地下结构抗震设计方法的比较与分析_边金
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。
地下结构抗震分析方法研究综述
如果 考 虑 地 下 结 构 刚 度 和 地 基 刚 度 的 差 异 ，在 自 由 场 变 形 法 的基础上 ，通过一个 柔度 系数 得到结 构变 形 的方 法称 为柔度 系数法 土 一结构 相互 作用系数是结构 的等效剪应变 和对应位 置 自由场剪应变 的 比值 。Ｗａｎｇ Ｊ Ｎ 通过 大量的有 限元计 算推导 了地下 圆形结构 的相互 作用 系数 ，并得 出柔 度系数 与柔 度 比的 关系 ；付鹏程 在 柔度系数法的基础上 ，分 析了均匀 弹性 介质 中 地下结构与土层 的相互作 用 ，得到 了简化 的柔度 系数计算方 法 ； 龚成林和宋二祥 等提 出在特定 的工况下相 互作用 系数 的计 算 方 法 ，并 基 于 数 值 计 算 提 出 新 的 荷 载 加 载 方 法 。 ３．４ 反 应 位 移 法
关键词 ：地下结构 抗震分析 模型试验 分析
随着社会经 济的发展 和城市 化进程 的加 速 ，地下 结构 的重 要性 日益 凸显 。人 们对 地下 结构 的研究 已经做 了大量 的工 作 ， 但是地下结构抗 震 问题 区别 于地 面结构 ，研究 相对 较少 。人 们 普遍 认为地下结构 的抗震 性 能要好 于地 面结 构 ，地下 结构 的地 震 响应和相应 的抗震设计 方法 与地 面结构有着很 多 的不 同。经 过几次大地震 以后 ，地下结构 的地 震破坏也 是十分严 重 的，造 成 的后 果是灾难性 的。在 １９９５年 阪神大地震 中，造成 了大量 的地 铁 隧道破坏 ，造 成了 巨大 的经济 损失 和人 员伤亡 。２００８年汶 川 发生 的 ８．０级 大地震 导致 了多 条隧道 的坍 塌 。因此 ，地 下结 构 的抗震 分析是一个值得深究 的重要课 题 。 １ 地 下 结 构 地 震 反 应 特 点
结构抗震加固方法及技术经济分析
结构抗震加固方法及技术经济分析地震是一种自然灾害，它给人们的生命和财产安全带来了巨大的威胁。
为了提高建筑物的抗震能力，结构抗震加固方法成为了一项重要的工程技术。
本文将对结构抗震加固方法进行探讨，并进行技术经济分析。
首先，结构抗震加固方法可以分为活动加固和非活动加固两类。
活动加固是指通过增加结构体系的刚度和阻尼来提高抗震能力。
常见的活动加固方法包括增加剪力墙、增加框架柱、增加水平横向抗力，以及采用拉杆系加固等。
这些方法可以有效地提高建筑物的整体刚度，降低地震作用下的结构位移和变形，从而减小地震破坏的程度。
非活动加固是指通过增加建筑物的承载能力或者减小地震力的作用来提高抗震能力。
常见的非活动加固方法包括增加柱截面尺寸、加固节点连接、增加楼板厚度等。
这些方法可以增加结构体系的强度和刚度，从而提高建筑物的抗震能力。
此外，还可以采用粘结加固技术，即在结构构件表面粘贴或注射增强材料（如碳纤维布、玻璃纤维布等），提高结构的抗震能力。
在具体应用时，结构抗震加固方法需要根据建筑物的类型、用途、现状和地震活动水平等因素进行选择。
不同的建筑物可能采用不同的加固方法。
例如，对于高层建筑，常常采用剪力墙和加固节点连接等方法；对于历史文化建筑，由于其保护性要求较高，常常采用粘结加固技术；对于桥梁等特殊结构，常常采用横向抗力加固和增加附加质量等方法。
在进行结构抗震加固时，除了技术层面的考虑外，经济性也是一个重要的指标。
技术经济分析可以评估加固方案的经济成本与效益。
首先，需要评估加固方案的材料费用、施工费用和操作费用等。
其次，需要评估加固后的建筑物寿命、使用安全性和价值提升情况。
最后，可以采用费用效益分析等方法，综合考虑加固方案的技术性、经济性和社会效益，选择最优的加固方案。
然而，在进行结构抗震加固时，还面临一些技术难题和经济限制。
一方面，加固过程中存在一定的施工风险和难度，需要充分考虑施工安全性和施工期限等因素。
另一方面，加固成本较高，可能超出建筑物的经济承受能力。
地下结构抗震技术
地下结构的抗震分析本报告做出了针对当前地下结构抗震分析的总结，对当前工程师使用的对地下结构进行地震效应的量化分析的方法进行了描述。
将确定性及概率性这两种抗震风险分析进行了总结。
对恰当的地基运动参数的发展变化进行了简要的叙述，包括峰值速度和加速度，目标反应谱及地基运动时间维度上的过往。
一般来说，地下结构的抗震荷载设计是以周围的土地对地下结构产生的形变和拉应力为特点，或者是两者之间的相互作用进行研究的。
在拟静态分析法中，土地的形变是由于静荷载或者土壤和结构之间的相互作用力造成的，并不包含动态荷载或者地震波传播的影响；而在动态分析法中，则是通过数值分析工具，如有限元或者有限差分析法来针对土壤和结构之间的动态作用进行分析。
本报告还讨论了一些特殊的设计中的问题，包括隧道的分段隧道的连结设计及隧道进口建筑与隧道的连结设计。
一、地下结构的抗震设计分析方法1. 确定性抗震风险分析确定性抗震风险分析包括一个特定的总结现场土地运动的抗震方案。
这个方案要求假定一次特定规模的发生在特定地点的地震。
Reiter 在1990年将该方法分为四步，如图1所示图1 确定性抗震风险分析步骤流程（1）识别并描述所有在该地点能产生显著地基运动的地震来源，包括其各自的几何特点以及地震潜力。
最明显的特性描述地震区通常是断层的存在。
Reiter 在1990年生成一个详尽的列表功能来表明可能在给定地区的断层。
然而，断层的存在并不一定意味着该地区要去积极的应对这一个潜在的地震风险。
