法包括静力设计法和动力设计法。
静力设计法是根据结构的自重和静力荷载进行设计,以保证结构在静力下的稳定性。
而动力设计法则是根据地震荷载的特点,考虑结构的动力响应,通过动力分析和计算,保证结构在地震作用下的安全性。
1.3 结构抗震的评估和监测手段对已建成的建筑物进行结构抗震评估可以帮助我们了解其抗震能力并提出改进意见。
评估手段包括建筑物结构档案查阅、目视检查和非破坏性测试等方法。
此外,监测手段可以实时监测建筑物的结构运行状态,包括振动传感器、位移传感器和应力传感器等设备,通过数据的采集和分析,及时发现结构异常,以保证结构安全。
通过以上的方法和手段,我们能够更好地理解结构抗震的原理与方法,并在设计、建造和评估过程中不断完善我们的抗震技术,确保建筑物在地震中具有较好的安全性能。
地下室的抗震与结构安全分析
![地下室的抗震与结构安全分析](https://img.taocdn.com/s3/m/bf4337dcdc88d0d233d4b14e852458fb770b38a1.png)
地下室的抗震与结构安全分析一、背景介绍地下室作为现代建筑的重要组成部分,在城市建设中扮演着重要的角色。
然而,由于地下室处于地下,容易受到地震和其他自然灾害的影响,因此地下室的抗震与结构安全问题备受关注。
本文将对地下室的抗震与结构安全进行分析,并提出一些相应的解决方案。
二、地下室结构的特点1. 深埋地下:地下室位于地下,深埋的特点使其受到地震力和土壤侧压力的影响,增加了其抗震与结构安全的挑战。
2. 多层承重:地下室一般由多层组成,每层都需要承受自身的重力和上方楼层的荷载,因此地下室结构必须具备足够的承载能力和稳定性。
三、地下室的抗震设计原则1. 抗震设计:应根据地下室的使用功能、地震区域等因素进行合理的抗震设计,包括选择适当的地基类型、增强结构的抗震能力等。
2. 结构选择:地下室的结构选择对其抗震性能具有重要影响,常见的结构形式包括框架结构、剪力墙结构和桩基等,需要根据实际情况进行合理选择。
3. 加固措施:对于存在结构缺陷或老化的地下室,应加强加固措施,提高其整体抗震性能。
4. 安全疏散:地下室的安全疏散通道和紧急出口设计也是确保结构安全的重要环节,应保证人员疏散的畅通性和安全性。
四、地下室的结构安全评估1. 定期检查:对地下室进行定期的结构安全检查,特别是对患有裂缝、漏水等问题的地区,加强监控和维护。
2. 结构监测:可以利用传感器等技术手段对地下室的结构运行情况进行监测,实时掌握其变化情况,及时发现潜在问题。
3. 模拟分析:利用现代结构分析方法,如有限元分析等,对地下室的结构进行模拟分析,评估其抗震性能和结构安全性。
五、地下室的抗震与结构安全加固方案1. 加固地基:对于地下室所在地基的巩固和加固,可以采用注浆、加固桩等技术手段,提高地基的稳定性和抗震能力。
2. 加固墙体:对于地下室的墙体结构,可以采用加固筋、钢板绑定等方法,提高其抗震能力和稳定性。
3. 增加剪力墙:对于地下室的结构设计,可以增加剪力墙结构,提高整体的抗震性能。
地下结构抗震设计研究
![地下结构抗震设计研究](https://img.taocdn.com/s3/m/575c361e591b6bd97f192279168884868762b89f.png)
地下结构抗震设计研究摘要:随着我国社会经济的不断发展以及城市建设的逐渐深入,地下空间的利用程度越来越高,有关地下结构抗震问题的分析研究受到越来越多的重视。
本文通过实际工程案例,对反应位移法助力地下结构抗震问题进行分析计算,以促进现代地下结构抗震问题的研究。
关键词:地下结构;抗震分析;反应位移法本工程为成都市某地下综合管廊,位于道路绿化带下。
根据场地条件地下管廊顶部覆土厚度为约为3.0m。
净空横断面尺寸bxh:3.1m×4.0m。
侧壁及顶板厚度为400mm,底板厚度为500mm。
一、抗震设防目标结构抗震设防目标为当遭遇低于本地区抗震设防烈度(7度)的多遇地震影响时,一般不致损坏或不需修理仍可使用;当遭遇本地区抗震设防烈度(7度)的地震影响时,构筑物受轻微损伤但短期内修复能恢复正常使用功能,结构整体处于弹性工作阶段;当遭遇高于本地区抗震设防烈度(7度)预估的罕遇地震影响时,主体结构不出现严重破损并可经整修恢复使用,结构处于弹塑性工作阶段。
二、抗震设计方法1.构筑物的规则性构筑物的平面和竖向布置在满足工艺要求的前提下尽可能规则、对称,质量分布和刚度变化趋于均匀,相邻各部分间刚度平缓过度变化。
对于体型复杂的构筑物,设置抗震缝将其分成若干较为规则的结构单元;设置防震缝有困难时,对结构整体进行抗震计算,针对薄弱部位,采取有效的抗震措施。
2.结构体系设计①主体结构型式均设计为现浇钢筋混凝土结构。
②所有构筑物均具有明确的计算简图和合理的地震作用传递路线。
③部分结构或构件损坏时,不致导致整个结构体系丧失承载能力。
④同一结构单元具有良好的整体性,对局部削弱或突变形成的薄弱部位,设计采取加强措施。
⑤合理选择混凝土结构构件截面尺寸及配筋,按照弯曲先于剪切破坏、钢筋屈服先于混凝土压溃、构件先于钢筋锚固破坏的原则进行设计。
⑥构件节点的承载力不低于连接构件的承载力。
⑦同一结构单元的构筑物不设置在性质截然不同的地基土上,原则上不混用天然地基和人工地基,当无法避开时,设计采取设置变形缝或加设褥垫层等措施避免震陷发生。
地下室结构的抗震设计分析
![地下室结构的抗震设计分析](https://img.taocdn.com/s3/m/8ad9c92eb9f3f90f77c61bd1.png)
地下室结构的抗震设计分析一、几种主要的地下结构抗震设计方法1、静力法。
把地震作用当作等效的静力荷载进行抗震计算。
它通常应用于地下管线、洞道的横截面抗震设计,它把地震时的土压力和结构物以及结构物以上覆土层作为外力考虑。
这种方法的缺陷在于没有考虑土层与结构各自的振动特性及其相互间的关系。
2、反应位移法。
70年代,日本学者从地震观测入手,提出了地下线状结构抗震设计的反应位移法。
其基本原理就是用弹性地基上的梁来模拟地下现状结构,把地震时地基的位移当作已知条件作用在弹性地基上,以求解在梁上产生的应力和变形,从而计算地下结构(隧洞、管道、竖井等)地震反应,公式可以简化为拟静力计算公式,K{U}=Ks{Ug}。
