地铁地下结构横断面简化抗震设计方法对比
分析轨道交通工程地下车站结构抗震设计
分析轨道交通工程地下车站结构抗震设计摘要：当前交通拥堵问题已经成为制约我国进一步发展的主要影响因素之一，通过开展轨道交通工程能够有效的解决我国交通拥堵问题，但是在实际的轨道交通工程建设过程中如何提高轨道交通工程抗震能力是其设计的重要环节，本文探究轨道交通工程地下车站结构变形特点，通过抗震计方法的介绍，对轨道交通工程地下车站结构抗震设计提出以下改进的看法和建议。
关键词：轨道交通工程；地下车站；抗震设计引言自我国改革开放以来，我国进入到了发展的黄金时期，我国各行各业发展迅猛，进而随着我国社会生产能力水平的不断提升，我国交通承受的压力越来越大。
特别是对于城市而言，城市居住人口较多，如何能够更有效的利用地下资源，开通轨道交通工程成为城市发展的必然走向。
本文将从轨道交通工程设计中抗震设计入手，从多个方面分析如何提高轨道交通工程地下车站结构设计的设计质量。
1当前我国轨道交通工程地下车站抗震现状随着我国社会生产能力的不断提高，人们对于自身日常出行提出了更高的要求，当前现行的个人驾车出行或公交等方式的出行手段已经不能够满足人们的实际需求。
城市轨道交通的发展成为必然，随着城市轨道交通的不断发展，轨道交通工程地下车站结构发生了较大的变化，传统的跨度小、断面小的轨道交通工程地下车站结构已经逐渐失去其原有的优势，当前大跨度、高断面的结构已经成为轨道交通工程地下车站结构发展的主要走向之一，这也对轨道交通工程地下车站抗震能力提出了更为严格的要求。
当前我国在开展轨道交通工程地下车站抗震结构设计研究的过程中主要的研究方向与研究重点放在了基于标准断面的车站结构设计，在进行大跨度的地下车站研究过程中主要以矩形结构为研究的重点，虽然我国在对大跨度轨道交通工程地下车站抗震设计方面研究的速度较快并且已经取得了一定的成果，但是针对大型复杂的轨道交通工程地下车站结构设计的研究投入还有待提升。
2轨道交通工程地下车站结构在地震状态下变形的主要特点随着我国公路运输与铁路运输压力的逐渐增多、城市居民流动人口数量的不断增长，开展轨道交通工程建设是我国当前各大城市解决交通拥堵问题的主要手段之一，轨道交通工程地下车站的建设地区均处于地下区域，因此当周边环境发生震动时引发其应力变化的主要因素在于地基受力变形，而不同于路面交通主要是由于惯性原因。
地铁T型换乘车站结构抗震设计两种分析方法计算结果差异性对比分析
１ Ｔ型换乘车站结构抗震分析方法目前地下结构抗震分析常用的方法有反应位移法和时程分析法［８］。
其中：反应位移法认为地震过程中地下结构与周围地层具有相同的动力要素，因地层深度变化而产生的层间位移差将与各种工况载荷相结合，作为强迫位移施加在地下结构上。
由此，可以将土层的地震动力响应简化为平面静力问题，并计算得出结构内力［９ １０］。
而时程分析法采用有限元离散化法，将围岩介质与地下结构按整体处理，计算得到二者的动力响应［１１ １２］。
模型的动态特性是该方法讨论的重心，但需引入人工边界，设置不同的约束条件来表征未被建模的实际无限地层对参与建模的有限计算区域的影响。
本文通过上述两种计算方法对郑州地铁龙湖北站进行建模计算并对计算结果进行对比分析。
本文主要介绍时程分析法的模拟过程，对于反应位移法，仅列其模拟结果。
图１ 郑州地铁龙湖北站横断面图２ 工程概况龙湖北站横断面结构形式如图１所示。
覆土厚约为３．５ｍ，底部埋深约为２４．６ｍ，站台宽为１４．０ｍ，换乘车站主体结构外包长度为２０９．０ｍ。
本站分布的主要地层有②３１黏质粉土（Ｑａｌ４）、②４１粉砂（Ｑａｌ４）、②５１细砂（Ｑａｌ４）。
该站标准段基坑宽度为２２．３ｍ，围护结构采用１０００ｍｍ厚地下连续墙＋内支撑＋临时立柱的支护体系，共设置４道支撑：第一道支撑为７００ｍｍ×８００ｍｍ混凝土支撑；第二道、第四道支撑采用 ６０９ｍｍ、壁厚为１６ｍｍ钢管撑；第三道支撑采用 ８００ｍｍ、壁厚为２０ｍｍ钢管撑。
临时立柱桩采用 １０００钻孔灌注桩，插入基底以下１１．０ｍ；地下连续墙嵌固深度为１８．０ｍ。
龙湖北站为地下三层双柱三跨框架结构，顶板厚８００ｍｍ，中板厚４００ｍｍ，底板厚１０００ｍｍ，中柱尺寸为７００ｍｍ×１０００ｍｍ，柱跨为９ｍ。
３ 动力计算准备工作时程分析法主要关注阻尼确定、地震波输入模式、人工边界设置等问题。
建模所用各种材料的计算参数如表１所示。
地铁地下结构抗震分析及设计中的关键问题
地铁地下结构抗震分析及设计中的关键问题摘要：近年来，我国的城市化发展突飞猛进，其中地铁的建设也在不断拓展，在城市建设中地铁有着不可替代的重要作用，不仅为人们的出行带来了便利条件，并且也缓解了城市交通的压力，促进了城市高速发展。
在开展地铁的建设工作时，必须要做好结构抗震分析，并合理设计，保证地铁的质量以及安全性，为城市的发展以及人们的生命财产安全提供保障。
文章就地铁地下结构抗震分析与设计进行了详细的讨论。
关键词：地铁地下结构；抗震分析；设计引言地铁设计和施工技术虽然相对成熟，但对于抗震研究尚不充分。
地铁工程是百年工程，且深埋于地下；一旦在地震中破坏，后期难以修复。
因此深入研究地铁结构抗震问题，对于目前大规模的地铁建设意义重大。
1地铁地下抗震结构的重要性地下与地上结构不同的是，地下结构由于受到周围土体的约束，其在地震作用下的破坏程度明显低于地上结构。
但是1995年日本的阪神地震造成神户地铁车站及隧道工程严重破坏，这给当时的传统观念带来极大冲击。
