地下建筑抗震設(shè)計

第十章地下建筑抗震設(shè)計第一節(jié)地下建筑的震害特點第二節(jié)地下建筑抗震設(shè)計的基本要求第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介第五節(jié)地下建筑的抗震構(gòu)造措施返回第一節(jié)地下建筑的震害特點我國地處歐亞大陸板塊、太平洋板塊和印度板塊之間，地震活動非常頻繁，6度及6度以上地震設(shè)防的地域就占全國總面積的三分之二以上，有二分之一以上的城市位于7度及7度以上地震設(shè)防區(qū)。地下建筑與地面建筑相比，地震作用相對較小，地震破壞相對較輕，但國內(nèi)外歷次地震表白，地震對地下工程構(gòu)造的破壞是客觀存在的。地下建筑一旦破壞，修復(fù)相當困難。地下工程的周圍有土體等介質(zhì)約束，其構(gòu)造受力及環(huán)境與地面工程不同，地震破壞特征具有與地面構(gòu)造不同的特點。一、我國地下建筑地震震害我國歷次大地震中出現(xiàn)的地震破壞現(xiàn)象，主要集中在各類地下管網(wǎng)、人防地道、公路隧道等構(gòu)筑物的損壞。下一頁返回第一節(jié)地下建筑的震害特點1975年海城地震(震級7.3級)中，營口市(8度區(qū))150多km管道破壞372處，平均震害率為2.48處/km，配水管網(wǎng)大量漏水，不能確保正常的供水量和水壓，有的地方甚至供水中斷，經(jīng)一種多月?lián)屝薏呕謴?fù)正常供水;盤錦地域(7度區(qū))直埋大口徑鋼管66.5km，焊口斷裂21處，破壞率達0.31處/km;絲扣連接的小口徑管道破壞率為16處/km;鑄鐵管道破壞率為0.8處/km1976年7月28日的唐山地震(震級7.8級)中，唐山市給水系統(tǒng)全部癱瘓，經(jīng)一種月?lián)屝薏呕净謴?fù)供水;秦京輸油管道發(fā)生5處破壞。唐山地震中，開灤煤礦井巷工程總長17.7萬米，主體構(gòu)造震害輕微，井下近萬名工作人員除17人死亡外，其別人員全部撤回地面。井道破壞情況因為地質(zhì)構(gòu)成、井道形狀尺寸及建造方式不同，破壞程度不同。上一頁下一頁返回第一節(jié)地下建筑的震害特點詳細情況是:圍巖條件相同步，采用噴錨、石漩砌工藝支護比梯形支架震害輕;斷面形狀和尺寸變化處、坡度變化處、拐彎及不同支護材料交接處等有剛度變化的單薄部位震害較重;地質(zhì)條件復(fù)雜地段震害重;采空區(qū)附近震害重;停電、水淹加重震害。唐山地震中，對天津和唐山兩市的人防工程調(diào)查表白:大部分主體構(gòu)造基本完好，而人防通道的震害有明顯差別。唐山地域烈度10-11度，地質(zhì)條件大部分為粉質(zhì)茹土，其下為石灰?guī)r，除陡河沿岸的人防次干道破壞較重(拱頂未倒塌)外，僅個別單薄部位出現(xiàn)裂縫;寧河、漢沽區(qū)烈度9度，塘沽烈度8度，人防工程大多位于濱海相沉積層，除表層土強度稍強外均為淤泥質(zhì)土或粉土，其人防地道裂縫較大，普遍每隔12m左右出現(xiàn)寬1-3cm的環(huán)向裂縫，少數(shù)工事出現(xiàn)縱向裂縫，并在接頭轉(zhuǎn)角處多處發(fā)生斷裂和錯動。上一頁下一頁返回第一節(jié)地下建筑的震害特點因地下水位很高又沒有排水設(shè)施，構(gòu)造開裂和部分防水砂漿抹面脫落，造成漏水，以致工事內(nèi)積水嚴重，影響正常使用。個別地段的工事底部有噴砂、冒水現(xiàn)象，未覆土的人防通道有的局部坍塌。