式中的矩阵K包括地下结构的刚度Kt和地基抗力Ks。
本方法的关键是确定地基变位{Ug}和抗力系数Ks,通常将Ks取为对角阵,则Ks相当于文科尔弹簧常数或地基土介质的弹簧常数。
这种方法的理论基础是基于地震时支配地下结构地震反应的地基变形而不是结构物的惯性力。
近年来,大多数地下结构,尤其是地下管线都把这种方法作为其抗震设计方法。
但是,这种方法把不规则地震波的传播看作为同一周期和同一方向的地震波,从而与实际相去甚远;另外该法只适用于线形地下结构的抗震研究,用于大断面地下结构的抗震分析时需要进一步探讨、完善和修改。
3、动力反应分析法。
主要适用于结构物形状和地质条件比较复杂时的地下结构抗震反应分析。
它是采用有限元理论,将地震记录直接输入结构模型求得结构的动力反应。
这种方法不仅可以求得结构受地震作用时反应的最大值,而且也可以观察到结构反应的全过程,同时也使结构的弹塑性反应分析成为可能。
动力反应分析法又可细分为两种:一种是考虑土和结构的相互作用;另一种是不考虑土和结构的相互作用。
前者将土与结构当作由一定的边界条件联系起来的整体系统来考虑,后者即不考虑结构的存在,把自由场的地震位移反应当作相应的结构地震位移反应。
这种方法适用于任意的地下结构类型,同时考虑地基土的具体性质和结构的非线性,缺点是应用不便,难以得到规律性的结论,且其结果需要得到实验或理论解析的验证。
框架式地下建筑结构的抗震性能探析
![框架式地下建筑结构的抗震性能探析](https://img.taocdn.com/s3/m/dbf3e67ef242336c1eb95eec.png)
地 下 结 构 特 点 的 抗 震 分 析 方 法 日益 受 到 重视 .近 年 来 取 得 了
L 0 W C A R B 0 N Wo R L D 2 o i 4 3
建筑 ・ 节能
框 架 式 地 下建 筑 结 构 的抗 震 性 能探 析
韩 冬( 安徽省宿州市建 筑勘察设 计院, 安徽 宿州2 3 4 0 0 0 )
【 摘 要】 本文根据 框架式地下建筑结构 的结构 设计说 明, 框架式地下建筑结构抗 震设计方法的分析 , 对框架式地下建 筑结 构抗 震方面做 出研
框 架 式 地 下 建 筑结 构 在 地 震 力作 用 下 。 因为 建 筑 周 围的
地震反应 。 地 震 通 常 以地 震 波 形 式 传 播 地 震 的 能 量 。 在 地 震 波 幅 度 相 应 的 确 定 地 基 弹 性 常 数 。而 后 为 求得 相 应 的 变 为要 在 自基 岩 传 到 场 地 时 , 地 基 的 土壤 介 质 就 会 在 地 震 波 作 用 下 . 产 孔 洞 各 个 方 向 上施 加 均 布 的 荷 载 .这 样 可 以求 得 地 基 抗 力 系 生运动 。 土壤 介 质 会 将 运 动 形 式 传 递 到 框 架式 的 地 下 结 构 。 如 数 , 再 讲 地 基 抗 力 系数 换 算 成 弹 簧 常数 。
地层 的 约 束 , 即 使 发 生 地 震 其 震 害程 度 也相 对较 轻 。 然 而 。 随
着地 下 空 间 的 开发 和 地 下 结 构 建 设规 模 的 不 断 扩 大 。地 下 结
地下结构工程抗震的研究现状及其分析方法
![地下结构工程抗震的研究现状及其分析方法](https://img.taocdn.com/s3/m/54287a02cc175527072208db.png)
地下结构工程抗震的研究现状及其分析方法摘要随着地下工程的大量兴建和地震自然灾害的频发,地下结构工程的震害问题越来越受到人们的重视。
文章根据地下结构工程抗震的研究背景,对国内外在隧道及地下工程抗震减震研究分析方面的成果进行了归纳总结,指出了各自存在的优势及局限性。
最后简单阐述了地下结构抗震反应的特点,结构破坏的主要特征及提高结构抗震的措施,并提出了自身对今后该领域研究发展方向的看法与思考。
关键字:地下结构,抗震,现状研究,分析方法1 研究背景地震是自然界一种常见的自然灾害。
过去,由于地下结构数量和规模的限制,其震害事例较少,加之地下结构受到周围地层的约束,即使发生地震其震害程度也相对较轻。
因此人们普遍认为地下结构有较好的抗震能力,在地震作用下不易遭受破坏,故地下结构的抗震研究长期未得到重视。
然而,随着地下空间的开发和地下结构建设规模的不断扩大,地下结构也相继出现了各种震害。
1923 年日本关东7. 9 级大地震,震区内116 座铁路隧道,有82 座受到破坏;1952 年美国加州克恩郡7.6 级的地震造成南太平洋铁路的四座隧道损坏严重,1978 年日本伊豆尾岛发生7.0 级地震,震后出现了横贯隧道的断裂,隧道衬砌出现了一系列破坏。
特别是1995 年,日本阪神大地震对神户市的地铁线路造成严重破坏,它也是世界范围内大型地下结构遭受最严重破坏的首例。
阪神地震给地铁结构造成的严重破坏及由此带来巨大的生命和财产损失,引起了世界各国对地下结构抗震设计和研究的重视。
我国地处地震带之间,地震活动频繁。
1999 年9 月21 日,我国台湾省台中地区发生了里氏7 . 3 级地震,台中地区57 座山岭隧道有49 座受到不同程度的损坏;200 8 年汶川特大地震中,根据四川省交通厅公路规划勘察设计研究院的调查统计,四川地区共有56 条隧道受到不同程度的损坏,损坏程度如图所示:[1]图1 地震中公路隧道受损评估统计结果根据国内外学者大量的研究结果,地下结构震害类型及原因可归纳为以下四类[2-3]: 第一类是由断层所引起,造成地层的错动和位移,致使地下结构遭到严重破坏。
建筑结构抗震性的优化设计与分析研究
![建筑结构抗震性的优化设计与分析研究](https://img.taocdn.com/s3/m/626870c96429647d27284b73f242336c1eb930f7.png)
建筑结构抗震性的优化设计与分析研究随着科技的发展和人们的需求不断提高,建筑结构抗震性的优化设计和分析研究变得越来越重要。
在地震频繁的地区,抗震是一项至关重要的工作,可以保障人们的生命财产安全。
本文将探讨建筑结构抗震性优化设计的关键因素和分析方法。
一、材料的选择与使用建筑结构的抗震性能很大程度上取决于所使用的材料。