由此可见，开展地铁车站结构抗震性能研究的任务十分紧迫，不仅对城市交通建设的开展有实际意义，对其他地下结构的抗震设计也有参考价值。
2地下结构的抗震研究考虑到地层的约束，相比地上结构而言，地下结构被认为具有良好的抗震性能。
但是，通过对近些年来国内外地下结构地震灾害现象的调查研究，在地震作用下，地下结构的破坏现象也相当普遍，对地下结构抗震性能的研究也在实际的设计工作中不断推进。
采用MIDAS/GTS软件对地下结构进行时程法计算分析，动力有限元数值仿真分析中，所关心振波的高频（短波）成分决定网格单元长度，低频（长波）成分决定模型边界范围的大小。
通常，当计算模型的水平范围取为8-10倍隧道直径时，即可获得较高的计算精度。
为了解决有限截取模型边界上波的反射问题，边界条件采用由Decks等人提出的粘-弹性吸收边界。
粘-弹性边界不仅可以较好地模拟地基的辐射阻尼，而且也能模拟远场地球介质的弹性恢复性能，具有良好的低频稳定性。
探究地下结构横截面抗震设计
探究地下结构横截面抗震设计摘要：本文针对在工程设计中地下结构的横截面抗震设计进行概述,并作出了地下结构横截面抗震设计的几种方法，以供参考。
关键词：抗震设计；地下结构；抗震方法abstract: this paper in the engineering design of the underground structure seismic design of cross section are summarized, and make the underground structure seismic design of cross section of several methods for reference.keywords: seismic design; underground structure; seismic method中图分类号： tu591 文献标识码： a 文章编号：前言：近年来的几次大地震中均有地下结构发生明显破坏的记录。
随着地下结构数量的增多和地下结构震害的频繁出现，地下结构抗震问题日益受到世界各国地震工作者的重视。
世界各国学者对地下结构遭受震害问题给予了极大的重视，研究了地震中导致区间隧道和地铁车站震害的原因，并据此建立分析理论、提出设计方法，使地下结构抗震研究出现前所未有的热潮，成为地震工程界重要的研究方向。
目前在地下结构横截面抗震分析领域出现了多种简化分析方法，由于工程实践的需要，采用简化方法进行设计分析是必要的。
一、地下结构横截面抗震设计分析方法地下结构抗震设计分析方法，从力学特性上可以分为拟静力计算方法和动力反应分析方法两类。
动力反应分析方法能够计算地震反应过程中各时刻结构的内力和变形状态，给出结构开裂和屈服的顺序，判明结构的屈服机制、薄弱环节及可能的破坏类型，结果也较为准确、精度较高;但是动力分析尤其是非线性动力分析不可避免地会在地震动输入、人工边界的设置以及土动力非线性参数等方面增加分析问题的复杂性与引入不确定性，同时它的计算工作量较大、耗时多，计算结果易受地震波选取的影响，用于常规的抗震分析还存在一定的困难，因此在一般的工程设计中难以大规模推广应用。
地下结构震害及抗震分析方法综述
地下结构震害及抗震分析方法综述安腾【摘要】At present, China has begun to develop underground space, especially the subway projects. Usually, the underground structure has good seismic performance, and relatively few earthquake disasters. But if the underground structure is damaged by the earthquake, it will cause serious damage and cannot be repaired. This paper mainly introduces the seismic hazard characteristics of underground structures and compared the methods of seismic analysis of underground structures, such as the reaction displacement method, free field deformation method and so on.%目前,我国开始大力发展地下空间,尤其是地铁工程.通常情况下,地下结构具有良好的抗震性能,地震灾害相对较少.但是地下结构一旦遭受地震破坏,将会带来严重损失并且难以修复.本文主要介绍了地下结构的地震灾害特征以及常用的地下结构抗震分析方法.并且对比分析了反应位移法、自由场变形法和地震系数法等的特点以及不足.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】2页(P244-245)【关键词】地下结构;地震灾害;抗震性能;反应位移法【作者】安腾【作者单位】榆林学院,榆林719000【正文语种】中文【中图分类】TU930 引言随着现代城市的不断发展与人口的迅速增长，人类对生活空间的需求也不断扩大，地下结构的不断发展便是其真实写照。
