框架式地下建筑結構抗震性能分析

■洪 偉 ■南昌市建筑設計研究院有限公司，江西 南昌 330000

地震屬于自然界中常會出現的自然災害，因為地下結構的數量和規模的建構存在一定的限制。但是隨著地下空間和結構不斷的增加，地下結構也逐漸涌現出很多類型的震害。所以框架式地下建筑結構在設計和施工方面，應更加注重抗震方面的設計，從而降低地震對于建筑的危害性。

1 當前地下結構抗震研究的概述

地下結構通常情況，均會被認為具有一定的抗震性能。但是，現階段來看地震的震害方面一直受到地震的作用，其結構受到嚴重的破壞。探究地下的結構的形式和動態特征，能夠看出地下的結構具有一定的震動星河地面的結構有一定差異。地下結構抗震方式日顯重要，近幾年獲取很大的進步。

框架式地下的建筑受到地震方面的作用，由于建筑的四周有很多的巖土介質，地下的結構很容易出現與地面不同的結構會產生不同的地震方面的反應。地震方面，一般來講，多以地震波的方式進行傳播能量。地震波自基巖傳播與場地的過程，地基土壤的介質會受到地震波的作用不斷運動，土壤方面的介質將這種運動的方式傳播與框架式的地下結構。若為較小斷面的地下結構，在受到動力荷載的作用地下的結構和土壤的作用方面可給予忽視。框架式地下結構會隨著土壤的介質變化做以運動，因此其動應力比較小。然而，框架式地下結構具有顯著的作用力，這時建筑結構就會出現變形，造成地下結構方面的破壞。地下結構的抗震性能，主要途徑包括許多的類型，常見的途徑有:①原型觀測的方式，主要是針對原型進行具體的觀測。②模型方面應進行試驗，針對試驗操作進行具體的模擬。③針對數值進行模擬，這種方式可以和試驗模擬有效的區分。因為其存在的問題非常復雜，現階段還沒有具體的方法可以達到地下結構動力反應的模擬和準確的解釋。

2 框架式地下結構抗震性能方面的分析

2.1 地下結構設計方面的分析

(1)框架式地下的結構的設計，其設計的內容體現為:抗震、人防、材料方面的等級，地基、承載力和活荷載值等方面的內容。地下結構在施工過程的注意事項，應該選擇詳圖的方式和施工圖的方式表現，以施工的說明表現相關的信息等。

(2)框架式地下結構的種類包括:建筑結構的安全等級、建筑的設計實際應用的年限、建筑抗震的設防方面的分類、防震設防的強度和建筑施工場地、鋼筋方面的混凝土結構的抗震的等級，以及人防工程抗力方面和地基設計方面的等級等。

(3)框架式的地下結構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和地基的凍結的深度。

(4)建筑結構的活荷載。

(5)地下結構在施工過程，受力鋼筋混凝土實際的保護層的厚度。同時應保證辦正式工的結構和預先的方案中的方法一致，結合相關要求和規定進行施工。

(6)地下建筑物應具有耐火方面的等級。

(7)施工中的注意事項應嚴格對待，如施工過程后澆帶方面的設置、工程完工后的質量方面的驗收工作等。

2.2 地下結構抗震性能方法的分析

(1)靜力方法;即為隨著時間的變化，通過等代方式的靜地震荷載計算模型結構的內力。等代方面的靜地震的荷載為:結構自身、洞頂上的土柱慣性力、側向土壓力等。

(2)地基抗力系數方法;即為在相互作用下進行結構橫斷面地震反應的方式。一般情況下，適合應用于半埋設以及全埋設方面的地下結構，通過剪切彈簧及多點壓縮彈簧取代地下結構四周的巖土介質，如梁元素能夠模擬結構。具體操作步驟為:四周巖土介質彈簧方面使用常數進行計算、四周巖土地震通過變位進行計算、結構反應進行計算等。其四周的巖土抗力彈簧的常數，一般會通過靜力有限元法進行類似或相近常數方面的計算。側面和下方邊界應做好固定工作，可結合地震反應進行具體的探析，從而獲取應變幅度彈性方面的常數。其次獲取空洞所有方向方面的均衡荷載，以獲取準確的地基抗力方面的系數，通過抗力方面的系數計算彈簧方面的常數值。