钢材、混凝土、木材等材料在抗震性能方面具有各自的特点。
若要进行抗震性能的有效设计,首先需要根据建筑的类型和用途选取合适的材料。
在设计过程中,合理使用高性能材料和先进技术也是提高抗震性能的重要途径。
例如,使用抗震强钢材可以提高结构的耐震性能,利用纤维增强复合材料可以增加结构的延性,同时可以减小结构的自重。
二、结构形式的优化结构形式的优化是提高建筑抗震性的重要手段之一。
多种结构形式具有不同的抗震性能。
传统的框架结构、剪力墙结构以及新兴的核心筒结构等都有着各自的特点。
在进行结构设计时,需要根据地震烈度、建筑高度和结构质量等多种因素综合考虑,选取最适合的结构形式。
此外,合理采用隔离、能量耗散等措施也能提高建筑的抗震能力。
三、抗震设计的分析方法在进行建筑抗震设计时,需要进行大量的结构分析。
常用的分析方法有静力分析、动力分析和非线性动力分析等。
静力分析是一种较为简单的分析方法,可以用于初步评估结构的抗震能力。
动力分析和非线性动力分析更为精确,可以模拟真实的地震波进行分析,得出结构的位移、加速度等参数。
通过这些分析数据,工程师可以得出结构的强度、刚度等重要参数,从而进行抗震设计和优化。
四、地震对建筑的影响地震是建筑抗震性能的重要评价标准。
地震波对建筑的力学响应会导致结构的位移、应力等发生变化。
理解地震对建筑的影响有助于进行抗震设计和分析。
地震波的频率和幅度是影响建筑结构抗震性能的重要因素,地基的土质和地震波的传播路径也会对建筑产生重要影响。
因此,在进行抗震设计时,需要综合考虑地震特性、建筑特性和结构特点等因素,以确保建筑可以在地震中保持完整并降低破坏程度。
地下建筑结构抗震性能分析
![地下建筑结构抗震性能分析](https://img.taocdn.com/s3/m/6ba36fee647d27284b7351f5.png)
地下建筑结构抗震性能分析【摘要】随着经济的不断发展和城市化的不断推进,我国对于地下建筑结构抗震性的要求越来越高。
虽然与地上建筑建筑的结构相对比,地下建筑结构的抗震性能比较优越而且震害比较少,但是我国的地下建筑结构的抗震设计理念与西方的一些发达国家相比较还处在比较落后的阶段,还有很多不完善的地方。
本文将对地下建筑结构的抗震性能进行深入的研究和分析,以期能够引起更多的科技人员关注地下建筑建构的抗震性能【关键词】地下建筑;抗震性能;分析改革开放以来,国家更加重视对地下建筑的扩大。
这样一来,虽然地下建筑得到了有效的发展,但同时也出现了不同程度的设计问题,特别是地下建筑结构抗震性能的问题。
大多数的科技设计人员往往忽视了地层在变形和位移的过程中会导致地下建筑结构发生改变,这一重要实际问题[1]。
因此对地下建筑结构的抗震性能进行仔细的分析非常有必要,我们在地下建筑结构的设计中要充分重视对抗震设计的问题,以此来减少地震带来的灾害。
一、地下建筑结构的概述以及抗震的现状(一)类型分析目前我国的地下建筑根据功能可以分为以下几类:仓储建筑、防护建筑、建筑综合体、地下工业建筑、居住建筑、交通建筑和公共建筑等。
如果根据空间的形状可以分为长线性地下建筑和空间性地下建筑。
如果根据结构的类型可以分为连续性、地道式、沉井式、浅埋式和附建式。
(二)特点分析地下建筑结构是地下结构的一个分支,大体上可以描述为在土层间或者岩层间建造的建筑物和构筑物。
与地面的结构相比较,地下建筑结构有一定的特点,具有不易受外界干扰、自然保护能力较强、地质状况影响较大、施工的条件独特并且需进行通风、防潮、防排水和照明等处理。
(三)抗震现状我们一直以为地下建筑拥有比较优越的抗震性能,但是依据这些年的地震灾害,我们发现,由于受到地震的强烈干扰,地下建筑也会受到严重的损坏。
我们知道地面结构和地下结构振动的特点有着很大的不同,通过对地下结构的抗震分析,可以有效保证地下建筑的质量。
地下建筑结构三维抗震简化计算方法研究
![地下建筑结构三维抗震简化计算方法研究](https://img.taocdn.com/s3/m/2fc4a2ff7c1cfad6195fa730.png)
跨 的结 构模 型进 行计 算 。当地 下 结构 的纵 向为某
一
证 该方 法 的可 靠性 和适 用性 。
确 定 长度 时 ,需要 将 荷 载作 用 于模 型 的全 部长
1 三维抗 震 简化 计算 方 法的提 出 地下 结构 全 部埋 置 于 土 体之 中 ,在 地 震作 用
关键 词 地 下 建 筑 结 构 ;抗 震 计 算 :反 应 位 移 法 :弹 簧 系数 文 献 标 识 码 :A 中 图 分 类 号 :T 1 U9
《 建筑 抗震 设 计规 范 》 ( B 0 1 - o o Ⅲ G 5 0 2 l ) i 中规 定 ,对 于周 围地 层分 布均 匀 、规 则且 具 有 对 称轴 的纵 向较 长 的地 下建 筑 结 构 ,可 选 择平 面 应 变分 析 模 型并 采用 反应 位 移 法或 等 效 水平 地 震 加 速度 法 、等 效 侧力 法 计算 结 构 的地 震 反应 ,除 此 之外 的地下 结 构及 长 宽 比和 高 宽 比均 小 于 3的 地
Fe b. 2 O 2 1
文章 编 号 :1 0 — 8 2 2 1 ) 1 0 1 0 0 8 3 1 (0 2 0 — 0 — 4
地下建 京 路 桥 瑞 通 养 护 中心 有 限 公 司 十 九 处 ,北京 1 1 0 ) 北 0 3 0
生变 形 .但也 充 当 了边 界条 件 的作 用 限制 了结 构 的变形 。因此 。地 下结构 与地 面结 构在 结 构体 系上 最根 本 的 区别可 以归 纳 为作 用 在结 构上 的荷 载 和 约束 条件 不 同 。只要 可靠 的假定 地 下结 构 受 到 的地 震 荷载 .合 理 的 简化 土体 与 结构 之 间 的约 束 条件 。就可 以较 为准 确 的得 到 地 下结 构在 地 震
浅谈地下建筑的结构防震设计
![浅谈地下建筑的结构防震设计](https://img.taocdn.com/s3/m/6d32d8f5b52acfc788ebc9ee.png)
浅谈地下建筑的结构防震设计随着全世界人口的增长以及社会经济的发展,地上建筑物、交通设施等已经不能满足人类的使用要求,大力发展地下结构已是大势所趋。