地铁车站二维抗震分析的中柱简化方式对比
研究，利用弹模折减法进行建模，发现主体构件连接处在地
４）弹模折减，即减小墙体材料弹性模量 Ｅ来保证中柱
震作用下容易发生损坏［１４］。上述研究并未考虑中柱质量 截面 ＥＡ和 ＥＩ不变，墙体的弹性模量和质量密度分别变为
等效。本文在保证中柱质量不变前提下，讨论 ４种中柱折 ３．８３ＧＰａ和 ２７７．７８ｋｇ／ｍ３。
李 伟１ 昝子卉２ 赵 密１
（１．北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 １００１２４； ２．广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 ５１００００）
摘 要：地铁车站横断面抗震分析通常采用考虑土—结构相互作用的二维平面应变模型，中柱简化为沿纵向连续墙体，在保证中
柱质量不变前提下，通过折减墙体的几何尺寸或材料参数使其具有与中柱相同的截面抗弯刚度 ＥＩ或抗压刚度 ＥＡ，四种折减方式
铁进行设计研究，在工程上是可以接受的，但是结果需要修
２）ＥＩ横向几何折减，即减小墙体横向宽度来保证中柱
正。张亚［６］采用 ＥＡ横向几何折减法进行建模分析，发现 截面横向 ＥＩ不变，墙宽度和质量密度分别变为 ０．３３６５ｍ
利用 ＥＡ横向几何折减法进行简化计算时，侧墙弯矩与实 和 ５７７．８４ｋｇ／ｍ３；
第２０４７２卷１第年 １８５期月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＡＶｕｏｌｇ．．４７Ｎｏ２．０１２５１
·５５·
ＤＯＩ：１０．１３７１９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９６８２５．２０２１．１５．０２０
地铁车站二维抗震分析的中柱简化方式对比
际有大约 ５％的误差。庄海洋利用弹模折减法进行建模，
３）纵向几何折减，即 将 中 柱 平 面 应 变 单 元 厚 度 取 为 中
发现场地类别越差，基岩输入的地震动对层间位移角的影 柱纵向宽度 １ｍ，除中柱以外的土和结构平面应变单元厚 响越大［１３］。同时，庄海洋对大开车站的破坏机理也进行了 度取为纵向一跨尺寸 ９ｍ；
地铁车站结构抗震设计计算方法及必要性
地铁车站结构抗震设计计算方法及必要性曹萌芽苏云肖中铁隧道勘测设计院有限公司，天津 300133摘要：针对我国商缺少完善的地铁下结构抗震计算方法，在分析目前我国地铁等地下结构抗震研究基础上，重点阐述了需要解决的抗震设计计算方法。
关键词：地铁车站；结构抗震设计；计算方法；必要性中图分类号：TU93；TU921 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)42-0135-021 地铁车站结构抗震计算方法抗震设计是地铁车站结构设计中非常重要也是相对薄弱的环节。
一方面，当前对于地下结构的地震响应与震害机理的认识还不够明晰；另一方面，尚缺乏指导设计广而认可的实用分析和计算方法。
地铁车站结构抗震计算方法主要分静力法和动力法，静力法是将随时间变化的地震力或地层位移用等代的静地震荷载或静地层位移代替，然后用静力计算模型分析地震荷载或强迫地层位移，该法是比较简单实用的抗震计算方法；动力法又称动的解析法、时程分析法，将车站结构和周围土体作为一个整体在基岩输入地震波来分析，考虑了结构-土的动力相互作用，直接从运动微分方法出发，用数值方法逐步积分，可以获得结构在整个地震作用中的状态变化情况，能比较真实地再现结构在地震时的动力反应，该法能够处理土层的各向异性、材料的非线性以及各种不同的边界条件等问题，因而该方法是地下结构抗震分析方法中最为精确的方法，但计算量相对较大、较为耗时。
本节系统总结了目前国内外常用的地下结构抗震设计计算方法，静力法的震度法、反应位移法及动力法的动的解析法等。
1.1 震度法震度法又称地震系数法，国内《铁路工程抗震设计规范》和《建筑抗震设计规范》地下结构部分的抗震计算采用了震度法。
将地震动的作用等效为静力荷载进行抗震计算，等效静荷载包括主动土压力增量、结构惯性力以及上覆土体惯性力，其中结构惯性力：F=（a/g）·W=K·W式中：a 为作用于地下结构的地震加速度，g 为重力加速度，W为结构自重，K为地面运动加速度峰值与重力加速度g 的比值，即设计水平震度。
浅析地铁等地下结构的抗震分析和设计中的问题
浅析地铁等地下结构的抗震分析和设计中的问题摘要：近年来随着我国经济发展水平的不断提高，城市轨道交通飞速发展，地铁也正逐渐成为人们出行的主要交通方式，但是就目前的现状而言，我国并没有形成完整的地铁以及其他地下结构的抗震理论体系。
本文研究了目前地铁等地下结构抗震分析和设计的实际情况，找出了一些关键问题进行研究讨论，提出了一些建设性意见，对地铁等地下结构的抗震分析具有重要的作用，并且对其他地下建筑工程的设计具有重要的参考意义。
关键词：地铁地下结构抗震分析引言：随着改革开放的不断深化，我国经济迅速发展，城市发展也迈入了一个新的台阶，城市规模的不断扩大，相应的城市的交通压力也越来越大。
地铁作为一种新型的交通方式逐渐进入人们的生活，相较于传统的交通工具，地铁方便快捷环保并且很大程度上缓解了交通拥堵这一难题。
就目前现状来看，我国无疑是进入了地铁建设的黄金时期。
为此我们要更加重视这其中的安全问题，地铁的安全事关人民的生命财产安全，地铁工程的抗震问题便是地铁安全问题的重中之重。