其中的标准有相当大的分歧，尤其是在论述一个不活动的断层的标准时。
基于美国核监管委员会的1978年联邦法规，规定能动断层这个词来表明一个断层在过去的活动35 000-500 000年有过运动。
对于非民用基础设施，更短时间尺度将被使用。
（2）选择“源到特定地点”距离参数的每个源，通常是最短的震中震源定位距离，或距离最近的破裂部分的断层的距离。
最近的破裂断层距离比震中距更有意义，特别是对大地震的地方，断层破裂扩展的距离超过了50岁公里。
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。
浅谈地下建筑结构的抗震问题
浅谈地下建筑结构的抗震问题摘要:地下结构一直被认为具有良好的抗震性能。
然而,近年来的地震震害表明,在地震作用下,地下结构同样会出现较为严重的破坏。
分析了地下结构不同于地上结构的动态反应特性;归纳分析了地下结构抗震性能的研究手段以及主要的抗震设计方法;总结了提高地下结构抗震性能的措施;并对地下结构抗震性能的研究进行了展望。
关键词:地下结构L;抗震;土—结构共同作用1.引言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]地震对地面结构所造成的破坏是人所共知的,地面结构的抗震研究也达到实用阶段,各国已制订了各种地面结构物的抗震设计规范。
但对地下结构的地震破坏却知之不多,地下结构的抗震研究才刚刚开始,现在还没有地下结构抗震设计的规范。
由于长期以来,人们普遍认为地下结构的数量较少,地下结构的抗震性能又优于地面建筑。
因此,对地下结构的抗震设计没有充分重视。
但是在1995年日本阪神大地震中,各种地下结构和地下设施均遭受到严重的破坏,其中大开站(DAIKAI)和上尺站(KAMISAA)遭到彻底的破坏,造成地铁上方的国道路基大量塌陷,有的塌陷深度达15m,致使日本南部交通瘫痪。
[2]历史上其它国家也曾多次发生过地下结构在地震中被破坏的事故,这里不再详述。
面对越来越多的地下结构,有必要对其进行系统全面的研究,以充分认识其抗震性能,并在结构设计中重视抗震设计。
2.地震作用下地下结构动态反应特性地下结构在地震作用下,由于周围岩土介质的存在,会发生不同于地面结构的响应。
地震以地震波的形式传播能量,当地震波从基岩传入场地时,土壤介质在地震波的作用下,会产生运动(通常是放大作用),同时将运动传递给地下结构。
对于小断面地下结构,在动力荷载作用下,土—结构相互作用可以忽略,此时地下结构随自由场土介质一起运动,因而动应力较小。
地下结构抗震知识点总结
地下结构抗震知识点总结地下结构是指建筑物地下部分的结构，如地下室、地下车库、地下通道等。
在地震发生时，地下结构往往面临着较大的地震力作用，因此必须具有一定的抗震能力。
下面将从地下结构抗震设计的基本原理、抗震设计参数、抗震设计方法等方面对地下结构抗震的知识点进行总结。
一、地下结构抗震设计的基本原理地下结构抗震设计的基本原理是通过增加结构的抗震能力，减小地震作用对结构的影响，从而保障地下结构在地震发生时不会发生倒塌或者严重破坏。
具体来说，地下结构抗震设计需要满足以下几个基本原理：1. 增加结构的刚度：地下结构在地震发生时需要承受由地震波引起的地震力，而结构的刚度决定了其对地震力的抵抗能力。
因此，通过增加结构的刚度，可以有效提高地下结构的抗震能力。
2. 控制结构的变形：地震作用会使地下结构发生变形，因此需要通过设计合理的结构形式和控制变形的措施，减小地震作用对结构的影响。
3. 增加结构的耗能能力：地震波具有较大的能量，需要通过增加结构的耗能能力来吸收地震波的能量，减小地震作用对结构的影响。
4. 采用抗震隔震结构：抗震隔震结构是利用隔震器将地震作用和建筑物的重力分离，从而减小地震作用对建筑物的影响。
在地下结构中，通过采用抗震隔震结构可以有效提高其抗震能力。
二、地下结构抗震设计的参数地下结构抗震设计需要考虑一些重要的参数，包括地震设计参数和结构设计参数。
1. 地震设计参数：地震设计参数是指地震作用的相关参数，包括地震作用的设计地震动参数、地震烈度参数和地震作用的时间历程等。
这些参数是地下结构抗震设计的基础，需要通过地震工程领域的专业知识和经验来确定。
2. 结构设计参数：结构设计参数是指影响地下结构抗震能力的结构参数，包括结构的刚度、耗能能力、变形控制措施和抗震隔震结构等。
这些参数需要根据地震设计要求和实际工程情况进行合理选择和确定。
三、地下结构抗震设计的方法地下结构抗震设计的方法主要包括强度设计方法、位移设计方法和能力设计方法等。
地下建筑结构抗震性能分析
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。
浅谈地下结构的抗震分析与设计
浅 谈 地 下 结 构 的 抗 震 分 析 与 设 计
侯 茂 武
摘 要： 阐述 了地 下结构 动力反应的特点 、 震分 析方 法及提 高结构抗 震承 载能力 的措 施， 对有 限元程序 Ａ Ｙ 抗 并 ＮＳ Ｓ在
地下结构抗震分析 中的应用进行 了介 绍， 以判 断地下结构 的安全 性， 同时指 导地下结构 的抗震 设计。
工作 者的极大重视 … 。阪神地震清楚地表 明 ， 地层可能 发生较 人工边界 ， 在 比如粘性 边界 、 弹性边界 Ｊ透射边界等 。 粘 、 大变形 和位移 的部 位 ， 铁 等地下 结构可 能会 出现 严重 的震 害 ， ２ ２ ２ 地震波输 入 地 ．．
因此 对其抗震 问题应 给予高度重视 。 地震 波输入是进行抗 震分析 的关键 环节 ， 接影 响计算结果 直