在2023年5月12日的汶川大地震(震級8.0級)中，龍溪隧道、龍洞子隧道等公路隧道也出現(xiàn)了不同類型的破壞。主要破壞現(xiàn)象有洞頂滾石、滑坡，洞門端墻裂縫(圖10-1),翼墻開裂(圖10-2);襯砌裂縫(橫向、縱向、斜向)，防水層破損，洞周圍巖體坍塌(圖10-3);底鼓或鋪砌開裂、隆起等。上一頁下一頁返回第一節(jié)地下建筑的震害特點二、國外地下建筑地震震害1985年墨西哥地震(震級8.1級)中，地震一樣引起不同材質(zhì)的多種管道破壞(涉及鋼管道)。其中，煤氣干管斷裂引起煤氣爆炸，市政管網(wǎng)煤氣管道斷裂引起火災(zāi)，且因供水管網(wǎng)損壞，救火很困難。1995年1月17日，發(fā)生日本兵庫縣南部了里氏7.2級的“阪神地震”。在這次地震中，神戶市內(nèi)采用明挖法建造、上覆土層較淺的地下鐵道、地下停車場、地下商業(yè)街等大量地下構(gòu)造，都發(fā)生了嚴重的破壞。阪神地震中，地鐵大開站，長120m，側(cè)式站臺。站臺部分是17mx7.2m(寬x高)的1層2跨構(gòu)造;中央大廳為26mx10m(寬x高)的2層4跨構(gòu)造，地下一層是檢票大廳，地下二層為站臺。上一頁下一頁返回第一節(jié)地下建筑的震害特點底板、側(cè)墻和中柱為現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造。大開站覆土2m，約有30根截面0.4mx1.0m間距3.5m的中柱拆斷，且鋼筋屈曲，35個支承平臺倒塌，上層候車廳的柱根破壞，使大片地面陷落，最大沉陷約3m。阪神地震中，三宮站全長306m，為3層構(gòu)造。外部尺寸為(15-38)mx(20-22)m(寬x高)。以車站中央稍偏西的位置為中心100m左右的區(qū)間內(nèi)，中柱的受損程度很高。在地鐵三宮站約有20根中柱破壞;地下一層的電氣室和機械室的鋼筋混凝土中柱破壞，鋼筋壓屈。三宮站的第二停車場，其主體構(gòu)造為地下2-3層鋼筋混凝土構(gòu)造，總尺寸為120.4mx66.6m，深度達12.15m,覆土1.5m。柱的截面尺寸為900mmx900mm，長度方向柱距為7-10m。上一頁下一頁返回第一節(jié)地下建筑的震害特點寬度方向柱距為7-8m，每隔17.2m有300mm厚的分隔墻，采用1.65m厚的中空平板作為基礎(chǔ)底板，構(gòu)造整體剛度很好。在阪神地震中，該站的吸排氣塔及樓梯間等部位，與主體構(gòu)造結(jié)合部出現(xiàn)混凝土的剝離和裂縫。其中，一部分墻壁和頂板的混凝土發(fā)生脫落，露出鋼筋;一部分鋼筋發(fā)生變形。阪神地震中，上澤站全長400m，月臺長125m。橫截面在線路方向上分3層2跨和2層2跨兩種形式。上澤站的破壞情況和三宮站的情況相同。其中，上層的受害程度都很嚴重，中柱出現(xiàn)了經(jīng)典的剪切破壞和斜向的龜裂，如圖10-4所示。根據(jù)對已經(jīng)有震害的調(diào)查分析，地下構(gòu)造的破壞有如下規(guī)律:上一頁下一頁返回第一節(jié)地下建筑的震害特點(1)在地質(zhì)條件有較大變化的區(qū)域輕易發(fā)生破壞。(2)修建在軟弱土層中的地下工程，比修建在堅硬巖石中的破壞大。(3)地下構(gòu)造上部覆蓋土層越厚，破壞越輕。(4)襯砌厚度較大的構(gòu)造破壞的幾率不小于襯砌厚度較小的構(gòu)造。(5)在構(gòu)造斷面形狀和剛度發(fā)生明顯變化的部位輕易遭到破壞，地面洞口也是經(jīng)常受到地震破壞的部位。(6)在同一地震烈度條件下，地下構(gòu)造的破壞程度遠遠不不小于地面建筑物的破壞程度。