本文作者通过多种研究方法分析总结了地铁抗震分析中的几大重要环节，对地铁等地下结构的抗震分析和设计提供一些参考。
（一）：结构和土相互作用的分析模型地铁车站结构抗震计算方法主要分静力法和动力法，静力法是将随时间变化的地震力或地层位移用等代的静地震荷载或静地层位移代替，采用静力计算模型分析，该法简单实用；动力法是地下结构抗震分析方法中最为精确的方法，但计算量相对较大、较为耗时。
在地震发生时，地铁等地下工程结构和周围土壤会出现弹塑性以及非线性的特点，地铁与土壤接触的部分可能会发生局部的滑坡与脱离。
为此在建立模型时应该将结构和土的弹塑性与非线性的特点考虑进去，包括结构材料的非线性·结构和地基的非线性·近场地基和远场地基的非线性因素，虽然这几个非线性的单个理论研究已经比较成熟，但是在实际过程利用这些理论成果去建立合理的地铁等地下工程结构的分析模型还需要进一步的研究深化。
地下结构抗震设计方法综合对比
地下结构 抗震设计方法综合 对 比
张俊 海 ， 申岳 国， 夏逸平 ， 乃娟 杜
（ 工程兵 指挥 学院， 江苏 徐 州 ２１０） ２０ ４
摘要 ： 地下结构不 同于地上结构对地震的响应 ， 在抗震设计理论和方法方面有共 同点， 也有 区别 ， 本文详细介 绍 了常用的几
种抗震设计方法 ， 并对各种方法的分类、 选择、 用、 围及优 缺点进行 综合对 比， 出设计建议 。 应 范 提
计算 时， 需将最危险的瞬时地层变形分布输入体系进行 计算， 并从 以下几个方面考虑 ： ①地 震时的地 层变形 ： ②上覆 土的影响 （ 必要时上覆土铅直方 向的惯性力也要考虑） ③地 ： 震时土压 ： ④结构本身 的惯性力 ： 液化的影响 ： ⑤ ⑥水压及浮
力．
塌方 、 面隆起 、 地 二次衬砌混凝土表面裂 缝、 侧墙顶板混凝土
效静载法．
计算结构承受荷载 ， 除结构及附带土体受到地震惯性力
收稿 日期 ：０ １０ — ６ ２ １ — １ ０ 作者简介 ： 张俊海 （９ ７ ） 男， １７ － ， 江苏靖江人 ， 工程兵指挥学院筑 城伪装指挥教研室讲师， 主要从事地下结构研究与施工 申岳国 （９ ０ ） 男， １７ － ， 江苏泰州人， 工程兵指挥学院副教授， 主要从事地下工程研究．
关键词 ： 地下结构 ； 害； 震 抗震设计 方法； 综合对比 中图分 类号 ：Ｕ２４ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６２ ２ ９ （ ０ １０ — １３ ０ １ ７ — ０４ ２ １ ）２ ０２ — ２
浅析地铁等地下结构的抗震分析和设计中的问题
浅析地铁等地下结构的抗震分析和设计中的问题摘要:目前我国还没有系统完善的地铁等地下结构抗震分析方法和专业的地铁等地下工程结构抗震设计规范,本文首先总结了我国地铁等地下工程结构抗震分析和设计的现状,围绕地铁设计当中的几个关键问题展开讨论,问题包括:合理的地铁工程结构的动力分析模型;有效的结构和土动力相互作用分析方法;地铁等地下工程结构破坏模式和地铁抗震性能的评估;地铁工程结构的抗震构造措施和地铁穿过地震断层时的设计和施工方法。
这些问题的分析和讨论有助于我国地铁工程结构设计的发展进步。
关键词:地铁抗震设计地下结构伴随着我国经济的发展,城市建设日新月异,城市交通的压力也越来越大,地铁以其高效、快速和清洁的优点成为各大城市的选择。
到目前为止,我国已进入了地铁建设的黄金期。
与此同时,必须认识到地铁工程也是城市生命线工程,地铁工程的抗震问题是城市防灾减灾和抗震的关键环节。
然而,国内还没有独立的地铁等地下工程结构抗震设计规范,现行《地铁设计规范》在地铁的抗震问题上只是做了简单的规定,没有对地下结构的抗震设计方法进行系统的总结和归纳。
出现这些问题的原因是由于人们对地下结构的地震危害认识不够,对地下结构的抗震设计不够重视,客观地说,地铁等地下结构的地震危害小于地上结构,但是国外的地震灾害(如1995年日本阪神大地震)证明在地下底层发生较大位移或变形时,地铁等地下工程结构同样会发生很严重的灾害,地铁等地下结构的抗震设计问题应该重视。
目前对地铁等地下结构抗震性能的研究主要是通过原型观测、模型试验及数值模拟进行,由于抗震问题的复杂性,没有哪一种方法能够全面且真实的解释和模拟地铁等地下工程结构的动力性能,而需要结合三种方法的结论进行综合比较分析。
本文主要分析总结地铁抗震分析设计中的几个关键问题。
1 结构和土相互作用的分析模型在地震作用时,地铁等地下工程结构和土会出现弹塑性和非线性的特点,相互之间的接触有可能出现局部的滑移和脱离。
基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》的地铁地下结构抗震设计问题探讨