一
的精 度和可信度 。现有 的输入模 型有 单一输 人 和多点输 入。单 输入适用 于小型结构 ， 对大 型结 构则精度 较差 。多点输入需 要 从 阪神 大地震 和以往的震害 报道中可 以看 出 ， 地下结 构与地 而模 拟 多点 地 面运 动 的方法 又 可分 为行 波 面结构 的振动特性有很大 的不 同【 ： ） ２ １ 地下 结构 的振 动变形 受周 模拟多 点地 面运 动 ， ３
随 围地基 土壤 的约束作用显著 ， 结构的动 力反应一般 不明显表 现出 法 、 机 法 和 内差 法 。 对地下结 构而言 ， 地震波从基 岩输 人才能真实反 映结构 的地 自振特性 的影响 ； ） ２地下结 构的存 在对周 围地基震动 的影 响一 般 但迄今为止 ， 密集 台网强震记录都是在地 表得 到的 ， 没 还 很小 （ 指地下结 构的尺寸相 对于地震波长 比例较小 的情 况 ）３ 地 震响应 ， ；）
地下结构工程抗震分析方法综述
地下结构工程抗震分析方法综述地下结构工程抗震分析方法综述摘要：随着社会经济的快速发展，地下结构工程也得到了快速的发展，其建设规模也越来越大。
但受传统建设观念及抗震材料的不完善，造成地下结构工程的抗震力不足够。
目前，我国在对地下工程的抗震设计过程中，一般应用的是地震系数法，当前已经无法满足地下结构深度持续增加的现状。
为提升低下结构工程抗震能力，就要对抗震分析方法进行研究。
关键词：地下结构工程；抗震分析方法；综述当前，随着各大城市对于地下结构工程的需求量的增加，社会也更加关注地下工程的抗震性能。
传统观念认为，地下结构不会受到外界环境的较大影响，且其个方向有着较大的约束，因此地震不会对其造成严重影响。
但随着人们认识的不断加深，也逐渐开始对于低下结构工程抗震分析方法进行研究。
1 地下结构工程的抗震分析方法的研究与发展这一分析方法的基础是地面建筑结构所应用的抗震理论，在上世纪50年代之前，国内外地下结构所应用的抗震设计主要是日本的大森房吉的静理论，计算分析地下结构的地震作用力的。
而到60年代初期，前苏联的学者开始将抗震研究中的弹性理论在地下结构设计中进行应用，从而对均匀介质中有关单连通及多连通域里的应力状态进行计算分析，得到了地下结构中的地震作用所具有的精确解以及近似解，也就是常用的拟静力法。
在60年代后期，美国开始深入的研究地下结构的抗震问题，其认为地下结构是无法对惯性力进行抵御的，一般都是对其进行吸收与变形的，并开发了多种比较新型的设计思想，还对制定了一定的抗震设计的标准。
在上世纪70年代，日本学者通过对于地震观测资料的研究，以及对于现场进行观测和模型进行试验等方式，对数学模型进行了建立，在与波的多重反射理论进行结合以后，一系列的反应位移法、地基抗力法等多种计算方法应运而出，有效的促进了地下结构工程抗震研究的发展。
2 地下结构工程的地震反应特征一旦发生地震，则地面建筑就会产生一定的地震反应，最明显的表现就是建筑物本身就会出现一些动力反应。
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。
地下结构抗震设计标准
地下结构抗震设计标准地下结构在城市建筑中扮演着至关重要的角色，它不仅可以有效利用地下空间，还可以在地面空间有限的情况下提供更多的功能和服务。
然而，在地震频发的地区，地下结构的抗震设计尤为重要。
本文将对地下结构抗震设计标准进行详细探讨，以期为相关领域的从业人员提供参考和指导。
首先，地下结构抗震设计标准需要充分考虑地震作用下的结构受力情况。
地震作用是地下结构所面临的最主要的外部力量之一，因此在设计过程中需要充分考虑地震作用对地下结构的影响。
结构设计师需要根据地震区域的地震烈度、场地条件和地下结构的特点，合理确定地下结构的抗震设防烈度，并采取相应的抗震措施，以确保地下结构在地震作用下具有足够的抗震能力。
其次，地下结构抗震设计标准还需要考虑地下水、土壤等地下环境因素对结构的影响。
地下水和土壤的特性对地下结构的稳定性和抗震性能有着重要的影响。
因此，在设计过程中需要充分了解地下水位、土壤类型、土壤密度等地下环境因素，并根据实际情况采取相应的防水、防渗和加固措施，以确保地下结构在地震作用下不会受到地下环境因素的影响而失稳。
此外，地下结构抗震设计标准还需要考虑地下结构的整体布局和结构形式。
地下结构的布局和结构形式直接关系到其受力性能和抗震性能。
在设计过程中，需要合理确定地下结构的布局和结构形式，采用合理的结构形式和布局方式，以提高地下结构的整体稳定性和抗震性能。
最后，地下结构抗震设计标准还需要考虑地下结构与地上结构之间的相互作用。
地下结构与地上结构之间存在着复杂的相互作用关系，地下结构的抗震性能直接关系到地上结构和地下结构的整体稳定性。
因此在设计过程中需要充分考虑地下结构与地上结构之间的相互作用，采取相应的措施来提高地下结构和地上结构的整体抗震性能。
综上所述，地下结构抗震设计标准是地下结构设计中的重要内容，它需要充分考虑地震作用、地下环境因素、结构布局和地上结构之间的相互作用，以确保地下结构在地震作用下具有足够的抗震能力。
地下结构地震破坏形式与抗震分析方法综述
地下结构地震破坏形式与抗震分析方法综述摘要：随着人口的在激增以及经济的发展，人们的需求也开始狂飙式的增长。
然而，城市的空间有限，地面空间已经被充分利用，人们的视线开始转为地下，地下结构的开发缓解了城市的地面压力。
然而，由于地下结构的抗震技术的发展还并不成熟，在地震后，往往会造成地下结构的损坏甚至直接丧失继续工作的能力，给人们的财产安全带来威胁，影响人们的正常生活。