近年来,地下结构在能源交通、通讯、城市建设和国防工程等方面得到广泛的应用,它对提高城市综合抗灾能力和缓解城市诸多矛盾方面起到了积极作用。
1地下建筑结构的破坏特征分析地震对于地下结构造成的震害,基本上可以分为两类:一类是由于断层所引起,造成地层的位移和错动,致使隧道遭到严重破坏,这里也包括地震引起的砂土液化、软土震陷等其他不稳定因素造成的大片土壤的滑移。
另一类是由地震引起的振动,土壤在地震中不丧失整体性,地层中产生的位移和地震力,作用到结构上,使结构产生应力和变形。
地下结构的震害多发生在地层条件有较大变化的区域,如地层由硬质到软质的过渡地带,或由挖土到回填土的过渡地带在这些区域内,由于地质条件或地形的变化,地层振动及位移响应也有较大不同,因而在其中产生大的应变,使地下结构遭受破坏。
若某一地区地层较为均匀,即使地震的烈度较大,其中的地下结构也往往会较为安全,这一点不同于地面结构。
在结构断面形状和刚度发生明显变化的部位也容易发生破坏。
因此地下结构与竖井、楼房等的结合部,地下结构断面发生突变处,地下与地面结构的交界处如隧洞的进出口部位,隧洞的转弯部位及两洞相交部位,均为抗震的薄弱环节。
地下结构与断层、软弱带相交的部位等在地震时均易造成破坏。
2地下建筑结构的抗震施工要求分析2.1使建筑物具有抗震能力地震灾害主要是由于工程结构物的破坏而造成的。
因此,加强工程结构抗震设防,提高现有工程结构的抗震能力是减轻地震灾害的重要措施之一。
地下建筑工建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计,并按照抗震设计进行施工。
抗震设计是根据设防要求和规范进行的,而施工要根据设计进行。
抗震设计与施工是减轻地震灾害的重要措施。
良好的抗震设计应尽可能考虑下述原则:选择坚硬地;结构体形要均匀规整;提高结构和构件的强度和延性;设计多道抗震防线;防止脆性和失稳破坏。
地下建筑结构实用抗震分析方法研究
![地下建筑结构实用抗震分析方法研究](https://img.taocdn.com/s3/m/5796b344ba68a98271fe910ef12d2af90242a8e8.png)
地下建筑结构实用抗震分析方法研究1. 本文概述随着城市化进程的加速,地下空间开发和利用成为解决城市土地资源紧张、缓解交通拥堵、提高城市综合防灾能力的重要途径。
地下建筑结构由于其特殊的地理位置和复杂的受力环境,在地震作用下往往表现出与地面结构截然不同的动力响应特征。
如何确保地下建筑结构在地震中的安全性和可靠性,成为工程界和学术界关注的热点问题。
本文旨在系统研究地下建筑结构的实用抗震分析方法。
通过文献综述,对现有地下结构抗震分析的理论和方法进行梳理,明确当前研究的主要进展和存在的问题。
接着,基于地震工程和地下结构工程的基本原理,提出一种适用于地下建筑结构的抗震分析新方法。
该方法将综合考虑地下结构的几何特性、材料性质、地层条件以及地震动特性,通过数值模拟和模型试验相结合的方式,对地下结构的地震响应进行深入分析。
本文还将探讨地下建筑结构抗震设计的关键参数,包括结构刚度、阻尼比、土结构相互作用等,并分析这些参数对地下结构抗震性能的影响。
结合具体工程案例,验证所提出抗震分析方法的实用性和有效性,为我国地下建筑结构的抗震设计提供理论依据和技术支持。
总体而言,本文的研究成果将有助于提高地下建筑结构在地震作用下的安全性和可靠性,为地下空间的合理开发和利用提供科学指导,具有重要的理论意义和实际应用价值。
2. 地下建筑结构的特点及抗震分析难点地下建筑结构通常位于地面以下,其设计和建造需要考虑到地质条件、水文条件、地下空间利用等多种因素。
这些特点使得地下建筑结构的抗震分析面临着一系列独特的挑战。
复杂的地质条件:地下建筑结构需要适应不同的地质环境,包括土层的类型、地下水位、土壤的承载能力等。
这些因素直接影响结构的稳定性和抗震性能。
空间限制:地下空间的利用受到地面建筑和周围环境的限制,设计时需要充分考虑空间的有效利用和安全性。
施工难度:地下建筑结构的施工通常比地面建筑更为复杂和困难,需要特殊的施工技术和设备。
与地面建筑的相互影响:地下建筑结构与地面建筑之间存在相互影响,需要考虑地面建筑对地下结构的荷载传递和地下结构对地面建筑的影响。
结构工程抗震分析
![结构工程抗震分析](https://img.taocdn.com/s3/m/f7ff7cbe951ea76e58fafab069dc5022aaea461d.png)
结构工程抗震分析地震是地球上常见的自然现象之一,对人类社会造成了严重的威胁。
为了确保建筑物在地震中能够保持稳固并保护人们的生命财产安全,结构工程抗震分析成为了建筑设计中的重要环节。
本文将就结构工程抗震分析的背景、方法和案例进行详细探讨。
一、背景地震是由于地壳内部的构造运动产生的,它可以导致地表的振动,进而对建筑物和人员造成破坏。
地震的破坏性与建筑物本身的结构特点密切相关。
因此,在设计过程中进行抗震分析是至关重要的。
二、方法1. 地震波分析法地震波分析法是应用广泛的一种抗震分析方法。
它通过将地震波作为输入信号,对结构进行动力响应分析,以评估结构在地震荷载下的性能。
该方法需要考虑结构的动力特性、地震波参数以及结构的非线性行为等因素。
通过对结构的动力响应进行模拟和分析,可以估计结构在地震中的受力情况,为结构的设计和改进提供依据。
2. 弹性静力分析法弹性静力分析法是一种常用的简化方法,适用于对刚性或半刚性结构的抗震性能进行初步评估。
该方法假设结构在地震荷载下的响应仅受弹性力的控制,可以通过应力和变形的平衡方程来计算结构的响应。
虽然该方法不考虑结构的非线性性质,但在一些简单结构的抗震设计中仍然具有一定的实用性。
三、案例分析1. 高层建筑抗震设计高层建筑由于其特殊的形态和结构,对于地震的抗力要求更高。
在高层建筑的抗震设计中,常采用地震波分析法进行性能评估。
通过对结构钢筋混凝土核心筒的布置和加固等措施,提升建筑物的整体抗震能力。
此外,还需要在建筑物的设计与施工过程中考虑抗震措施,如采用抗震连接件、提高结构的顶部和底部刚度等。
2. 桥梁抗震设计桥梁是交通运输的重要枢纽,其抗震能力直接关系到公共安全。