基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》的地铁地下结构抗震设计问题探讨侯莉娜;文保军【摘要】GB 50009-2014《城市轨道交通结构抗震设计规范》的颁布为我国城市轨道交通结构的抗震设计提供了技术标准.如何理解和运用该规范是做好地下结构抗震设计的基础.针对该规范,通过与地上民用建筑抗震设计相关参数的对比分析,重点对地铁地下结构的抗震设防目标及水准、地震动参数及抗震措施等方面进行了探讨.结果表明:对于一般的地铁地下结构可遵循“两水准、两阶段”的设计思路;结构抗震设计地震动参数的选取应与其设计基准期一致;结构抗震等级应通过结构形式、结构高度、地震烈度等综合考虑确定,并根据不同抗震等级来进行结构抗震措施的调整;应明确地震作用效应调整方法,尤其针对地下区间矿山法马蹄形和盾构圆形隧道,应给出更为具体的抗震构造措施,以完善地铁地下结构抗震措施的可操作性.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2019(022)003【总页数】5页(P117-121)【关键词】城市轨道交通;地下结构;抗震设计;地震动参数;抗震措施【作者】侯莉娜;文保军【作者单位】西安工业大学建筑工程学院,710021,西安;中铁西安勘察设计研究院有限责任公司,710054,西安【正文语种】中文【中图分类】TU352.1+1;U2310 引言地铁地下结构在地震作用下可能会出现严重的破坏，其抗震安全成为目前工程设计中需要考虑的重要技术问题[1-6]。
然而，一直以来我国没有专用的城市轨道交通结构抗震设计规范。
地面和地下车站结构、区间隧道结构一般均采用建筑结构抗震设计理论、方法和规范[7]。
为此，中华人民共和国住房和城乡建设部颁布了GB 50909—2014《城市轨道交通结构抗震设计规范》[8](以下简为“新抗震规范”)，为我国城市轨道交通结构的抗震设计提供了技术标准。
因此理解和运用好该规范是做好地下结构抗震设计的基础。
将新抗震规范与地上民用建筑抗震设计规范的相关参数进行对比分析，重点对地下结构的设防目标及水准、地震动参数以及抗震措施等方面的问题进行了探讨。
地铁地下结构抗震设计方法差异性规律研究
数值模型边界， 其余的地层变形传递、 土结构的相互 作用即可由数值程序自动计算。 整个分析过程不考 虑时间的变化， 是一种拟静力分析法
［8 ］
， 详见图 5 。
图5 图3 Fig． 3 张建民地震土压力计算模型 Fig． 5
强制反应位移法计算模型
Calculating model of modified cross
引
言
近年来， 作为生命线工程重要组成部分的地铁地
下结构抗震设计日益成为各国工程设计人员关注的 重要问题。而长期以来， 我国地铁地下结构的抗震设 《铁路工程抗震设计规范 》 （ GB 50111 — 计基本是参照
基金项目： 国家自然科学基金 （ 40972189 ） ， 北京市自然科学科技基金 重点项目 （ 8111001 ） ， 北京工业大学研究生科技基金 （ ykj20116505 ） 和国家自然科学基金 （ 41172254 ） 作者简介： 陶连金， 博士， 教授 1129 收稿日期： 2011-
第 45 卷第 12 期 2 0 1 2 年 12 月
土
木
工
程
学
报
CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL
Vol． 45 Dec．
No．ห้องสมุดไป่ตู้12 2012
地铁地下结构抗震设计方法差异性规律研究
陶连金 王文沛 张 波 黄 俊 刘 璐
（ 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室 ，北京 100124 ）
1． 2
反应位移法
反应位移法一般在地基弹簧远离结构位置处施 加相对位移， 相当于将地震时产生的变形以等效静力 荷载的形式加在结构上， 同时考虑了地震剪应力和结 构惯性力， 如图 2 所示。土结构之间相互作用通过动 力弹簧系数（ 即动力基床系数 ） 起作用， 其取值可参考 日本铁路抗震设计规范、 中国地下铁道勘察规范基床 系数（ GB 50307 —1999 ） 、 薄层法计算结果以及静力有 限元模型中施加单位强制位移， 各方法计算结果差异
地下结构抗震分析反应谱法与现有简化方法对比
第49卷第6期2021年6月同济大学学报（自然科学版）JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE）Vol.49No.6Jun.2021论文拓展介绍地下结构抗震分析反应谱法与现有简化方法对比赵密1，李苗1，昝子卉2，高志懂1，杜修力1，王君杰3（1.北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京100124；2.广州地铁设计研究院股份有限公司，广东广州510000；3.同济大学土木工程学院，上海200092）摘要：对比地下结构抗震分析的反应谱法与规范建议的简化分析方法即反应位移法和反应加速度法的计算精度。
在简介3种方法的基础上，以3个地铁车站二维横断面抗震分析为例，以动力时程分析结果为参考标准，比较3类抗震分析方法的计算精度。
研究表明，反应谱法计算地下结构变形及内力的误差为0.1%~14%，反应加速度法的误差为0.2%~ 26%，反应位移法的误差为9%~44%，反应谱法的计算精度高于反应加速度法和反应位移法。