(3)反應變位的方法;由于共振響應一般不會出現于地下結構中，因此忽略結構自身震動的慣性力，對計算方面的最后結構沒有過多影響。計算地下結構地震反應動力的方程的過程，應將靜計算方面的公式簡化。因為這樣地下結構的地震效應就會和地下結構的實際位置相聯系，這種方式可以將地震變位和抗力系數具體化。

(5)有限元的方法;地下結構進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情況進行進一步的研究。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、斯密斯改進的迭加邊界，以及廖振鵬設計的透射性邊界等，其使用的效果均為較佳。

2.3 地下結構的抗震性能方面的分析

如果地震產生的過程，框架式地下結構的框架柱，因為承受過多土體方面的壓力，就會和四周的土體產生動態的效力。地震波傳來，通過基巖向軟土層傳到結構的柱梁，就會產生框架結構的變形，很多地震波反射于土層，這時土層就會出現相反的作用。現將地下結構地震反應特征進行分析:

(1)框架式的地下結構震動變形，主要因為承受過多的地基土壤方面的約束力，使其受到動力的作用，呈現出自震的特征。

地下建筑結構對四周地基振動的影響非常小。

(2)地震波入射的方向會對地下結構震動的方式造成直接的影響，地下結構出現變形和應力方面明顯的變化。

(3)地下結構震動相位差距非常大，且各點在振動過程的相位也非常明顯。

(4)地下結構振動過程的應變和地震實際的速度沒有過多的聯系。

(5)地下結構的地震反應和埋深變化很小。

3 框架式地下結構抗爭性能的完善策略

現階段，我國還缺少對于地下結構抗震方面的設計內容的認識，特別為抗震施工的設計和處理策略。很多建筑單位的地下結構因為受到底層方面的限制，進而就會造成一些問題出現。還有一種觀點需要結合地下結構的標準進行建筑結構的構造。由此可見，這兩者觀點均有一定的偏差，如地震對于建筑物的損害沒有得以重視、將地下結構和地上結構混淆。

隨著社會經濟的不斷發展，人們對于建筑的抗震性能要求也更加嚴格，而減震和抗震的設計也應該滿足市場和實際的需求，以防不時之需。為不斷將建筑結構的整體抗震性能提升，就需要認真落實隔震和消能減震方面的抗震工作。因為這方面的抗震工作，對于建筑結構的整體設計來講，有著重要的意義和價值。所以，應結合各個國家地下結構對地震方面的具體分析，并加強地下架構抗震方面的能力，通過適宜的方式和措施完善地下結構的抗震性能。

(1)把框架式地下建筑結構設計在平整度良好的地基位置，同時要確保遠離斷層，防止建筑設置在近山坡的坡面或是地面平整度較差的地域，盡可能防止設置在飽和砂土方面的地基。

(2)框架式地下結構在實際施工的過程，相同的條件應盡可能選擇埋深更大的線路，避免設置于風化巖層的地段。

(3)如果施工條件允許，地下建筑應利用暗挖的方式進行施工。

(4)框架柱和中柱、梁、頂板等節點的位置需要利用具有一定彈性的節點，禁止使用剛性的節點。

4 總結

當前，框架式地下建筑的設計、施工的環節為建筑工程中的重點內容。框架式的地下結構能夠達到高層建筑對于地下室方面設計的標準。由于框架式地下結構的抗震性能的設計非常關鍵，所以應給予建筑結構更多的關注，給予地下結構抗震設計更多的重視。從而提高建筑物的整體質量，并達到一定的抗震性能。

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