(7)對稱構(gòu)造發(fā)生破壞的程度，比非對稱構(gòu)造發(fā)生破壞的程度輕。上一頁下一頁返回第一節(jié)地下建筑的震害特點綜上所述，地震對地下構(gòu)造的破壞是客觀存在的，潛在的地震災(zāi)害對居民的生命財產(chǎn)安全以及地下構(gòu)造的安全使用構(gòu)成嚴重威脅。在我國，因為大型地下構(gòu)造建設(shè)較晚，迄今還未遭遇強震，使人誤覺得地下構(gòu)造抗震能力較強，對地下構(gòu)造的抗震意識較弱。而地下建筑一旦破損，一般需要原地修復(fù)，而且技術(shù)難度高、工期長、費用高、影響大。除此之外，地下建筑尤其是地下變電站、地下交通樞紐和地下空間綜合體等關(guān)系到國計民生的主要地下建筑物、構(gòu)筑物，因地震破壞造成的停電、停運等影響居民生產(chǎn)生活的一系列問題，帶來的經(jīng)濟損失往往超出地下建筑本身的修復(fù)費用。所以，在我國地下空間大規(guī)模開發(fā)的背景下，開展城市地下建筑的抗震設(shè)計，對于改善我國城市地下建筑的抗震性能，提升城市抗震防災(zāi)水平，具有主要意義。上一頁返回第二節(jié)地下建筑抗震設(shè)計的基本要求一、合用范圍此次《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB500112023)新增長的地下建筑抗震設(shè)計，主要合用于地下車庫、過街通道、地下變電站和地下空間綜合體等單建式地下建筑，且不涉及地下鐵道、城市公路隧道，因為地下鐵道和城市公路隧道等屬于交通運送類工程。高層建筑的地下室(涉及設(shè)置防震縫與主樓相應(yīng)范圍分開的地下室)屬于附建式地下建筑，其性能要求一般與地面建筑一致。本章內(nèi)容一樣不合用于此類附建式地下建筑。下一頁返回第二節(jié)地下建筑抗震設(shè)計的基本要求二、地下建筑的建造場地建設(shè)場地的地形、地質(zhì)條件，對地下建筑的抗震性能一樣有直接或間接的影響。地下建筑宜建造在密實、均勻、穩(wěn)定的地基上。當處于軟弱土、液化土或斷層破碎帶等不利地段時，應(yīng)分析其對構(gòu)造抗震穩(wěn)定性的影響，采用相應(yīng)措施。位于巖石中的地下建筑，其出入口通道兩側(cè)的邊坡和洞口仰坡，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件選用合理的口部構(gòu)造類型，提升其抗震穩(wěn)定性。三、地下建筑的抗震設(shè)防目的因為地下建筑種類較多，使用要求各異，抗震設(shè)防有不同的要求。上一頁下一頁返回第二節(jié)地下建筑抗震設(shè)計的基本要求所以地下建筑的構(gòu)造體系應(yīng)根據(jù)使用要求、場地工程地質(zhì)條件和施工措施等擬定，并應(yīng)具有良好的整體性，防止抗側(cè)力構(gòu)造的側(cè)向剛度和承載力突變。丙類鋼筋混凝土地下構(gòu)造的抗震等級，6,7度時不應(yīng)低于四級，8,9度時不宜低于三級。乙類鋼筋混凝土地下構(gòu)造的抗震等級，6,7度時不宜低于三級，8,9度時不宜低于二級。鋼筋混凝土構(gòu)造的地下建筑的抗震等級，其要求略高于高層建筑的地下室，這是因為:(1)高層建筑地下室，在樓房倒塌后一般即棄之不用，單建式地下建筑則在附近房屋倒塌后，有的仍常有繼續(xù)服役的必要，其使用功能的主要性常高于高層建筑地下室。上一頁下一頁返回第二節(jié)地下建筑抗震設(shè)計的基本要求(2)地下構(gòu)造一般不宜帶縫工作，尤其是在地下水位較高的場合，其整體性要求高于地面建筑。