关键词：地下结构抗震；简化分析方法；反应谱法；反应位移法；反应加速度法中图分类号：TU452文献标志码：A Comparison of Response Spectrum Method with Existing Simplified Method for Seismic Analysis of Underground structureZHAO Mi1，LI Miao1，ZAN Zihui2，GAO Zhidong1，DU Xiuli1，WANG Junjie3（1.Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of the Ministry of Education，Beijing University of Technology，Beijing100124，China；2.Guangzhou Metro Design and Research Institute Co.，Ltd.，Guangzhou510000，China；3.College of Civil Engineering，Tongji University，Shanghai200092，China）Abstract：This paper compares the response spectrum method for seismic analysis of underground structures with the simplified analysis method（such as the response displacement method and the response acceleration method）suggested by the seismic code.First，the response spectrum method，the response displacement method，and the response acceleration method are briefly introduced. Then，taking the two-dimensional cross-sectional seismic analysis of three subway stations as an example，the accuracy of the three analysis methods is compared.The results obtained from the dynamic time-history analysis is used as the reference solution.The results show that the error of the response spectrum method is0.1%to14%，that of the response acceleration method is0.2%to26%，and that of the response displacement method is9%to44%.The accuracy of the response spectrum method is higher than both that of the response acceleration method and the response displacement method.Key words：seismic resistance of underground structure；simplified analysis method；response spectrum method；response displacement method；response acceleration method由于地下结构受到周围土体的约束，初期人们认为地下结构地震安全性远高于地上结构，地下结构抗震问题没有引起人们的重视。
地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题
地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题摘要:针对我国尚缺少完善的地铁地下结构抗震分析方法和专门的地铁结构抗震设计规范的现状,在分析目前我国地铁等地下结构抗震研究及设计方法的基础上,重点阐述了需要迫切解决的五个关键问题:合理的地下结构动力分析模型,高效的地下结构-地基系统动力相互作用问题分析方法,合理而实用的地铁地下结构地震破坏模式和抗震性能评估方法,地铁地下结构抗震构造措施,地铁区间隧道穿越地震断层的设计方案及工程措施。
这些问题的研究和解决将为地铁地下结构抗震设计规范或规程的制定奠定坚实的基础。
关键词:地铁;地下结构;土-结构动力相互作用;地震反应;抗震设计引言随着城市化的发展,城市交通状况及环境条件日趋恶化,交通的拥挤和效率低下成为各大城市的通病,人们逐渐认识到发展以地下铁道为骨干的大运量快速公共交通系统是解决问题的重要途径[1]。
实践证明,地铁以其快速、高效、清洁的特点,在世界上大多数经济发达地区大城市目前研究地下结构抗震性能的主要途径有:原型观测、模型试验和数值模拟。
由于问题的极其复杂性,目前还没有哪一种手段能够完全实现对地下结构动力反应进行全面而真实的解释和模拟。
一般是通过原型观测和模型试验结果来部分的或定性的再现实际现象、解释物理机制、推断变化过程、总结特性规律和分析灾变后果,在此基础上建立合理的能够反映实际动力相互作用规律的数理分析模型,发展相应的数值分析方法;再通过模型试验和原型观测结果加以验证。
然后对不同抗震设计方案进行计算分析,尽可能地再现和模拟其实际动力反应,研究其抗震性能,提出相应的抗震对策。
这是研究和评价地下结构抗震性能的较为合理的有效途径。