因此在此文中对地下结构的震害形式以及近年来地下结构抗震分析的研究成果进行展示。
以加深对地下结构震害的了解，并引起人们对地下结构抗震减震的重视。
关键词：地下结构抗震，震害形式，抗震分析，抗震减震0 引言地震是自然界自然界一种常见的自然灾害，地球上每年约发生500多万次地震，即每天要发生上万次地震。
其中绝大多数太小或太远以至于人们感觉不到。
真正能对人类造成严重危害的地震大约有一二十次，能造成特别严重灾害的地震大约有一两次。
然而，这种地震不仅仅会给损害人们的财产安全，更有甚者会威胁到生命安全。
以往的抗震研究主要集中在地上建筑。
认为地下结构受到的外界环境较少，各方向约束较多，刚度较大，且高度较小，加之过去地下结构的建设规模相对较少，地下结构受地震作用引起的结构的严重破坏的相关资料也较少，因此地下结构的工程抗震研究及设计长期未得到足够的重视。
1923年日本关东大地震（M8.2），震区内116座铁路隧道，有82座受到破坏；1952 年美国加州克恩郡地震（M7.6），造成南太平洋铁路的四座隧道损坏严重；1976年唐山地震（M7.8），唐山市给水系统完全瘫痪，秦京输油管道发生五处破坏；1978年日本伊豆尾岛地震（M7.0）震后出现了横贯隧道的断裂，隧道衬砌出现了一系列的破坏；特别是1995年日本阪神大地震（M7.2）中，神户市及阪神地区几座城市的供水系统和污水排放系统受到严重破坏，其中神户市供系统完全破坏，并基本丧失功能。
神户市部分地铁车站和区间隧道受到不同程度的破坏，其中大开站最为严重，一半以上的中柱完全倒塌，导致顶板坍塌和上覆土层大量沉降，最大沉降量达2.5m。
浅析地下结构抗震的设计与对策
浅析地下结构抗震的设计与对策地下结构作为建筑物内部重要的一部分，其抗震设计和对策非常重要。
本文将从地下结构的基础概念入手，分析地下结构抗震设计与对策的原理、方法和实践。
一、地下结构的概念地下结构是指建筑物内部，位于地下的部分，包括地下室、地下车库、地下通道、地下水泵房等。
地下结构的存在不仅方便了人们的生活和工作，也对建筑物的整体结构起到了支撑和加固作用。
但是，在地震等自然灾害的情况下，地下结构往往成为建筑物的薄弱部分，遭受破坏的概率较大。
二、地下结构抗震设计原则地下结构抗震设计的原则一般包括以下几点：1、足够的强度和刚度：地下结构应具有足够的强度和刚度，能够承受地震引起的惯性力和位移反应。
2、优良的建筑材料：建筑材料应具有良好的抗震性能，如减震、抗变形、抗疲劳等。
3、合理的结构形式：地下结构的结构形式应合理，避免出现悬挑现象，减小死重，避免因惯性力和重力作用对基础和地面的影响。
4、合理的布局：地下结构的布局应合理，避免出现太大的开间和不均匀的负荷分配，减小荷载集中作用。
5、有效的支撑系统：地下结构的支撑系统应充分考虑地震作用下的位移和荷载要求，选择合适的支撑形式和支撑材料。
三、地下结构抗震设计方法地下结构抗震设计的方法主要包括以下几种：1、静力分析法：按照地震荷载作用下地下结构的静力响应，计算结构的受力状态、位移和应力等参数。
2、动力分析法：根据地震荷载引起的地面振动，对地下结构进行动力响应分析，计算结构的加速度、位移、应力和变形等参数。
3、试验法：通过试验方法，模拟地震荷载下地下结构的受力和变形状态，验证地下结构的抗震性能。
4、经验法：基于历史地震和类似地下结构的经验数据，推导出一些基本规律和参数，作为地下结构抗震设计的依据。
四、地下结构抗震对策为了提高地下结构的抗震性能，应采取以下措施：1、加固和改造：对于旧的地下结构，应加固和改造其结构和材料，以提高其抗震性能。
2、加强通风和排水：通风和排水系统的效率能够减少地下结构的潮湿度和湿度变化，同时减少腐蚀和损坏的风险。
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随着城市化进程的加快，地下建筑结构在城市基础设施中的地位日益重要。
由于地下建筑结构在地震作用下的破坏机制和影响因素比地上结构更为复杂，因此开展地下建筑结构的实用抗震分析方法研究具有重要意义。
本文将围绕地下建筑结构的实用抗震分析方法展开研究，旨在为提高地下建筑结构的抗震性能提供理论支持和实践指导。
在过去的几十年中，国内外学者对地下建筑结构的抗震分析进行了大量研究。
这些研究主要集中在地震动反应分析、随机振动分析、屈曲分析及稳定性分析等方面。
虽然这些方法在不同程度上取得了成功，但仍存在一些问题和不足之处，如计算精度不高、实用性不强等。
针对现有研究的不足，本文提出了一种基于地震动反应谱和随机振动分析的实用抗震分析方法。
该方法首先利用地震动反应谱对地震动作用下的结构进行静力分析，得到结构的地震反应，然后利用随机振动分析方法对结构进行动力分析，得到结构在地震作用下的动态响应。
为了验证该方法的正确性和可行性，本文设计了一系列地下建筑结构抗震实验。
实验过程中，通过加速度传感器、位移传感器等仪器对结构的地震响应进行采集和处理，得到结构在不同地震动作用下的反应数据。
结合实验数据，对本文提出的方法进行验证和修正。
实验结果表明，本文提出的基于地震动反应谱和随机振动分析的实用抗震分析方法能够较为准确地预测地下建筑结构在地震作用下的动态响应和稳定性。
同时，该方法具有较好的实用性和可操作性，可为地下建筑结构的抗震设计和评估提供有力支持。
本文的研究成果虽然在一定程度上解决了地下建筑结构抗震分析中的一些问题，但仍存在一些局限性。
例如，本文提出的抗震分析方法在应用中需要输入地震动作用参数，而这些参数的准确获取和处理仍存在一定难度。
