城市大型地下结构抗震设计理论和方法与工程应用公示材料

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1、公示内容一、项目名称：城市大型地下结构抗震设计理论与方法及工程应用二、项目简介：我国目前大规模城市地下空间开发亟需地下结构抗震设计理论、方法及技术与法规指导。经过10余年系统研究，在地下结构地震反应影响因素及规律、损伤破坏模拟模型和方法、破坏机理与失效模式、抗震减震设计理论和方法与技术及工程应用等方面取得了系列创造性成果，形成了较为完整、系统的城市地下工程抗震设计理论和方法及技术、法规，为即将颁布实施的第五代全国地震区划抗震设防全覆盖要求提供了方法、技术和法规保障。周福霖院士任组长的鉴定专家组认为该项成果“总体达到了国际

2、领先水平”，主要创新成果包括：1、完善和发展了时域整体分析方法并开发了计算平台，为分析城市大型地下结构地震非线性反应和损伤破坏机理提供了方法和手段。时域整体分析方法主要涉及三个方面：(1)截断人工边界条件模拟方法和地震输入模型；(2)材料非线性和界面接触非线性行为模拟；(3)大型复杂问题高效分析方法。针对这些问题开展了20余年研究工作，取得了系列原创性成果，并在大型商用软件上实现了其计算功能，自主研发了地下结构地震反应和损伤破坏数值模拟软件。2、揭示了浅埋地下结构地震破坏机理与失效模式，建立了地下结构抗震性能评价方法，提

3、出了地下结构减震控制技术和措施。首次从围岩土体对地下结构两种作用、组成结构构件不同的受力功能以及关键构件的力学性能与体系受力分配改变等方面，系统阐述了大开地铁车站的地震破坏机理和失效模式，并提出了抗震关键支撑柱概念。建立了地下结构抗震性能和极限抗震能力评价方法。提出了地下结构减震设计技术，核心是弱化内柱水平抗剪切功能，增强内柱抗侧力变形能力。3、研发了系列有自主知识产权的地下结构-场地土体系地震反应和破坏模拟模型试验技术，开展了国际上迄今为止最为系统的地下结构普通和离心振动台地震反应和破坏模拟试验，获得了地下结构地震反应

4、和破坏的系列规律性认识。研发了自主知识产权的悬挂式层状多向剪切箱和可控连续体多振动台模型箱等试验装置，以及新型传感技术及数据采集、处理平台。开展了系列振动台模型试验研究，揭示了中柱是地下结构抗震的薄弱环节和埋深对地震反应和破坏的影响规律。4、为解决复杂断面地下结构抗震设计问题，发展了反应位移法和反应加速度方法，提出了Pushover分析法和惯性力-反应位移法。现有地下结构抗震设计实用分析方法不适用复杂型式断面地下结构的抗震设计分析。为此，本项目提出了地下结构抗震分析的整体反应位移法、改进的反应加速度法和Pushover分

5、析法解决这一问题。针对浅埋地下结构的围岩作用特征提出考虑上覆土体竖向惯性效应的反应位移法，论证了其合理性。主编国家和行业以及地方规范、规程4部；获授权发明专利6项，软件著作权7项；完成技术总结报告1本，出版著作6部，发表期刊论文230篇，其中SCI/EI收录论文146篇，被CNKI引用4000余次。成果在北京、沈阳、长春、石家庄、太原、苏州和南京等城市地铁工程抗震设计中获得应用，产生了巨大的社会经济效益。三、客观评价：本项研究针对我国城市地下空间资源开发建设中的城市大型地下结构抗震减震关键技术难题，在国家自然科学基金重大

6、研究计划和国家重大基础科学研究计划以及一些省部级和企业课题资助下，系统地开展了理论分析、数值和物理模型模拟、简化分析方法与结合实际工程应用的研究。周福霖院士为专家组长，谢礼立、施仲衡和王复明等院士为专家组成员的项目鉴定专家组评价“该项目研究成果丰富、系统、创新性突出，总体上达到了国际领先水平”。四、推广应用情况编写的国家和行业以及地方相关规范、规程（国家规范《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》（首部），住建部行业规程标准《市政公用设施抗震设防专项论证技术要点(地下工程篇)》、《城市轨道交通工程设计

7、文件编制深度规定》，北京市地方规范《城市轨道交通工程设计规范(DB11/995-2013)》）在指导地震区的城市轨道交通工程建设中发挥了重要作用；研究成果为城市地下工程的防震减灾提供了分析理论与方法，已在北京、沈阳、长春、石家庄、太原、苏州和南京等城市的复杂地铁工程抗震设计分析中获得广泛应用，部分成果还在国防、水电、核电等重大工程结构抗震设计分析中获得应用，具有重大的科学和使用价值以及宽阔的推广应用前景，产生了巨大的社会经济效益。研发的模型试验技术，包括模型试验箱、数据量测与传输、处理技术及软件等，已获应用。五、主要知识

8、产权目录1.代表性学术论文[1]DuXiuliandZhaoMi.Stabilityandidentificationforrationalapproximationoffrequencyresponsefunctionofunboundedsoil.EarthquakeEngineering&StructuralD