阪神地震后,我国对地铁等地下结构的抗震问题进行了一系列的研究[10-23],但仍然缺少实质性进展。
为改变目前我国在这一研究领域中的落后局面,需要在理论分析、数值模拟和模型试验等方面开展更为深入的工作,系统地研究地铁车站及区间隧道等的地震反应,以图在抗震分析及设计方法与理论基础方面有实质性的突破。
地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题
地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题发表时间：2018-10-23T15:44:41.067Z 来源：《防护工程》2018年第17期作者：吴琼[导读] 目前我国在地铁工程的结构抗震上还存在一些亟待完善的问题，这些问题的产生来源于人们以及地铁结构设计者们对地下结构抗震方面的忽视中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司天津 300131摘要：目前我国在地铁工程的结构抗震上还存在一些亟待完善的问题，这些问题的产生来源于人们以及地铁结构设计者们对地下结构抗震方面的忽视。
本文分析了地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题。
关键词：地铁地下结构；抗震；设计；随着城市化的发展，城市交通状况及环境条件日趋恶化，交通的拥挤和效率低下成为各大城市的通病，人们逐渐认识到发展以地下铁道为骨干的大运量快速公共交通系统是解决问题的重要途径。
一、重要性分析地铁工程作为一个城市交通的重要工程，也是一个城市的生命线工程，引发越来越多的人高度关注。
我国的地铁建设还在发展和探索阶段，据研究资料显示，日本和美国等，对地铁地下结构的抗震分析都做过大量的研究分析，但是中国在这领域的研究则就没有国外投入的精力多，也就相对滞后。
我国应该在这方面进行完善，对地铁地下结构的抗震问题给予更多的重视。
在1995 年的日本大地震中，日本神户市的地铁区间以及部分地铁车站遭遇了严重的破坏，地下结构部分出现相当大的变形，对地上交通也造成了巨大的损失。
所以，地铁的地下结构抗震问题应该要因其交通部门的高度重视，很多人都认为地震作用下，地下结构遭受的破坏程度要远远低于地上结构，但是日本的事实摆在眼前，所以我国的相关部门应该以日本的这次地震为前车之鉴，高度重视起我国的地震地下结构抗震设计，做到防范于未然，将地震给地铁的地下结构所带来的破坏程度降到最低，也最大程度上保证城市居民的出行安全。
二、实例分析某地铁线路总长114km(包括地面轨道线路)，车站为是一个地下三层站车站，深度范围内根据钻孔揭露，场地表层分布人工填土层，主要地层有：①杂填土；②粉质粘土；③粉砂；④粉细砂；⑤砂砾卵石；⑥泥质粉砂岩；⑦泥岩。
浅述地铁结构的抗震设计
浅述地铁结构的抗震设计1地铁地震设计研究的必要性与意义由于我国的土地资源并不是十分宽裕，为了节约交通空间，我国已经开始大规模开发与利用地下空间，作为地下结构工程中的一种形式，地铁成为解决大城市交通拥堵问题的必然选择。
目前我国已经有不少于十个城市开始了地铁的运营或者施工建设，然而我国的城市中有70%属于7度或者7度以上的地区，一些大城市比如北京、天津属于8度烈度的地震区，地震对我国的地下结构造成了一定的威胁。
地面上结构部分的抗震计算在不断的探索中已经得到了一定程度的完善，但是地下结构工程的抗震研究却一直比较薄弱，没有得到足够的重视。
人们普遍认为地下结构对地震的反应并不敏感，然后通过各国的地震资料得知：在强震发生的条件下，地下结构均受到了不同程度的损伤以及破坏。
比如95年日本的“阪神地震”，其地下结构受到了有史以来最严重的破坏，地铁车站的柱子大量折损，混凝土脱落，有的甚至出现顶板塌陷，侧墙开裂，致使日本南部交通大量瘫痪。
我国地下结构的抗震规范一直以来都沿用静力学理论，这一理论其实不能真实反映地震时地下结构的工作性质，更不能够满足地铁工程不断发展的理论需要，因此，对地震时的地下结构进行进一步深入研究已经迫在眉睫。
2地震时地铁的变形破坏特点地下结构与地上部分的主体结构在地震时的受力状况不同，首先由于地下结构完全埋置与地下，其产生应力的主要原因并不是惯性，而是地基应力应变状态的变化，其次地下结构与周围介质的刚度不同，因此地震波长被改变，周围波长也变得较为复杂，再次地面上的结构一般尺寸比地震波长要小，可以大致认为其基础各个点运动相同，而对于尺寸很长的地铁，各点运动规律不同，最后地铁结构的抗震容易受到其他因素干扰，比如埋深与地基含水量等。
地铁结构的地震引起的结构变形一般是比较复杂的，在采用静力学或者拟静力学进行分析的时候，通常可以将地下结构的变形分为三个基本类型。
1）地铁结构的轴向压缩或者轴向拉伸变形。
2）地铁结构的轴向弯曲变形，主要包括水平面内的弯曲变形与竖直平面内的变形，地铁结构这个方向的变形主要是由地震波的分量所引起的。
城市地下结构抗震简化分析方法探讨
城市地下结构抗震简化分析方法探讨摘要：城市地下结构主要用于隧道建设，地铁与车站建设以及地下综合管廊建设等等，所以城市地下结构具有明显的复杂性与系统性，它不仅是城市基础设施建设的重要组成部分，更是人们正常生活的重要保障。
受自身认知与与科学技术的限制，使得人们对地下结构的抗震性能认识存在明显的误区，大部分的人都人为地下结构的抗震性能要明显高于地上结构，但是经过大地震的影响以及社会科技的进步，人们对城市地下结构的抗震性能有了全新的认识。