在桥梁抗震设计中,需要综合考虑结构的刚度、强度和动力性能等因素。
通过采用合适的横向和纵向连接形式,选择适宜的结构材料和构造方式,以及进行合理的减震设计,可以提高桥梁的抗震能力,减少地震造成的损害。
四、总结结构工程抗震分析是建筑设计中的重要环节,能够提供对结构在地震作用下的响应评估。
探析地下建筑结构的抗震性能设计
![探析地下建筑结构的抗震性能设计](https://img.taocdn.com/s3/m/e99c6ed75fbfc77da269b186.png)
探析地下建筑结构的抗震性能设计摘要:由于地下结构一直被认为有较好的抗震性能,所以对其抗震的理论研究较少,实际工程中采取的抗震措施仅仅停留在经验阶段。
本文主要归纳总结了目前地下结构抗震措施和理论分析方法。
关键词:地下建筑结构、抗震、减震、措施Abstract: due to the underground structure was thought to have a good aseismic performance, so the study of the theory of the seismic less, in practical engineering anti-seismic measures taken only stay in the experience stage. This paper mainly summarizes the current underground structure seismic measures and theoretical analysis method.Keywords: underground architectural structure, seismic, shock absorption, the measures地震对建筑物的影响有两个方面,即由于地震动使大地发生位移后,在建筑物上产生了附加的力和位移。
无论是地上结构还是地下结构,要使地震对结构本身的使用功能影响最小,均需要从这两个方面来考虑采取具体的措施和方法。
目前,对地上结构抗震的研究比较多,其理论也比较成熟,并在实际工程中得到大量应用,同时取得了丰富的成果。
地下结构由于受到周围岩体或土体的约束,一直被认为具有良好的抗震性能(相对于地面结构而言),因而在很长时期内,对待地下结构的震害问题远不如地面结构那样受到重视,这就造成了对地下建筑结构抗震的研究相对较少。
而在历次的大地震中,都有地下结构遭遇破坏的报道,并且震害往往不易发现和修复困难,所以其抗震理论需进一步研究和探讨。
关于框架式地下建筑结构的抗震研究
![关于框架式地下建筑结构的抗震研究](https://img.taocdn.com/s3/m/8cb49ba5caaedd3383c4d3fc.png)
关于框架式地下建筑结构的抗震研究摘要:随着国内经济的快速发展,各项科学技术在实验的过程中,都取得较大成果。
在很多方面推动人类文明进步的同时,引发了一系列相关的问题,比如人口的急速加剧、环境的不断恶化、资源短缺等等,这一系列的问题间接或直接的引发地震、海啸、全球气温变暖、土地沙漠化等灾害的发生。
充分利用城市的地下空间来缓解日益严峻的土地资源问题,成为国家对城市基础设施现代化的有效途径。
因此,加强地下建筑结构的抗震程度,成为国家和社会相关科研学者关注的焦点之一。
关键词:地下框架结构;抗震研究;策略;近些年来,随着全球人口加剧增长,致使全球气温变暖、地震频发的自然灾害的产生。
目前,充分利用城市地下空间成为全球城市发展的的重心,而地震又是自然界中经常出现的自然灾害,随着地下空间和结构的不断开发利用,地下结构的数量和规模的构建之间存在的矛盾愈发升级,逐渐引发出很多类型的震害,因此,注重地下框架结构抗震能力设计,降低地震对建筑的危害成为国内城市基础设施发展的重要途径之一,是国家走可持续发展道路的重要基石。
一、加强地下框架结构抗震度的必要性地下建筑对于自然界中的各种灾害在一定程度上具备较强的防护能力,尤其在抗震、防火、防毒、防风、防洪等方面的作用尤为显著,比地面建筑的生存更具有优势。
地下建筑和地面建筑相比,地下建筑具有较好抗震性能,其表现在一下几个方面:在地震波水平力的作用下,地面建筑的上部分随着地震震动而产生横向振动,建筑的高度越高,振动的幅度就越大,更容易扩大震害的程度,而地下建筑的周围被岩石和土质包围,限制地下建筑产生位移的可能,无法为地下建筑结构提供有限的地震抗力,因此,地下建筑的破坏程度较轻于地面建筑[1]。
另外,地震发生时,其地震波是由地表传播、扩散,所以震源距离地表越近,地震的强度和烈度越强,根据国内相关调查表明,当地表的震度达11度时,450米深处的地震烈度已降为7度,由此可见,地下建筑埋设深度越深,抗震性能越高,在一定程度上保障地下框架建筑的稳定性和人员的安全性。
地下结构抗震减震措施与研究方法探讨
![地下结构抗震减震措施与研究方法探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/c5faf34602d276a201292e95.png)
地下结构抗震减震措施与研究方法探讨摘要:随着国家不断的发展,地下结构建筑工程也越来越多,对地下结构抗震减震的设计和研究也逐步向前。
长期以来地下结构就被认为是具有较好的抗震性能的工程结构,但由于地下结构环境复杂,土质形式多样,且国内对地下结构抗震减震的研究较少,因此在实际工程中,抗震减震措施仅仅停留在初步阶段。
本文通过地震对地下结构的影响因素分析和探讨,做抗震减震的具体措施和研究方法。
关键词:地下结构;抗震减震;分析研究由于地下结构周围有岩体或土体的约束,因此相对于地面结构而言,其抗震能力和减震能力相对较强,这也就造成人们对地下结构的抗震减震情况研究较少。
近年来,随着地震不断发生,许多地下结构也遭受到了地震的破坏,且相对于地面结构而言,被破坏的地下结构往往修复起来更加困难且不易察觉。
为此专家和相关人员对地下结构的抗震减震研究,逐渐增多,理论也逐渐趋于成熟,并且在实际地下结构工程中得到广泛应用。
目前为止,国内外对建筑抗震减震的具体措施主要包括两种。
一种是通过减少地震动输入来降低地震对建筑物的影响。
