论地下建筑结构抗震性能研究

高兴英

摘 要：地震危害性极大，是常见的自然灾害。以往受到地下建筑结构规模及数量的限制，地震带来的事故较少，并且地下建筑结构在周围地层的约束下，地震造成的震害程度并不大。但是，近年来我国加快了对地下空间的开发，不断扩大了地下建筑结构规模，地震对地下建筑结构的危害也越来越大。通过采用框架式地下建筑结构施工，能够提高对地下空间的利用率，增大地下建筑开间尺寸，因此需要注意对框架式地下建筑结构的抗震设计，减少地震为地下建筑结构的影响。

关键词：框架式；地下建筑结构；抗震性能

1 前言

随着我国社会经济的飞速发展，人们的需求也愈加多元化，现代城市中地下建筑结构的要求与难度也逐步提升，这对地下建筑结构的抗震设计提出了更高的要求。本文首先概述了对当前地下建筑结构抗震的研究情况，然后通过分析框架式地下建筑结构的抗震性能，提出了相应的完善策略，旨在通过采取一系列措施，最大限度避免地震所造成的危害。

2 当前地下建筑结构抗震研究概述

一般情况下，地下建筑结构具备一定的抗震性能。然而就目前情况来看，地下建筑结构仍然会受到地震的影响，如果不及时采取防范措施，会对其结构造成严重的破坏。通过对地下建筑结构的动态特征、形式的分析，不同地下建筑结构在抗震性能上存在较大差异。在对地下建筑结构抗震方式的研究中，近年来我国取得了较大的进展。

框架式地下建筑结构容易受到地震的作用，这是因为地下建筑周围存在大量的岩土介质，与地面建筑结构相比，地下建筑结构产生的地震反应也是不一样的。地震主要通过地震波的方式进行能量传递，在地震波从岩基传递至场地的过程，受到地震波的影响，地基土壤的介质会不断的进行运动，同时将地震波传播到框架式地下建筑结构中[1]。如果是较小断面的地下结构，在动力荷载的作用下，则不必考虑地下建筑结构与土壤的作用，此时框架式地下建筑结构会随着土壤介质做相同运动，因此动应力较小。但是如果框架式地下建筑结构存在着明显的惯性作用时，那么就会导致框架式地下建筑结构出现严重的变形，并对地下结构造成巨大破坏。

目前，对于地下结构抗震性能的研究途径有很多，因为地下结构抗震性能问题十分复杂，现有的手段都不能够全面、真实的解释和模拟地下结构动力反应。下面介绍几种常见的途径：（1）原型观测法。即直接对原型进行观测。（2）模型试验。主要是模拟现实情况，并进行试验操作。（3）数值模拟。数值模拟是区别于试验模拟的另一种新的途径。

3 框架式地下建筑结构抗震性能分析

3.1 地下建筑结构设计说明

在框架式地下建筑结构的设计过程中，抗震等级、人防等级、材料等级、活荷载值、地基情况以及地基地基承载力等是其主要设计依据[2]。選用详图、施工图中没有画但是通过施工说明表达出来的信息等，是地下建筑结构施工中需要注意的事项。

框架式地下建筑结构的分类：建筑结构安全等级、建筑物设计使用年限、建筑物的建筑抗震设防分类、抗震设防强度、建筑物场地种类、建筑钢筋混凝土结构的抗震等级、人防工程抗力等级、地基基础设计等级等。

框架式地下建筑结构地基的持力层的土层类型与承载力特征值，工程建筑施工的地基液化与不良地质作用、地基土的冻结深度等。

建筑设计的活荷载。

在框架式地下建筑结构的施工过程中，受力钢筋混凝土的保护层厚度，实际施工方法与设计方案要保持一致，并严格按照设计规范进行施工，选用标准图。

框架式地下建筑结构应具备的建筑物耐火等级，地下建筑结构中相关构件的耐火等级。

在框架式地下建筑结构施工中，需要重点关注各环节的施工注意事项，比如在施工过程中，如何更加合理的设置后浇带，注意施工质量验收时的特殊要求等。

3.2 地下结构抗震性能方法分析

静力法。也就是用等代的静地震代替随着时间而不断变化的地震力，同时使用静力计算模型对地震荷载作用下的结构内力进行分析。等代的静地荷载主要有：结构本身、主动的侧向土压力增加量以及洞顶上方土柱的惯性力等。

地基抗力系数法。简单来讲，就是在框架式地下建筑结构的横断面上，通过应用相互作用的计算模型，从而对其地震反应进行分析的方法。地基抗力系数法一般在半埋设或全埋设的框架式地下建筑结构中比较适用。框架式地下建筑四周的岩土介质作用，可以使用多点压缩弹簧或者是剪切弹簧来代替，比如梁元素能够对结构进行模拟。地基抗力系数法的主要步骤有以下几点：第一，计算四周岩土的介质弹簧的常数。第二，计算四周岩土的地震变位。第三，计算框架式地下建筑结构的地震反应。通过使用静力有限元法的方法，能够计算出四周岩土的抗力弹簧常数。将下方边界与侧面固定好，按照分析地震反应过程中计算的应变幅度，将相应的地基弹性常数确定下来[3]。之后为将相应的变位计算出来，需要把荷载均匀的施加在孔洞的各个方向上，通过采用上述方法，能够将地基抗力系数计算出来，然后将地基抗力系统换算为弹簧常数即可。

有限元方法。在分析框架式地下建筑结构抗震性能的过程中，为更加全面深入的研究地下建筑结构的抗震性能，或者是对地下建筑结构的某个特殊部位进行抗震分析，比如框架式地下室的分支、转弯部位等，则要使用动力有限元方法。

3.3 地下结构抗震性能分析

在发生地震之后，框架式地下建筑结构四周的土体会对框架柱造成约束，并形成动态的相互作用。在地震波的传播过程中，框架式地下建筑结构的梁柱会接收到基岩传播过来的地震波，从而导致框架结构出现运动，并发生变形[4]。一部分地震波通过反射传播到土层，并对其造成反作用。

4 框架式地下结构抗震性能的完善策略

目前，国内地下建筑结构的抗震设计认识不够深入，尤其是对抗震施工的设计与处理。由于很多地下建筑结构受到周围土壤介质的影响，从而会出现很多新的问题。在构造地下建筑结构的过程中，需要按照地下建筑结构的标准进行。所以，在现实中需要重视地震对地下建筑结构造成的损害，不能将地下建筑结构与地上建筑结构相混淆。在我国社会经济飞速发展过程中，人们对建筑的抗震性能要求也越来越高，在地下建筑结构的减震抗震设计过程中，需要满足人们实际的需要。为有效提升建筑结构的整体抗震性能，就必须真正将地下建筑结构的隔震、消震等抗震工作做好。这是由于落实好这些方面的抗震工作，对地下建筑结构整体设计而言意义重大。因此，要积极借鉴国外发达国家在地下建筑结构防震上的经验，结合我国实际情况，不断提高国内地下建筑结构的抗震性能。

5 结束语

目前，建筑工程的重点环节就是设计与施工，框架式地下建筑结构必须符合高层建筑队地下室设计的标准。在地下建筑结构设计过程中，应提高对其抗震性能的重视，并采用有效措施完善地下建筑结构抗震设计，以此在整体上实现建筑物质量的提升，并达到人们对地下建筑抗震性能的要求。

参考文献：

[1]叶超华.关于人防地下结构抗震的相关研究[J].江西建材，2011（11）：24～30.

[2] 丁克伟，易成建.某带穿层柱框筒结构的抗震性能分析[J].工程与建设，2015（2）：209～212.