而地下结构抗震简化分析方法，能明显提升地下结构抗震分析的精准性与有效性，从而为城市地下结构的建设工作提供准确的帮助与引导。
关键词：城市地下结构；抗震简化；分析方法1城市地下结构震害的主要特征现阶段地下结构震害机制主要具有两种类型，一种是由地震灾害而引起的破坏现象，也就是地震动使得地下结构的整体性遭到破坏，其主要机理与地上结构的震害具有明显的相似性。
另一种则是由于地层的破坏而引起了地下结构的破坏现象，地下结构在震动的作用下，受周围土体结构的影响，使得其自振特性体现得不是很明显。
其中，引起地下结构出现破坏的主要原因是地基土的大变形，所以地下结构沿线地质变化明显的位置，震害就相对其他区域要厉害得多。
2城市效应的复杂性通常情况下，大型城市都具有人口数大，地上建筑结构复杂且密集的特点，高层建筑的数量与规模也相对较大。
那与之相同，城市地下空间也同样存在复杂多样的地下结构，例如管道，地铁，隧道，车站等等，部分地下结构还需要下穿高层建筑。
地下结构与地上结构形成了相互作用的模式，也就是“城市效应”。
城市效应会对地震波传播的波场产生明显的改变作用，这就使得地震动与自由场地震动具有显著的差异，那么地下结构的地震反应则会发生改变。
另外，地下结构中埋入的地面建筑的地基会对地面建筑的地震反应造成明显的影响。
3城市地下结构抗震简化分析方法3.1地震系数法地震系数法的基础是静力理论体系，在1899年由日本学者提出。
四种地下结构抗震设计简化分析方法对比
四种地下结构抗震设计简化分析方法对比徐琨鹏; 景立平; 宾佳【期刊名称】《《震灾防御技术》》【年(卷),期】2019(014)002【总页数】12页(P281-292)【关键词】地下结构; 拟静力; 简化分析方法; 侧边距; 计算精度【作者】徐琨鹏; 景立平; 宾佳【作者单位】中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080; 湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412000【正文语种】中文21世纪初以来，伴随着城市化进程的不断加快，城市中可以使用的空间越来越少，通过建设和开发地下空间工程来提高城市空间利用率已经成为世界性的发展趋势。
地下工程包括地下综合管廊、地下停车场、轨道交通、地下污水处理厂、地下商业综合体等（钱七虎，2017），其对于解决城市化进程中出现的土地紧张、环境污染、交通拥堵和能源浪费等问题都发挥着积极作用（陈晓强等，2010）。
然而，地下结构的地震安全性并没有引起人们的重视，以往学者们普遍认为地下结构完全被土体所包围，地震时地下结构比地面结构安全（陈国兴等，2016），因而地下结构的抗震设计并没有受到充分的重视，这也导致地下结构抗震研究一直停滞不前。
在1995年日本阪神大地震中，地下结构发生了严重破坏（Iida等，1996），科研人员才开始真正重视地下结构的抗震问题。
一直以来，中国缺乏专门针对地下结构进行抗震设计的统一规范，各种规范中所考虑的方法与参数各不相同。
早期，大部分地下结构抗震设计沿用地面结构的静力设计方法，比如《铁路工程抗震设计规范（GB 50111—2006）》（中华人民共和国建设部，2006），就是用地面结构抗震的思想进行地下结构设计，但地下结构在地震过程中受地基土约束，变形也受土体控制（林皋，1990a，1990b），在抗震原理上与地面结构大不相同（Hashash等，2001）。
美国和日本对地下结构抗震开展研究较早，基于结构变形受土体变形控制这一核心思想，率先提出了很多实用的关于地下结构抗震简化设计方法（权登州等，2015），包括自由场变形法（Wang，1993）、反应位移法（川岛一彦，1994）和柔度系数法（Penzien，2000）。
地下结构横断面地震反应简化计算方法探讨
地下结构横断面地震反应简化计算方法探讨
龚成林;宋二祥;刘光磊
【期刊名称】《地下空间与工程学报》
【年(卷),期】2009(5)4
【摘要】针对矩形断面地下结构断面内地震变形及内力分析的相互作用系数法进行研究。
首先分析了柔度比、结构埋深及尺寸等对土-地下结构相互作用系数的影响,提出在考虑这些因素影响的情况下相互作用系数的计算方法;进而针对目前文献中多考虑地下结构变形的计算,对相应内力的计算研究较少的情况,提出了一种加载方法。
利用该方法,可由已计算的结构变形算出较准确的结构内力;最后,对所提出的加载方法的主要影响因素进行了分析。
【总页数】6页(P724-729)
【关键词】地下结构;抗震设计;动力有限元法;土-结构相互作用系数;简化加载方法【作者】龚成林;宋二祥;刘光磊
【作者单位】清华大学土木系地下工程研究所,清华大学结构工程与振动教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU352.11
【相关文献】
1.某错层钢筋混凝土框排架结构地震反应分析及简化计算方法研究 [J], 许良梅
2.圆形地下连续墙场地地震反应的简化计算方法 [J], 张如林;楼梦麟;赵昕
3.地铁地下结构在轴向传播剪切波作用下反应的简化计算方法 [J], 付鹏程;王刚;张建民
4.一种耗能剪力墙结构地震反应的简化计算方法 [J], 蒋欢军;吕西林
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