结构抗震与地下结构抗震探析

结构抗震与地下结构抗震探析

李孟廷

北京城建设计发展集团股份有限公司   广东.深圳 518000

摘要:随着经济社会的不断发展,人们不仅看重建筑的美观度、实用度,同时也对建筑的抗震性能具有更高的要求。在建筑中,特别是高层建筑,其整体结构设计离不开抗震设计的相关内容。不论是在设计建筑结构,亦或是在涉及地下建筑设施时,都需要结合抗震综合考虑,进而保证地下结构具备一定的抗震能力。基于此,本文将探讨结构抗震与地下结构抗震。

关键词:结构抗震;地下结构抗震;建筑

引言:随着经济社会的进一步发展,人们在物质生活有所满足之后具有更高的要求。就老建筑目前现状而言,缺点颇多,不仅具有较低的设计标准,而且也不能及时防御诸如火宅、地震等危险。在老旧建筑中,"老龄化"的问题也是十分突出,这就导致建筑结构方面存在极大的安全问题。目前,不论是国家，亦或是社会各界，都对建筑物的抗震性能予以高度关注。因此，即使是在地下结构中，也需要对地下结构抗震予以高度的重视，分析起目前的具体情况，不断的提升抗震性能。

1、地下结构震害的特点

通常在地下结构中,地下通道十分常见,是其重要的组成部分,一旦发生地震灾害,最先受影响的就是地下通道。就目前的相关研究来看,在地震灾害中,地下结构主要有以下几种破坏形式:

第一,洞门裂损。在地震灾害中,由于地表摇动,容易导致隧道的洞门裂损,常出现翼墙开裂、端墙松脱等现象。

第二,风化程度较高、岩体不稳定的洞口脱垮塌破坏，如图1所示。洞口岩体具有较差的自稳能力,如果发生较大的地震,势必会出现洞口破坏的情况。

图1 洞口脱垮塌破坏

第三,衬砌开裂。在地下结构的地震危害中,衬砌开裂的破坏形式十分常见。就这种开裂形式的具体情况来看,其中也包含多种形式,比如环向开裂、纵向开裂等。第四,衬砌错位破坏。由于地震剪力其发生作用,导致相关建筑结构发生位移,而由于震感过于强烈,导致位移过大,因此往往会出现这种破坏。

2、地下结构震害的影响因素

就地下结构的震害的具体情况来看,各种各样的因素都会对其产生影响。但是从地下结构自身而言,主要是以下三个方面的因素对其震害产生影响。

2.1地下结构自身的特性

对于地下结构震害而言,对其产生影响的因素是多种多样的,而在其中,地下结构自身的特性也会对其震害产生影响,因此在地震发生的过程中,也具有不同的地震反应。地下结构的特性如接触围岩形式、形式、形状等直接决定了地震作用中其动力特性,进而对地下结构震害产生巨大影响。

2.2地质环境

对于地下结构震感而言，地质环境因素尤为关键,对其具有极大的影响。就地震的特性而言，显而易见，地质环境势必会对地震反应产生一定的影响。因为在地震的过程中，其主要的作用是通过摇动产生的，而地质环境就是摇动的建筑物的根基，二者之间具有密切的联系。如果地质环境较好，岩石较为坚硬，那么震感反应较弱，如图2所示。而如果地质环境较差，岩体十分疏松，那么势必会对地质环境产生影响，进而威胁人们的生命安全。而就地下结构的地质情况而言,如果其处于如断层等较差的地质环境,在地震发生时,与其他地方相比会遭到较大的破坏。同时,高地应力也不利于保证地下结构震中稳定性。

图2 岩石坚硬的地质环境

2.3入射地震动特性

入射地震动特性既包括震距、震级,也包括震波波长、震幅等。在通常情况下,无论是峰值速度(PPV),亦或是地震的动峰值加速度(PGA),都会对地下洞室的破坏程度产生影响。 PGA的大小与震害的严重程度成正比。与PGA相比, PPV震害反应更大。除此之外,正波入射方向也会对地下震结构的震害反应产生影响,由于入射方向具有差异性,导致位移方向就不一样。

3、地下结构抗震性能分析法

地下结构的抗震性能尤为关键，其在地下建筑的质量好坏中发挥着十分重要的作用。所以对地下结构抗震技能予以高度的重视是必要，只有这样才可以保证地下结构的抗震性，保证地下建筑的抗震性能。而在对地下结构抗震性能进行分析的过程中，一定要选择合适的分析方法，从而不断的提升地下结构的抗震性能，提升地下建筑的抗震能力，保证人民的生命财产安全。本文将以地下隧道为例,阐述三种主要的抗震性能分析方法。

