淺談如何提升框架式地下建筑結構抗震性能的措施

楊志勝

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

關鍵詞：框架試；建筑結構；抗震性能

目前，關于地下結構地震響應的分析大多是計算給定的地下結構在地震影響下的動力響應，而該結構在該動力響應下是否已破壞則不得而知，這就需進行地下結構抗震性能研究。近年來，地震工作者從振動臺實驗研究、理論分析和數值計算等諸多方面對地下結構抗震分析理論和設計方法開展了研究，取得了大量的成果。在此基礎上，結合《建筑抗震設計規范》，以框架式地下建筑結構為例進行分析，為此，為建筑結構抗震性能研究提供可靠的依據。

1 地下建筑結構地震破壞的體現

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

2 加強地下框架結構抗震度的必要性

地下建筑對于自然界中的各種災害在一定程度上具備較強的防護能力，尤其在抗震、防火、防毒、防風、防洪等方面的作用尤為顯著，比地面建筑的生存更具有優勢。地下建筑和地面建筑相比，地下建筑具有較好抗震性能，其表現在一下幾個方面：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而產生橫向振動，建筑的高度越高，振動的幅度就越大，更容易擴大震害的程度，而地下建筑的周圍被巖石和土質包圍，限制地下建筑產生位移的可能，無法為地下建筑結構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，地震發生時，其地震波是由地表傳播、擴散，所以震源距離地表越近，地震的強度和烈度越強，根據國內相關調查表明，當地表的震度達11度時，450米深處的地震烈度已降為7度，由此可見，地下建筑埋設深度越深，抗震性能越高，在一定程度上保障地下框架建筑的穩定性和人員的安全性。

3 框架式地下建筑結構抗震性能分析方法

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。

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。

4、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。

4 提升框架式地下建筑結構抗震性能的措施

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。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?？蚣苁降叵陆Y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。如果施工條件允許，地下建筑應利用暗挖的方式進行施工?？蚣苤椭兄?、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。

5 結束語

綜上所述，由于地下結構所處環境的復雜性及地震本身的不確定性，使得地下結構地震響應及抗震 研究困難重重。雖然目前在該領域的研究熱度漸高，成果也日益增多，但能轉化為實際工程 技術的比較少，地下結構的抗震設計仍然停留于經驗階段?？蚣苁降牡叵陆Y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。為此，應結合相關要求和規定進行施工，以此，有效提升框架式地下建筑結構抗震性能。

參考文獻

[1]王國波，謝偉平，孫明，劉衛國.地下框架結構抗震性能評價方法的研究[J].巖土工程學報.2011（04）

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[3]劉晶波，劉祥慶，李彬.地下結構抗震分析與設計的Pushover分析方法[J].土木工程學報.2008（04）

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