本文的方法主要针对常见的地下建筑结构形式，对于一些特殊结构和复杂地形条件下的地下建筑结构的抗震分析仍需进一步探讨。
未来研究方向方面，我们提出以下几点：需要深入研究地震动作用参数的获取和处理方法，提高抗震分析的精度和可靠性；针对不同类型和规模的地下建筑结构，需要研发更为高效和精确的抗震分析方法和计算模型；结合先进的数值模拟技术和人工智能算法，建立基于大数据和云计算的地下建筑结构抗震分析平台，实现地震灾害的有效预测和评估。
关于地下结构抗震设计的几点思考
关于地下结构抗震设计的几点思考摘要：随着地下建筑物的增多，地下结构抗震设计成为了重点工程之一。
地下结构抗震尤其特定的原理，必须要从特定的原理出发展开设计才能够保证设计的有效性和科学性，满足抗震的需要。
本文结合工作经验主要将从以下几个方面来具体分析地下结构抗震设计进行分析。
关键词：建筑工程；地下结构；抗震设计；思考一、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。
因此，在建立结构和土相互作用结构模型时要考虑结构材料的非线性、结构和地基接触的非线性、近场地基和远场地基的非线性等因素。
目前对这几种非线性的单个研究已经很成熟，但是在实际工程中如何综合利用这些非线性的研究成果来建立合理的地铁等地下工程结构的分析模型还要进一步的讨论。
地铁车站等地下结构受到场地周围地基地震反应的影响十分显著，在地震作用时，地铁周围的土特别是上层覆土的重力作用对地铁结构的影响不容忽视，因此，如何在分析模型中体现地铁地基的静力作用和地基的半无限性也是一个很重要的问题。
解决这一问题主要靠合理的设定静力人工边界和动力人工边界，但是目前的边界模型一般来说不适合应用与地下结构，很有必要发展一种对静力分析及动力分析都可以适用的静力—动力人工边界，直接在边界上输入地震波，计算结构的地震反应。
二、地下结构地震动反应的特点及其基本分析方法从以往的震害报道中可以看出，地下结构与地面结构的振动特性有很大的不同：1、地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用显著，结构的动力反应一般不明显表观出自振特性的影响；2、地下结构的存在对周围地基震动的影响一般很小（指地下结构的尺寸相对于地震波长的比例较小的情况）；3、地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响很大，地震波的入射方向发生不大的变化，地下结构各点的变形和应力可以发生较大的变化；4、地下结构在振动中各点的相位差别十分明显，而地面结构各点在振动中的相位差不很明显；5、地下结构在振动中的应变一般与地震加速度的大小联系不很明显；6、地下结构的地震反应随埋深发生的变化不很明显；7、对地下结构和地面结构来说，它们与地基的相互作用都对它们的动力反应产生重要影响，但影响的方式和影响的程度则是不相同的。
(2021年整理)浅析结构抗震与地下结构抗震
浅析结构抗震与地下结构抗震编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（浅析结构抗震与地下结构抗震）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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浅析结构抗震与地下结构抗震一、地下隧道结构的抗震分析方法目前地下隧道结构抗震问题的研究方法主要有：原型观测，实验研究以及理论分析。
原型观测就是通过实测地下隧道结构在地震时的动力特性来了解其地震响应特点。
由于严格地讲地震后土体与结构物的变形是一个场的概念,而模型试验很难模拟这一点,所以原型观测成为地下隧道结构抗震研究中必不可少的手段之一。
它主要包括震害调查和现场试验两大类。
震害调查往往是在地震结束后才开始进行的，因而受观测时间、手段和条件等的限制，但是震害是最真实的“原型试验”的结果，因此一直受到人们的重视.目前这方面的资料收集正在不断的增加。
尤其是1995年日本阪神大地震发生后,进行了广泛的震害调查，收集了大量有益的资料。
但震害调查很难对地震过程中的动力响应进行量测,也无法控制地震波的输入机制和边界条件，更无法主动地改变各种因素以对某一现象进行有目的、多角度的研究.故有时就不得补借助于现场试验，它可以在一定程度上弥补这一缺陷。
实验研究就是通过激震实验来研究隧道结构的响应特性。
它可以分为人工震源实验和振动台实验。
一般的，由于前者较难反映结构的非线性及地基断裂等因素对隧道结构地震反应的影响，故用的不多，而振动台实验则可以较好处理这方面的问题，因此被广泛采用。
通过实验人们可以更好的掌握地下隧道结构的工作特性,进而为抗震分析的理论发展奠定基础。
该法在实验区域的选择和地基特性的模拟方面还有待进一步研究。
地下结构抗震减震措施与研究方法探讨
文章编号:1009-6582(2007)03-0001-05地下结构抗震减震措施与研究方法探讨孙铁成1,2高 波1叶朝良2(1西南交通大学土木学院,成都610031;2石家庄铁道学院土木学院,石家庄050043)摘要 由于地下结构一直被认为有较好的抗震性能,所以对其抗震减震的理论研究较少,实际工程中采取的抗震减震措施仅仅停留在经验阶段。
通过对地下结构抗震减震措施及其分析方法进行研究,对目前地下结构的震害特点、抗震减震措施和理论分析方法进行了归纳总结。