3.1围岩应力传递法

就围岩应力传递法本身而言,其并非中国本土产生的,而是源自日本。在开展地震工作中,这种地震响应分析方法不仅可以在隧道结构的分析中有所应用,而且还可以研究无洞穴岩地的地震响应。

3.2响应位移法

响应位移法产生的时间较早，早在二十世纪，响应位移法在地震观测中就有所应用。在地下结构地震中，场位位移尤为关键。响应位移法可以更好的对地震震害进行反应,进而对其位移进行测量,在此基础上高效的得出结构的地震反应。

3.3 BART法

就BART法本身而言,其最早在美国运用,源于美国。虽然就其实际运用情况而言，具有一定的优势。但就具体应用情况来看,还存在着一定的问题,仅仅考虑振动效果,却没有充分考虑地震对隧道产生的影响。除此之外

,就这种抗震设计方法本身而言,其目的是为了保证建筑的抗压能力,即使到地震来临时,也不会立刻变形。通常在对地下结构进行设计的过程中,需要着重考虑地层变化,从而使设计者更好的对地下抗震结构进行设计。

4、研究地下结构抗震性能的流程

在对地下结构抗震性能进行研究的过程中，严格按照相应的流程研究是必要，这样才有利于提升地下结构抗震性能研究的效率，提升地下建筑的抗震能力。

4.1原型观测
在地下结构抗震性能中，原型观测发挥着十分重要的作用，其主要是通过模拟活动，充分的对振动的特点进行观察。但是就实际实验情况来看，其中问题突出。在该模拟实验中，数据收集存在问题，在通常情况下，收集的数据都是有所缺失的，完整数据的收集难上加难，这就导致观察人员的数据信息不够全面，进而影响整个模拟实验的结果。在此情况下，为了提升地下结构抗震性能检测的有效性，需要将更多的研究方法运用其中。之所以运用原型观测这一研究方法，主要是为了更加有效的调查震害。但就这种方法本身而言，其具有较多的局限性，无论是观测条件，亦或是观测时间，都会影响震感调查结果，导致震害调查结果缺乏可靠性和准确性。因此为了使调查更加科学，提升调查的有效性，应该在恰当的时间使用这种调查方法，比如地震结束后，只有这样才可以得到更加科学合理的调查效果，提升调查的有效性。除此之外，通过运用这种调查方法，往往可以获得一手资料，保证数据的真实可靠，因此也应该对其予以高度重视。

4.2试验研究

振动模拟试验主要包括两种试验，同时这两种试验也是相互对立的，一种是需要人工参与的人工试验法，而另一种是振动台试验法。在人工试验法中，必须要求人的参与，因此这一试验法中还存在着种种问题，正是由于人的参与，所以具有一定的主观性，外界因素也更容易对其产生影响，在反应地下线性结构方面也存在着一定的问题，若果地基断裂，那么肯定会影响隧道结构的抗震性能，使其抗震性能变差，因此往往不常使用。而与人工试验相比，振动台试验方法具有无可比拟的优势，其具有更加简单的操作，而且还可以更加方便的对地下结构特性进行观察，在此基础上，人们可以更加客观科学合理的分析抗震原理。因此在研究地下结构抗震性能的过程中，振动台试验方法往往被广泛运用。

4.3理论分析

就以上两个步骤的具体情况来看，虽然原型观测和试验研究都具有一定的益处，但不可否认的是，其在使用的过程中存在着各种各样的问题，二者均有利有弊。因此，需要对理论研究的重要性具有正确的认识，将其充分的运用在地下结构抗震性能的研究中。而在理论分析中，有两种研究方法是十分常用的，一是波动解法，二是相互作用法。这两种方法在对地下结构抗震性能进行研究的过程中都各有所侧重，当然其中也存在着一些不足之处，需要有效的对其解决，进而提升理论分析在地下结构抗震性能研究中的有用性和可靠性，更好的进行地下结构抗震性能的研究，提升建筑结构的抗震性能，促进建筑业的进一步发展。

总结:

随着城市化的不断发展,导致与以往相比,土地资源是更加紧缺的,因此发展地下工程是十分必要的,其具有重要深远的意义。而在地下工程建设中,需要注重抗震建设,即使地震来临,也可以有效的避免经济财产、安全损失,因此注重研究地下结构中的结构抗震是必要的。在这一过程中，需要综合的考虑各个方面的问题，采取各种各样的方法即可能收集全面的数据信息，进而更加科学合理的研究抗震原理，不断的提升地下结构的抗震性能，

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