另外一种是通过改变建筑物的结构和性能来使建筑物应对地震情况的发生。
1.地下结构地震反应特点地下结构在遭遇地震时产生的后果与地面结构遭遇地震时所产生的后果有本质区别[1]。
通过大量的实验和数据信息表明,地下结构之所以要比地面结构的抗震减震能力强主要是因为地下结构周围的岩石和土质的作用。
相对于地面建筑结构而言,地下结构可通过岩石和土壤达到有效的减震效果。
当地震波场大于地下结构尺寸时,地震对地下结构以及周围的岩石几乎没有影响。
且由于地下结构的尺寸较长,所以在震动时沿结构纵向各点的向位差别明显从而降低震动给地下结构带来的影响。
2.影响地下结构抗震的主要因素(1)不确定性的地面运动。
地震是一种突发性的难以预测的自然灾害,其运动或移动方式也毫无任何规律可言,复杂程度也无以言表,无论是对于建筑结构还是人们的生命安全和财产安全都会造成极大的危害。
建筑结构的抗震性能研究
![建筑结构的抗震性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/806128aa18e8b8f67c1cfad6195f312b3069eb78.png)
建筑结构的抗震性能研究地震是一种自然灾害,常常给人们的生命和财产安全带来巨大威胁。
在地震多发且地震烈度较高的地区,建筑结构的抗震性能显得尤为重要。
因此,对建筑结构的抗震性能进行深入研究,有助于提高建筑的抗震能力,减少地震灾害造成的损失。
一、抗震性能的评估抗震性能的评估是研究建筑结构抗震能力的重要手段。
评估的指标主要包括结构的刚度、强度、耗能能力和位移能力等。
刚度是指结构抗震能力与初始刚度的比值。
在地震时,结构刚度越大,振动越小,抗震能力越强。
强度是指结构在地震荷载作用下的承载能力。
强度越高,结构的抗震能力越强。
耗能能力是指结构在地震过程中吸收和耗散地震能量的能力。
位移能力是指结构在地震作用下发生形变的能力。
评估方法主要有模拟分析、实验研究和观测研究等。
模拟分析是基于数值计算方法,通过建立结构模型,分析结构在地震荷载下的反应。
实验研究是通过对实际建筑模型进行地震试验,获取结构在地震作用下的实际反应。
观测研究是通过地震事件后对建筑结构的现场观测和调查,了解结构在地震中的表现。
这些方法可以相互结合,互相验证,得出更加准确可靠的结果。
二、抗震设计的原则抗震设计是为了提高建筑结构的抗震能力而进行的设计活动。
抗震设计的基本原则包括强度原则、刚度原则、耗能原则和位移控制原则。
强度原则要求能够在地震过程中充分发挥结构的载荷承载能力,使结构不会发生塑性破坏。
刚度原则要求结构具有足够的刚度,通过刚度提高结构的自振周期,减小地震作用下的结构响应。
耗能原则要求结构能够吸收和耗散地震能量,减小地震荷载对结构的影响。
位移控制原则要求结构的位移变形控制在可接受的范围内,以确保结构的安全性和可用性。
在抗震设计中,还需要考虑土壤的作用。
土壤对建筑结构的影响是复杂的,包括地震波的传播、反射和折射等。
因此,在设计中需要充分考虑土壤特性,选择合适的基础形式和地基处理方式。
三、抗震设计的方法抗震设计的方法主要有等效静力法、抗震反应谱法和时程分析法等。
建筑结构抗震性能分析与抗震设计方法研究
![建筑结构抗震性能分析与抗震设计方法研究](https://img.taocdn.com/s3/m/8379fd08e418964bcf84b9d528ea81c758f52eb0.png)
建筑结构抗震性能分析与抗震设计方法研究1. 引言地震是一种自然灾害,具有破坏性和不可预测性。
为了保护人类财产和生命安全,建筑结构的抗震性能分析与抗震设计方法的研究变得至关重要。
本文旨在探讨建筑结构抗震性能分析的关键问题,介绍常用的抗震设计方法,并分析其优缺点,以期为建筑结构的抗震设计提供有效的指导。
2. 建筑结构抗震性能分析的关键问题建筑结构抗震性能分析旨在评估结构在地震作用下的响应,包括结构变形、应力和损伤程度。
以下为建筑结构抗震性能分析的关键问题:2.1 结构的受力性能分析通过受力性能分析,可以确定建筑结构在地震作用下的变形和应力情况。
常用的分析方法包括静力分析、动力分析和非线性分析等。
2.2 结构的耗能性能分析结构的耗能性能是指结构在地震作用下能够吸收和耗散能量的能力,从而减轻地震对结构的影响。
常用的耗能装置包括阻尼器、摆锤和耗能支撑等。
2.3 结构的破坏性能分析结构的破坏性能分析是为了评估结构在地震作用下的破坏程度,包括局部破坏和全局破坏。
通过破坏性能分析,可以确定结构的失稳性和破坏模式。
3. 常用的抗震设计方法为了提高建筑结构的抗震性能,人们常常采用一些抗震设计方法,以增强结构的抗震能力。
以下为常用的抗震设计方法:3.1 强度抗震设计方法强度抗震设计方法的基本原理是通过增加结构的强度,使其能够承受地震作用所带来的巨大力量。
常见的强度抗震设计方法包括配置钢筋和预应力设计。
3.2 刚度抗震设计方法刚度抗震设计方法的基本原理是通过增加结构的刚度,减小结构的变形,从而降低地震对结构的影响。
常见的刚度抗震设计方法包括增加框架柱的截面尺寸和梁柱节点的刚度。
3.3 隔震抗震设计方法隔震抗震设计方法的基本原理是通过隔震系统将建筑结构与地面隔开,从而减小地震的作用。
常见的隔震抗震设计方法包括基础隔震和液体阻尼器。
4. 分析与讨论以上介绍了建筑结构抗震性能分析的关键问题和常用的抗震设计方法,下面将对这些方法进行分析和讨论。
浅谈地下建筑结构抗震性能
![浅谈地下建筑结构抗震性能](https://img.taocdn.com/s3/m/81fbed36d5bbfd0a78567337.png)
浅谈地下建筑结构抗震性能关于地下建筑的抗震性能的分析和抗震简化计算方法的探讨起步较迟,在日本神户1995年地震发生之前,人们对地下建筑结构向来缺乏抗震设计。
这是由于地下建筑结构不同于普通地面建筑结构,地下建筑结构受到围岩的的约束作用,在地震时并没有明显的自震特性表现出来。
这是因为地下建筑结构的动力响应主要受到围岩介质的相对变形的影响,而与此同时地下建筑结构对围岩介质也会产生相对的作用,从而形成土——结构相互作用的现象。
人们对地下建筑结构的抗震性能缺乏了解和认识,对地下建筑的抗震性能也不够关注。