分析表明,地下结构的破坏过程主要受地震位移场的控制,与加速度场的关系不明显,所以应尽快修订 铁路抗震设计规范 中有关隧道抗震部分的条文;高烈度地震区的隧道抗震减震措施的耦合技术、减震机理与随机响应分析及动力可靠度的关系、洞口结构抗减震技术以及不同地震烈度下的设防长度、基础处理技术和减震层参数之间的联系等方面需加强研究。
这些成果将为高烈度地震区进行的隧道设计和施工提供理论依据。
关键词 隧道及地下结构 抗减震措施 分析方法 研究现状中图分类号:U 452.2+8 文献标识码:A1 引 言纵观人类的建筑历史,人类应对地震对建筑物破坏的措施主要通过两种途径来解决,即:(1)通过减小地震动的输入来控制地震动对建筑物的影响,使这种影响被控制在建筑物能够承受的范围之内;(2)通过改变建筑物本身的性能来适应或应对地震动,来减小地震动对建筑物的影响,使建筑物能够承受这种影响。
该分类是从施力体和受力体的角度来阐述,如果从建筑物采用刚性应对和延性适应的角度定义,这两种途径也可以这样表述:(1)通过加强建筑物本身的强度来抵抗地震对建筑物的影响,从而使这种影响被控制在建筑物能够承受的范围之内;(2)通过采取适当的措施来提高建筑物对地震动所产生影响的适应能力,使建筑物能够承受该影响。
这两种途径是通常所说的抗震和减震。
无论是采取哪种措施,其最终目的是使地震动对建筑物使用功能的影响达到最小。
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;杜乃娟【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、应用、范围及优缺点进行综合对比,提出设计建议.【期刊名称】《四川职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(021)002【总页数】2页(P123-124)【关键词】地下结构;震害;抗震设计方法;综合对比【作者】张俊海;申岳国;夏逸平;杜乃娟【作者单位】工程兵指挥学院,江苏徐州,221004;工程兵指挥学院,江苏徐州,221004;工程兵指挥学院,江苏徐州,221004;工程兵指挥学院,江苏徐州,221004【正文语种】中文【中图分类】TU234随着近几十年地震进入活跃期，地质构造破坏增多，造成人员和财产巨大损失，对经济和社会影响甚大.过去由于地下结构数量少，形式简单，普遍认为地震对其影响和破坏较轻，一直没有引起重视.随着地下结构大量修建，功能日趋复杂，人类活动频繁，地震破坏影响剧增，对地下结构抗震愈来愈得到重视.地震对地下结构造成的震害，基本上可以分两类：一类是由断层所引起，造成的位移和错动，致使结构遭受严重破坏，包括地震引起的砂土液化、软化震陷等其他不稳定因素造成的大片土壤滑移；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.地下结构震害，有的是因为地震烈度超过了设防烈度，有的是设计时忽略抗震设计，出现震害特征较多的是：口部塌方、地面隆起、二次衬砌混凝土表面裂缝、侧墙顶板混凝土剥落、附属设施和装修的损坏等.二十世纪中叶，地下结构的抗震设计逐渐进入人们视眼，开始考虑地震影响，这个阶段是考虑地震荷载的初阶阶段，大致分两种：一是从安全系数角度（增大安全系数）进行考虑；二是借鉴地面结构的抗震计算方法，即等效静载法.现常用的抗震设计方法有：2.1 等效静载法等效静载法是将地震加速度在结构中产生的惯性力看作地震荷载，将其施加在结构物上，计算其应力、变形等，进而判断结构的安全性和稳定性的方法.该法适用于地震荷载中惯性力占支配作用的结构物，当地下结构物的重力比周围地层重力大许多时，结构物自身惯性力起支配作用，还有结构刚度比较大，响应加速度基本上和周围地层加速度相等.对于较柔地下结构或不同部位其响应不同，需要使用修正等效静载法.计算结构承受荷载，除结构及附带土体受到地震惯性力外，地震时还受土压、内部液体的动压力等也需考虑.2.2 反应位移法反应位移法是根据地下结构在地震中的响应特征发展起来的计算方法，地震时周围地层的变形为主要地震荷载，根据具体的地质条件沿地下结构的纵向或者横断面的深度方向判断地层变形，用到地基弹簧力学单元，将地层在地震时产生的位移差（相对位移）通过地基弹簧以静荷载的形式作用在结构物上，从而求得结构物的应力等.刚度较大而密度小于地层的地下结构，其纵向变形取决于周围地层的位移，包括纵轴水平向和竖直向的位移.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;⑤液化的影响;⑥水压及浮力.2.3 BART隧道设计法（横断面）BART隧道设计法是美国20世纪60年代末修建旧金山海湾地区的快速运输系统(简称BART)中所建立的地下结构抗震设计准则.该法假定土体在地震期间不会丧失完整性，且只考虑地震作用下隧道结构的振动效应.其总体的指导思想是在抗震设计中，给结构提供有效的韧性来吸收土体强加给结构的变形，同时又不丧失其承受静载的能力，而不是以特定的单元去抵抗其变形.2.4 平面有限元整体动力计算法平面有限元整体动力计算法是将地层、结构体系分别根据其动力响应特性，以合适的力学模型离散化，生成网格体系，对整个体系输入设计地震波形，计算整个力学模型每时每刻的响应，从而求得作为对象的结构物在设计地震波作用下各部分的应力、变形的时间历程.2.5 节段长度试算法节段长度试算法把土与结构相互作用作为准静态问题考虑，对不同刚度的结构和土壤，以及各种节段长度的结构，提供最终最大弯矩和最大拉力的解，显著的特点是可以用结构节段长度来调整结构纵轴应变和应力，常用有拉伸模型、弯曲模型. 2.6 质点——弹簧模型该模型是日本1976年提出来的，用于沉管隧道的抗震设计.