框架式地下建筑結構抗震性能

劉濤德

摘 要：地震危害性極大，是常見的自然災害。以往受到地下建筑結構規模及數量的限制，地震帶來的事故較少，并且地下建筑結構在周圍地層的約束下，地震造成的震害程度并不大。但是，近年來我國加快了對地下空間的開發，不斷擴大了地下建筑結構規模，地震對地下建筑結構的危害也越來越大。通過采用框架式地下建筑結構施工，能夠提高對地下空間的利用率，增大地下建筑開間尺寸，因此需要注意對框架式地下建筑結構的抗震設計，減少地震為地下建筑結構的影響。

關鍵詞：框架式；地下建筑結構；抗震性能

1 前言

隨著我國社會經濟的飛速發展，人們的需求也愈加多元化，現代城市中地下建筑結構的要求與難度也逐步提升，這對地下建筑結構的抗震設計提出了更高的要求。本文首先概述了對當前地下建筑結構抗震的研究情況，然后通過分析框架式地下建筑結構的抗震性能，提出了相應的完善策略，旨在通過采取一系列措施，最大限度避免地震所造成的危害。

2 當前地下建筑結構抗震研究概述

一般情況下，地下建筑結構具備一定的抗震性能。然而就目前情況來看，地下建筑結構仍然會受到地震的影響，如果不及時采取防范措施，會對其結構造成嚴重的破壞。通過對地下建筑結構的動態特征、形式的分析，不同地下建筑結構在抗震性能上存在較大差異。在對地下建筑結構抗震方式的研究中，近年來我國取得了較大的進展。

框架式地下建筑結構容易受到地震的作用，這是因為地下建筑周圍存在大量的巖土介質，與地面建筑結構相比，地下建筑結構產生的地震反應也是不一樣的。地震主要通過地震波的方式進行能量傳遞，在地震波從巖基傳遞至場地的過程，受到地震波的影響，地基土壤的介質會不斷的進行運動，同時將地震波傳播到框架式地下建筑結構中[1]。如果是較小斷面的地下結構，在動力荷載的作用下，則不必考慮地下建筑結構與土壤的作用，此時框架式地下建筑結構會隨著土壤介質做相同運動，因此動應力較小。但是如果框架式地下建筑結構存在著明顯的慣性作用時，那么就會導致框架式地下建筑結構出現嚴重的變形，并對地下結構造成巨大破壞。

目前，對于地下結構抗震性能的研究途徑有很多，因為地下結構抗震性能問題十分復雜，現有的手段都不能夠全面、真實的解釋和模擬地下結構動力反應。下面介紹幾種常見的途徑：

（1）原型觀測法。即直接對原型進行觀測。

（2）模型試驗。主要是模擬現實情況，并進行試驗操作。

（3）數值模擬。數值模擬是區別于試驗模擬的另一種新的途徑。

3 框架式地下建筑結構抗震性能分析

3.1 地下建筑結構設計說明

（1）在框架式地下建筑結構的設計過程中，抗震等級、人防等級、材料等級、活荷載值、地基情況以及地基地基承載力等是其主要設計依據[2]。選用詳圖、施工圖中沒有畫但是通過施工說明表達出來的信息等，是地下建筑結構施工中需要注意的事項。

（2）框架式地下建筑結構的分類：建筑結構安全等級、建筑物設計使用年限、建筑物的建筑抗震設防分類、抗震設防強度、建筑物場地種類、建筑鋼筋混凝土結構的抗震等級、人防工程抗力等級、地基基礎設計等級等。

（3）框架式地下建筑結構地基的持力層的土層類型與承載力特征值，工程建筑施工的地基液化與不良地質作用、地基土的凍結深度等。

3.2 地下結構抗震性能方法分析

（1）靜力法。也就是用等代的靜地震代替隨著時間而不斷變化的地震力，同時使用靜力計算模型對地震荷載作用下的結構內力進行分析。等代的靜地荷載主要有：結構本身、主動的側向土壓力增加量以及洞頂上方土柱的慣性力等。

（2）地基抗力系數法。簡單來講，就是在框架式地下建筑結構的橫斷面上，通過應用相互作用的計算模型，從而對其地震反應進行分析的方法。地基抗力系數法一般在半埋設或全埋設的框架式地下建筑結構中比較適用。框架式地下建筑四周的巖土介質作用，可以使用多點壓縮彈簧或者是剪切彈簧來代替，比如梁元素能夠對結構進行模擬。地基抗力系數法的主要步驟有以下幾點：第一，計算四周巖土的介質彈簧的常數。第二，計算四周巖土的地震變位。第三，計算框架式地下建筑結構的地震反應。通過使用靜力有限元法的方法，能夠計算出四周巖土的抗力彈簧常數。將下方邊界與側面固定好，按照分析地震反應過程中計算的應變幅度，將相應的地基彈性常數確定下來[3]。之后為將相應的變位計算出來，需要把荷載均勻的施加在孔洞的各個方向上，通過采用上述方法，能夠將地基抗力系數計算出來，然后將地基抗力系統換算為彈簧常數即可。

3.3 地下結構抗震性能分析

在發生地震之后，框架式地下建筑結構四周的土體會對框架柱造成約束，并形成動態的相互作用。在地震波的傳播過程中，框架式地下建筑結構的梁柱會接收到基巖傳播過來的地震波，從而導致框架結構出現運動，并發生變形。一部分地震波通過反射傳播到土層，并對其造成反作用。

4 框架式地下結構抗震性能的完善策略

目前，國內地下建筑結構的抗震設計認識不夠深入，尤其是對抗震施工的設計與處理。由于很多地下建筑結構受到周圍土壤介質的影響，從而會出現很多新的問題。在構造地下建筑結構的過程中，需要按照地下建筑結構的標準進行。所以，在現實中需要重視地震對地下建筑結構造成的損害，不能將地下建筑結構與地上建筑結構相混淆。在我國社會經濟飛速發展過程中，人們對建筑的抗震性能要求也越來越高，在地下建筑結構的減震抗震設計過程中，需要滿足人們實際的需要。為有效提升建筑結構的整體抗震性能，就必須真正將地下建筑結構的隔震、消震等抗震工作做好。這是由于落實好這些方面的抗震工作，對地下建筑結構整體設計而言意義重大。因此，要積極借鑒國外發達國家在地下建筑結構防震上的經驗，結合我國實際情況，不斷提高國內地下建筑結構的抗震性能。

5 結束語

目前，建筑工程的重點環節就是設計與施工，框架式地下建筑結構必須符合高層建筑隊地下室設計的標準。在地下建筑結構設計過程中，應提高對其抗震性能的重視，并采用有效措施完善地下建筑結構抗震設計，以此在整體上實現建筑物質量的提升，并達到人們對地下建筑抗震性能的要求。

參考文獻：

[1] 葉超華.關于人防地下結構抗震的相關研究[J].江西建材，2015.

[2] 丁克偉，易成建.某帶穿層柱框筒結構的抗震性能分析[J].工程與建設，2015.