直到近些年,关于地下建筑结构关于抗震方面的研究才逐渐兴起,慢慢形成规模。
下面本文就将简单的对地下建筑结构的抗震性能分析与抗震简化计算方法进行一些探讨。
一、地下建筑结构抗震性能分析对于地下建筑结构,建筑结构土层的厚度和建筑所处地理位置的岩层种类等都对地下建筑结构的抗震性能产生影响。
具体说来以下几个的方面因素都会影响到地下建筑的抗震性能。
本文通过假设土体与结构在地震作用下变形协调为基础,通过建立三维地下建筑结构有限元单元整体分析模型,利用ABAQUS这一软件分析地下建筑结构在地震单种工况作用下的抗震性能。
与此同时,对地面结构也同样的建立三维整体有限元模型,比较得出地下建筑结构与之存在的差异,从而研究出土层厚度、围岩性质等因素对地下建筑结构地震响应的影响。
通过模型分析,我们可以得出这样的一些结论。
1、地下建筑结构的埋深对其抗震性能有显著的影响。
这是因为,在一定的范围内,如果地下建筑结构的埋深越深,地下建筑结构的结构内力就会越大,同时地下建筑结构的侧移也会变大。
但当地下建筑结构的埋深突破了这个范围,地下建筑结构的结构内力和侧移受到建筑结构埋深的影响会逐渐变小,甚至埋深的深度对地下建筑结构的结构内力和侧移的影响呈反向的。
2、地下建筑结构所处的围岩性质对地下建筑结构的抗震性能有着直接的影响。
地下建筑结构受到围岩的约束力因围岩的软硬而有所不同,如果围岩比较软那么其对地下建筑结构的约束力就相应的较弱,这就会导致地下建筑结构更易产生较大的变形,从而影响到地下建筑结构的抗震性能。
结构抗震与地下结构抗震探析
![结构抗震与地下结构抗震探析](https://img.taocdn.com/s3/m/08eb9af34bfe04a1b0717fd5360cba1aa8118c96.png)
结构抗震与地下结构抗震探析摘要:随着经济社会的不断发展,人们不仅看重建筑的美观度、实用度,同时也对建筑的抗震性能具有更高的要求。
在建筑中,特别是高层建筑,其整体结构设计离不开抗震设计的相关内容。
不论是在设计建筑结构,亦或是在涉及地下建筑设施时,都需要结合抗震综合考虑,进而保证地下结构具备一定的抗震能力。
基于此,本文将探讨结构抗震与地下结构抗震。
关键词:结构抗震;地下结构抗震;建筑引言:随着经济社会的进一步发展,人们在物质生活有所满足之后具有更高的要求。
就老建筑目前现状而言,缺点颇多,不仅具有较低的设计标准,而且也不能及时防御诸如火宅、地震等危险。
在老旧建筑中,"老龄化"的问题也是十分突出,这就导致建筑结构方面存在极大的安全问题。
目前,不论是国家,亦或是社会各界,都对建筑物的抗震性能予以高度关注。
因此,即使是在地下结构中,也需要对地下结构抗震予以高度的重视,分析起目前的具体情况,不断的提升抗震性能。
1、地下结构震害的特点通常在地下结构中,地下通道十分常见,是其重要的组成部分,一旦发生地震灾害,最先受影响的就是地下通道。
就目前的相关研究来看,在地震灾害中,地下结构主要有以下几种破坏形式:第一,洞门裂损。
在地震灾害中,由于地表摇动,容易导致隧道的洞门裂损,常出现翼墙开裂、端墙松脱等现象。
第二,风化程度较高、岩体不稳定的洞口脱垮塌破坏,如图1所示。
洞口岩体具有较差的自稳能力,如果发生较大的地震,势必会出现洞口破坏的情况。
图1 洞口脱垮塌破坏第三,衬砌开裂。
在地下结构的地震危害中,衬砌开裂的破坏形式十分常见。
就这种开裂形式的具体情况来看,其中也包含多种形式,比如环向开裂、纵向开裂等。
第四,衬砌错位破坏。
由于地震剪力其发生作用,导致相关建筑结构发生位移,而由于震感过于强烈,导致位移过大,因此往往会出现这种破坏。
2、地下结构震害的影响因素就地下结构的震害的具体情况来看,各种各样的因素都会对其产生影响。
结构抗震与地下结构抗震探析
![结构抗震与地下结构抗震探析](https://img.taocdn.com/s3/m/ce3b042fdf80d4d8d15abe23482fb4daa58d1dc9.png)
河南建材201812021年第4期结构抗震与地下结构抗震探析王晓敏宋蕾宋娇娇西安科技大学高新学院(710000)摘要:随着社会经济的不断发展,人们对建筑抗震性能的要求也越来越高。
建筑,尤其是高层建筑,其整体结构设计的主要内容就是抗震设计。
通常在设计地下建筑设施和建筑结构时,都需要考虑结构抗震、地下结构抗震以及综合性因素,以此确保地下结构具有优良的抗震性能。
基于此,文章主要围绕抗震功能,分析结构抗震与地下结构抗震。
关键词:抗震;结构抗震;地下结构抗震在社会经济不断发展的背景下,人们的生活水平也在不断提高,老旧建筑无论是在功能还是在设计上,已远远不能满足人们的使用需求;其不仅设计标准低,而且对危险的预防能力较弱,如地震、火灾预防等[1]。
此外,“老龄化”使得老旧建筑的结构功能逐渐降低,愈发凸显出结构方面的安全问题。
随着国家对建筑抗震性能提出了新的要求,原有建筑需要重新进行抗震鉴定,如不符合抗震要求,就需要对其进行加固改造,以保证建筑结构的安全性。
1地下结构震害的特点一般在地下结构中,地下隧道是最常见也是最主要的建筑设施,一旦发生震害,首当其冲被破坏的就是地下隧道。
根据现有的研究,地下结构通常在震害中有以下几种破坏形式:1)多发生于洞口岩体不稳定、风化程度较高地方的洞口边坡垮塌破坏[2]。
由于洞口岩体多为破碎状态,岩体自稳能力不高,而一旦发生地震,洞口处的地震作用又较强,因此洞口破坏是地下结构震害最常见的形式。
2)洞门裂损。
常见的有端墙松脱、拱圈开裂、翼墙开裂等现象。
3)多发于震中附近的围岩坍塌或衬砌坍塌。
此类破坏形式多发于软弱围岩;若发生地震,不是围岩、衬砌一起坍塌,就是衬砌发生坍塌。
4)衬砌开裂。
在地下结构震害中,这种破坏形式是最常见的。
衬砌开裂也有多种形式,如纵向或多方向开裂、底板开裂、环向开裂等。
5)衬砌错位破坏。
一般这种震害多发生于修建在断层破碎带上的地下结构中;受地震剪力作用,地下结构在其两个横截面上发生位移,若位移过大,就会发生此类破坏[3]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
对地下建筑结构实用抗震分析方法研究
摘要:在建筑科技迅速发展的当代,地上建筑结构的抗震理论日益成熟,相比