假设围岩是由单一的表土层和其下方的坚硬基岩组成，其自动特性不受隧道存在的影响，表土层的剪切振动基本振型对地下结构在地震中产生的应变起主导作用，结构自身惯性力对其动力性态的影响很少，分析中不予考虑，结构变形根据围岩变形计算，视地下结构为一弹性地基梁.2.7 设计反应谱法设计反应谱，假定地震时结构的位移至多等于周围地层的位移，从土壤到结构的“位移传递比”取决于土壤和结构的刚度，即：①假定周围土体不破坏，②谱根据强地震运动的加速度记录算出，③把地下结构作为弹性介质中的梁静态处理方法，来计算位移传递比.上述介绍的几种抗震计算方法可以从对研究对象的空间性来归类：(1)横断面抗震计算方法：①等效静力荷载法；②反应位移法（横断面）；③BART 隧道设计法（横断面）；④平面有限元整体动力计算法.(2)纵向抗震计算方法：①反应位移法（纵向）；②BART隧道设计法（纵向）；③节段长度试算法；④质点—弹簧模型；⑤设计反应谱.(3)三维有限元整体动力计算方法.对这几种方法的选择与应用，首先根据地下结构的自身特点、结构类型和结构所处围岩地质情况，其次结合所要研究的侧重点，如研究结构的横向荷载、位移和动力特性与研究结构纵向部位显然有很大的区别，在模型的选择、条件和约束边界的选取和简化也有差异.为了提高抗震的可靠性，提高计算的精度，满足计算边界条件，减少离散性，在地下结构选址方面：尽量远离地震活断层和不稳定地带，尽量避免饱和砂土地基，尽量避免岩层风化区，加强出入口的抗震性能.目前对地震作用机理了解较少，理论分析和数值计算抗震设计方法有一定局限性，随着科学技术和理论发展、施工手段和机具进步，依据工程类别经验、结构选址、衬砌材料的选用和施工质量综合控制等仍是地下结构抗震设计的主要手段.【相关文献】[1]张庆贺，廖少明，胡向东.隧道与地下工程灾害防护[M].北京：人民交通出版社，2009.[2]陆文超，张俊海.国内外抗震设防目标的分析[J].工程建筑与设计，2007，（11）.[3]郑永来，杨林德.地下结构震害与抗震对策[J].工程抗震，1999，（04）.。
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拟静力法
反应位移法
中图分类号 ：TU96 7
文献标识码 ：A
近年来 ， 随着地下空间开发强度的加大 ， 地下结 构的数量迅速增多 ，其震害也频繁出现 ，地下结构抗 震问题日益受到世界各国的高度重视 ， 特别是 1995 年日本阪神大地震中 ， 神户市地铁结构发生了严重 破坏 ， 更引起了众多工程技术人员和学者的高度关 注[1，2]。 地下结构抗震理论是在地面建筑抗震理论的基 础上而发展起来的
1 2 3 4 5 6 7 8
3.34 2.0 5.7 3.6 5.1 0.8 1.5 10.0
粉质粘土 中细砂
卵石 － 圆砾
该车站是一个明挖两层、 两跨地下结构，宽
18.7 m， 高 13.73 m； 顶板覆土厚度为 3.0 m。 车站结
构如图 1 所示 。
图2
侧墙的弯矩
Fig.2
Bending moments in lateral walls
图3 顶 、 底板的弯矩
Fig.3 Bending moments in top and bottom slabs
3
反应位移法计算与分析
第 45 卷第 6 期 ( 总第 323 期 ) 2008 年 12 月出版
51
Vol . 45 ， No . 6 ， Total . No . 323 Dec . 2008
第 45 卷第 6 期 ( 总第 323 期 ) 2008 年 12 月出版
6 3 8 - 3/4 - 3/4 - 1/2
= 9.84×10 ×0.147×0.59×sin 3.14z 3.14×32 2×32 （ ）（ ） =84.9sin 0.049z kN τ（z=3.2）=84.9sin（0.049×3.2）=13.25（kN） τ（z=17）=84.9sin（0.049×17）=62.8（kN） τm = 1 （13.25+62.8）=38.025（kN） 2 （5） 求出地震加速度系数 ， 计算得出地震中结
现 代 隧 道 技 术
MODERN TU NNELLING TECHNOLOGY
地下结构抗震设计方法的比较与分析
文章编号 ：1009-6582 （2008 ）06-0050-06
地下结构抗震设计方法的比较与分析 ＊
边 金1 陶连金 2 张印涛 2 李芳成 1
(1 广东海洋大学工程学院 ，湛江 524008 ； 2 北京工业大学 , 北京 100022)
（4） 将地震摩擦力沿深度变化假设为正弦函数 ， 计算出地震摩擦力 。
① 设计剪切波速
7
vsd =
hi Σ v i = 1 sdi ② 换算单位体积重量
8
i = 1 7
Σh
i
=222.2（m/s）
γ= i
Σγ h
i = 1 8 i = 1
i
=19 940（N/m3）
Σγ
i
③ 动剪切模量 2 7 2 Gd = γ vsd =9.84×10 （N/m ） g ④ 动变形模量
修改稿返回日期 ：2008-06-10
1 车站及其地质概况
基金项目 ： 本项目研究得到北京市教育委员会科技发展计划项目 、 北京市自然科学基金 、 国家自然科学基金 （ 编号 ：40272113 ）、 北京市科技新星 及广东海洋大学引进人才启动项目 （ 编号 ：0712101 ） 支持 . 作者简介 ： 边 金 （1977- ）， 男 ， 博士 ， 讲师 ， 主要从事地下工程研究 ，Email ：bianjin66@.
