建筑结构抗震设计第11章地下建筑抗震设计

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1、第十一章地下建筑抗震设计§11.1概述1995年日本阪神7.2级地震，神户市大开地铁车站中柱震损2008年汶川8.0级地震中，都汶公路龙洞子隧道发生较严重损坏龙洞子隧道拱顶二衬塌落龙洞子隧道左洞环向剪切破坏带§11.2地下建筑的震害特点（一）地下建筑的地震反应特点地震反应地下建筑地面建筑——周围有围岩等介质约束结构需受土压力、地应力、地下水左右力、结构衬砌力等作用力及其环境与地面工程不同地震作用下振动特性与埋置地层的反应相关性较大——无围岩等介质约束，通过基础与地基连接需考虑风、雪荷载，梁、柱、板为主要传力构件地震作用下振动特性与地面结构材料及几何形态相关性大对地

2、下建筑来说，地震反应起主要作用的因素是地基的运动特性，结构形状的改变对地震反应的影响相对较小。（一）地下建筑的地震反应特点在地震作用下，地下建筑振动特性主要体现在：反应特点地下建筑地面建筑说明1自振特性不明显低阶震型较明显地下建筑结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用明显2地基震动影响较小有较大扰动根据工程波动理论，地下建筑上部场地为自由场3地震波入射方向影响较大影响较小地下建筑随地震入射播大小及较大变化地下结构各点的变形和应力可能发生较大4结构各点相位差十分明显影响不大5与地震加速度大小关系不明显衡量地震动反应的重要因素地下建筑地震反应与岩土介质在地震作用下的变

3、形或应变大小的关系密切6埋深变化不明显影响地震反应7土-结相互作用地基地震动影响大自振特性影响大根据震害调查，地下建筑结构破坏的主要点有：①地质条件较大变化区域容易发生破坏；②软弱土层中的地下工程地震破坏大；③上部覆盖土层越厚，破坏越轻；④衬砌厚度大的破坏的几率相对大；⑤形状、刚度发生变化部位易破坏，洞口常受地震破坏；⑥对称结构发生破坏的程度要比非对称结构轻。（二）地下建筑的抗震性能及震害1)地下车库震害形式：主体结构与吸排气塔、楼梯间等部位的连接处出现了混凝土的剥落和裂缝。震害原因：主要是由于连接部位的主体结构与吸排气塔、楼梯间的刚度差异造成了不同的动态反应，从

4、而在连接处发生了相对位移。2)过街通道震害形式：破坏主要是与电气、空调、给水排水和防灾设备有关的破坏。主体结构罕有破坏。3)城市地下空间综合体震害形式：主要为中柱破坏（地铁车站），结构主体受损相对较小。§11.3地下建筑抗震设计的一般规定（一）适用范围单建式地下建筑：地下车库、过街通道、地下变电站和地下空间综合体等；附建式地下建筑：抗震性能要求通常与地面建筑一致。（二）抗震设防目标单建式钢筋混凝土地下建筑结构的抗震等级，略高于高层建筑的地下室。1）丙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级：6、7度时不应低于四级；8、9度时不宜低于三级；2）乙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级

5、：6、7度时不宜低于三级；8、9度时不宜低于二级。（三）地下建筑的规则性及优化选型1）地下建筑抗震设计方案：根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、地下建筑使用要求等条件进行综合分析对比后确定。2）地下建筑建筑布置：力求简单、对称、规则、平顺，横剖面的形状和构造不宜沿纵向突变。3）地下建筑结构设计应具有等强度的概念。（四）地下建筑的场地要求1）单建式地下建筑宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。2）处于软弱土、液化土或断层破碎带等不利地段时，应分析其对结构抗震稳定性的影响，采取相应措施。3）位于岩石中的地下建筑，其出入口通道两侧的边坡和洞口仰坡，应依据地形、地质

6、条件选用合理的口部结构类型，提高其抗震稳定性。§11.4地下建筑的抗震计算（一）可不进行抗震计算分析的范围采取了抗震措施的下列地下建筑，可不进行地震作用计算：1)7度Ⅰ、Ⅱ类场地的丙类地下建筑。2)8度(0.20g)Ⅰ、Ⅱ类场地时，不超过2层、体型规则的中小跨度丙类地下建筑。（二）计算模型和设计参数的选取1)周围土层的模拟应能较准确地反映周围挡土结构和内部各构件的实际受力状况；与周围挡土结构完全分离的内部结构，则可采用与地上建筑同样的计算模型。2)结构模型的选取平面应变分析模型：地层分布均匀、规则且具有对称轴的纵向较长的地下建筑。（反应位移法、等效水平地震加速度法

7、、等效侧力法）空间结构分析计算模型：长宽比和高宽比均小于3及不适用平面应变分析模型的。（土层–结构时程分析法）与周围挡土结构完全分离的内部结构，可采用与地上建筑同样的计算模型。3)地震作用的方向水平地震作用：长条形地下结构：按平面应变问题分析时，一般可仅考虑沿结构横向的水平地震作用；体型复杂的地下建筑结构：同时计算结构横向和纵向的水平地震作用。竖向地震作用：8、9度时宜计及竖向地震作用。必要时，设防烈度为7度，也可考虑竖向地震作用效应的综合作用。采用土层-结构时程分析法或等效水平地震加速度法时，土、岩石的动力特性参数可由试验确定。（三）地下建筑抗震计算方法无论何种

8、计算方法，