之下地下建筑结构抗震的研究相对滞后,也逐渐有人关注和深入研究地下建筑结
构的地震效应,对此领域也出现了仁者见仁智者见智的百家争鸣之态,每种理论
都有各自的立足点,当然也不乏不足之处待以完善。
本文就当下几种地下建筑结
构抗震的分析办法进行阐述和总结,希望可以带动更多的人对地下建筑结构的抗
震分析引发更深的思考。
关键词:抗震;地下建筑;周围土体
随着我国经济的迅速发展,地下结构工程也逐渐步入正轨,形成一套严密的
体系。
一般来说,地下建筑结构能避开地面结构的一些缺陷,例如外界环境影响
减弱,建筑的刚度也较大,这并不意味着地下结构工程可以永远避免地震等意外
的发生,并且由于目前国内对于地下建筑结构实用抗震策略研究的层次较浅或者
说研究成果较少,一旦发生地震,那么地下建筑将会受到巨大破坏,并且在灾后
也不能给出及时的补救办法,造成更大的财力人力损失。
因此,我们需要加强对这方面的研究,使地下建筑结构抗震的研究速度能够
跟上地下建筑工程的发展速度。
本文首先分析了近年来国内外抗震分析办法的发
展并对具体的方法做出阐释,同时研究了地下结构工程抗震反应的特点,结合这
两方面的内容,笔者提出了一些自己的想法,以期推进我国地下建筑结构实用抗
震研究进程献。
1.地下建筑结构工程地震特性
地震发生时,地下结构显示出来的特性主要有以下几点:首先,地下建筑结
构的振动应变和地震的加速度联系较小;其二,周围地基的约束会对结构的振动
产生很大影响,反之,地下建筑的振动对周围地基的影响较小;其三,地震发生时,地面建筑结构的各点相位差别不大,但是地下建筑结构的各点相位差别就会
比较明显;其四,虽然地下建筑结构和地面建筑结构和周围地基的相互作用都会
严重影响其动力反应,但是具体程度和方式都是不尽相同的;最后,地震波的入
射方向也会影响结构的变化,即使入射方向只改变一点,但对于地下建筑结构来说,其应力会有很大改变,变形严重。
2.地下建筑结构工程抗震分析方法
上文提到,目前国内关于地下建筑结构抗震的研究还不是很到位,因此,相
较而言,地面建筑结构的抗震理论更为丰富,而地下建筑结构的抗震分析办法也
是基于此提出来的。
在二十世纪五十年代之前,我们计算地下建筑结构的作用力
时一般运用静力理论,而在六十年代,有部分国家采用弹性理论来计算作用力。
此后关于地下结构抗震分析又有新的发现,接下来就对这些分析办法做出一定阐述。
2.1地震系数法
地震系数法是大森房吉在1899年提出来的一种分析方法,它以静力理论为基础,但是很明显,地震系数法对地下建筑结构的动力响应规律认识不是很到位,
没能较清楚地分析出地下建筑结构与地面建筑结构在面对地震时的不同反应特点,认为地下建筑结构和地面一样都会受到惯性力的作用,并且将惯性力作为地下建
筑结构受力的主要组成部分。
因为理论上的失误,我国早期采用地震系数法来进
行抗震设计的隧道,经过一定时间的使用,都出现了很大程度的损坏,尤其是成
昆线、成渝线等线路,在汶川大地震后都出现了大问题。
2.2等效侧力法
同样运用到静力理论的还有等效侧力法,它采用静载形式,然后计算结构内力。
龚成林认为等效侧力法只能适用于深层地基,因为其土层变形模量较其他地
基来说稍固定一些。
2.3自由场变形法
随着国内外学者对地下建筑结构抗震的研究不断深入,地震系数法的弊端也
逐渐显露了出来。
至二十世纪六十年代,有学者提出发生地震时,地下建筑结构
主要是受周围地基的作用力,而不是静力理论所指出的惯性力,基于这个发现,
自由场变形法被正式提出。
采用这个方法计算地震反应时,和地下结构相对应位
置的自由场需要产生变形相同的强制位移。
一些地下结构很快采用了这种抗震分
析办法,例如八十年代美国洛杉矶的地下铁道。
2.4土-结构相互作用系数法
土-结构相互作用法是目前美国地下建筑结构在进行抗震分析时最常采用的一
种方法,它是对自由场变形法的一种突破。
自由场变形法虽然解决了惯性力的问题,但它仍然存在一定缺陷,最明显的就是没有看到周围土体的变形与结构的变
形并不一致。
这种抗震分析理论运用的前提是要假设这两者的变形一致,但是实
际上,地下建筑结构的刚度远远比周围土体的刚度大,因此周围土体变形会受到
地下建筑结构的影响。
为了改善这一状况,Penzier等学者研究了地震时,地下结
构变形和周围土体变形相协调的地震观,并基于此提出了土-结构相互作用系数法,又叫柔度系数法。
2.5反应位移法
国内外学者在这个阶段明显意识到地面建筑结构和地下的不同,他们通过地
震灾害调查、实验研究验证和理论指导相结合等办法探究了地下建筑结构的动力
反应规律,发现地下结构在地震的作用下会对周围地基产生影响,地下结构的运
动方向、运动速度和运动位置会和土体运动同步。
由此,日本学者认为周围土体
的变形会对地下建筑结构的地震反应产生决定性影响,对于地下建筑结构刚度和
周围土体刚度不一致的问题,他们采用了地基弹簧定量来体现两者之间的相互作
用力。
最终,在多方面考虑结构与周围土体关系后,日本学者提出了反应位移法。
3.结束语
上面提到的五种抗震分析办法以地震灾害对地下建筑结构的影响调查为基础,并且都包含一定的假设或推理成分,因此这些方法在很大程度上不能完全契合实
际的地下建筑结构的动力反应特点。
此外,周围土体和地下结构之间的作用力也
给计算的精准度带来了很大的影响。
比如说,地震系数法不仅缺乏正确的认识,
而且形式较为简单,方法太过简单就会使计算产生误差。
再例如自由场变形法虽
然认识到了土层变形的重要性,在认识上有了一定进步,但是自由场变形不能完
全等同于地下结构变形,两者之间还是存在差异的,一旦忽视了这种差异,也会
造成计算的失误。
但是,总的来说,虽然他们目前的种种抗震分析办法还存在一定的不足,但
是随着国内外学者对地下结构的研究的不断深入,地下建筑结构抗震分析方法还
是会日趋完善的,我们也有理由相信未来地下结构抗震会到达一个新的高度。
参考文献:
[1]刘晶波,王文晖,赵冬冬.地下结构横截面抗震设计分析方法综述田.施工
技术,2010,39(6):91一95
[2]施仲衡.地下铁道设计与施工[州.西安:陕西科学技术出版社,1997.
[3]铁道部第二设计院.铁路工程设计技术手册一隧道[J].北京:人民铁道出版社,1978。