现 代 隧 道 技 术
MODERN TU NNELLING TECHNOLOGY
地下结构抗震设计方法的比较与分析 —— 底板的换算宽度 （ 底板的宽度 ）； Bv— —— 土的抵抗系数 ， 取为 1.0； frk— —— 侧向修正系数 ， 取为 1.0。 αs — （3） 将地层 位 移 沿 深 度 变 化 假 设 为 余 弦 函 数 ， 计算出地层位移 ， 然后计算出地基反力 。
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第 45 卷第 6 期 ( 总第 323 期 ) 2008 年 12 月出版
Vol . 45 ， No . 6 ， Total . No . 323 Dec . 2008
现 代 隧 道 技 术 地下结构抗震设计方法的比较与分析 北宫门车站位于永定河山前溢出带及其冲积扇 的西北部 。 地下水位埋深浅 ， 沉积物以洪冲积物为 主 ， 该车站所处地层的详细情况见表 1。
图1车站结构示意来自Fig.1Structural Plot of the Station
2
拟静力法计算与分析
拟静力法是假定地下结构为绝对刚体 ， 地震发
生时与围岩介质一起运动 ， 其间无相对位移 。 结构 物每一部分都有一个与围岩介质相同的加速度 ， 取 其最大值用于结构抗震设计 。 在抗震验算时 ， 一般只 计算水平地震力的作用 。 该方法计算地震力的主要 思路是 ： 上方土柱的水平惯性力作用 ， 简化为作用于 顶板的集中力和力矩 ； 结构的地震惯性力 ， 作用于结 构的质心处 ； 结构一侧作用地震主动土压力 ， 另一侧
表1 编号 土层名称 回填土 粉质粘土 粉质砂 粉细砂
卵石 － 圆砾
MODERN TUN NELLING TECHNOLOGY
设置受压弹簧模拟地层的约束作用 。 根据北宫门车站的地质情况和车站结构 ， 计算 得出车站所受的地震力如下 ：（1） 顶板覆土的垂直土 压力为 1 104.9 kN； 顶板覆土的水平地震力为一均 布荷载 ， 作用于覆土的质心 ， 其值为 46.96 kN/m。 （2） 顶板处地震侧压力为 1.56 kN/m2； 底板处地震侧压
摘
要
在日本阪神大地震中 ， 地下结构遭到了严重破坏 ， 因此地下结构的地震反应及抗震设计和安全性评 价
—— 拟静力法和反应位移法对北京地铁北宫门车站进 越来越被重视 。 首先采用矩形地下结构的两种抗震设计方法 — 行了抗震计算 ， 并使用计算软件 FLAC4.0 对 北 宫 门 车 站 进 行 了 时 程 分 析 ， 发 现 拟 静 力 法 对 地 震 荷 载 过 于 简 化 ， 致 使 其过低估计了地震对地下结构的影响 ； 而反应位移法较合理地反应了地震荷载对地下结构的影响 ； 地震中的惯性力 对地下结构的内力影响不大 ， 地震剪应力对结构的内力影响最大 ； 并且 ， 通过软件 FLAC 时程分析 ， 得 到 的 位 移 等 反 应规律与反应位移法的假设相同 ， 计算得到的弯矩值与采用反应位移法计算得到的弯矩值相近 。 因此 ， 推荐首先采 用反应位移法进行地下结构的抗震设计 。 关键词 地铁车站
构的抗震设计都是以日本学者大森房吉提出的静力 理论为基础来计算地下结构的地震作用力 。 60 年代 初 ， 前苏联学者在抗震研究中将弹性理论用于地下 结构 ，提出了拟静力法 。 60 年代末 ，美国旧金山海湾 地区 （Bay Area） 在建设快速地铁运输系统 (BART) 时 ， 提出了地下结构并不抵御惯性力而是具有吸收 强动变形的延性 ， 同时还不丧失其承受静载荷力等 新的设计思想和理念 ， 并以此为基础提出了抗震设 计标准 。 70 年代 ，日本学者从地震观测资料着手 ，通 过现场观测 、 模型试验 ， 建立了数学模型 ， 并结合波
3.1
反应位移法简介 反应位移法是一种物理概念清楚 、 计算方便的
抗震设计方法 。 其计算过程如下 [5~8]： （1） 根据基岩面以上地层的密度 、 弹性剪切波 速和厚度 ， 将其简化成单一地层 ， 计算出该单一地层 的剪切波速 、 密度和自振周期 。
① 土层的水平位移 u（z）= 2 Su Ts cos πz 2H π2 = 2 ×0.147×0.59×cos 3.14z 2×32 π2 =0.00176cos0.05z u（z=3.2）=0.0176cos（0.05×3.2）=0.0174（m） u（z=10.1）=0.0176cos（0.05×10.1）=0.0154（m） u（z=17）=0.0176cos（0.05×17）=0.0116（m） ② 地震时土压力 u(z)- u(zB ) Σ p(z)=k Σ u(z=3.2)- u(zB =17) Σ p(z=3.2)=kh Σ =35.8（kN） u(z=10.1)- u(zB =17) Σ =23.6（kN） p(z=10.1)=kh Σ p(z=17)=0
力为 8.71 kN/m2。 （3） 结构惯性力为 238 kN。 将以上荷载作用在车站结构上 ， 采用 ANSYS 可 计算出地 震荷载下的 结构内力 ， 如图 2、 图 3 所示 。 结构上最大的弯矩约为 42 kN · m， 其它各部分的弯 矩值也较小 ； 而且 ， 在中柱产生的轴力也很小 ， 最大 值也仅为 3.2 kN。 因此 ， 动荷载作用时地下结构内力 增加值仅为静荷载下地下结构内力值 1/10 不到 。 考 虑到静荷载下计算地下结构的内力时的安全系数 ， 可认为依据该方法计算出的地下结构地震内力可忽 略不计 。
Ed =2（1+vd）Gd =2（1+0.4）×9.84×107 =2.75×108 ⑤ 土层的自振周期
8
τ=
Gd S T sin πz πH u s 2H
7
Tg =Σ
i = 1
4hi =0.47（s） v si
Ts=1.25Tg=0.59（s）
⑥ 基岩面的速度反应谱 Su = Cz Su0 =1×25×0.59=0.147 m/s （2） 计算出地基反力系数 ① 底板下土层的竖直反力系数 kv = frk（0.2E0Bv ） =1×0.2×2.75×108×18.4- 0.5 =1.28×107（N/m3） ② 底板下土层的剪切反力系数 kvs = kv /3=4.26×106（N/m3） ③ 侧面土层的水平反力系数 kh = frk （0.2αs E0 Bv ） =1×0.2×2.75×10 ×1×18.4 =6.17×10 （N/m ） ④ 侧面土层的剪切反力系数 khs = kh /3=2.05×106（N/m3） 式中 E0— —— 土层的变形模量 ； 52