(3)地下空間一般是不可再生的資源，損壞后一般不能推倒重來，需原地修復(fù)，難度較大。四、地下建筑的規(guī)則性及優(yōu)化選型地下建筑抗震設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場地條件、地下建筑使用功能等條件進行綜合分析對比后，擬定其設(shè)計方案。地下建筑的建筑布置應(yīng)力求簡樸、對稱、規(guī)則、平順;橫剖面的形狀和構(gòu)造不宜沿縱向突變。上一頁下一頁返回第二節(jié)地下建筑抗震設(shè)計的基本要求規(guī)則、對稱并具有良好的整體性以及構(gòu)造的側(cè)向剛度自下而上逐漸減小，是抗震設(shè)防中對建筑構(gòu)造布置的常見要求。地下建筑與地面建筑的區(qū)別是:地下建筑構(gòu)造尤應(yīng)力求體型簡樸，縱向、橫向外形平順，剖面形狀、構(gòu)件構(gòu)成和尺寸不沿縱向經(jīng)常變化，使其抗震能力提升。另外，地下建筑構(gòu)造設(shè)計應(yīng)具有等強度概念。強柱弱梁是地上建筑抗震設(shè)計的基本要求。然而在單建式地下構(gòu)造中，因為地下構(gòu)造的底板、頂板整體性更強，構(gòu)造的底板、頂板一般可視為筏板，其梁的剛度一般要不小于柱，很輕易做成底板、頂板剛度較大而側(cè)墻剛度較小的構(gòu)造形式，減弱了柱對梁的約束作用，形成實際上的鉸。上一頁下一頁返回第二節(jié)地下建筑抗震設(shè)計的基本要求從而降低了構(gòu)造的超靜定次數(shù)，于抗震不利，也難以形成“強柱弱梁”。地下建筑的抗側(cè)力構(gòu)件必須予以加強，應(yīng)具有等強度。另外，從橫剖面上看，兩側(cè)墻土壓力相差較大時的框架式地下構(gòu)造輕易失穩(wěn)，形成鉸接四邊形，也不利于抗震。阪神地震中，地鐵車站中柱兩端發(fā)生的嚴重剪切破壞，提醒我們在工程設(shè)計時不能忽視柱的剪切強度和延性設(shè)計;同步，對構(gòu)造的抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)做進一步加強。上一頁返回第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點除《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2023)要求的不需要進行抗震計算分析的地下建筑之外，一般的地下車庫、過街通道、地下變電站和地下空間綜合體等單建式地下建筑，均應(yīng)進行抗震計算分析。一、可不進行抗震計算分析的地下建筑的范圍按規(guī)范要求采用抗震措施的下列地下建筑，可不進行地震作用計算:(1)7度I、II類場地的丙類地下建筑。(2)8度(0.20g)I,II類場地時，不超出2層、體型規(guī)則的中小跨度丙類地下建筑。因為以上各類構(gòu)造剛度相對較大，抗震能力相對較強，具有設(shè)計經(jīng)驗時可不進行地震作用計算。下一頁返回第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點二、地下建筑構(gòu)造的抗震計算模型和相應(yīng)的計算措施地下建筑的抗震計算模型，應(yīng)根據(jù)構(gòu)造實際情況擬定并符合下列要求:(1)應(yīng)能較精確地反應(yīng)周圍擋土構(gòu)造和內(nèi)部構(gòu)件的實際受力情況;與周圍擋土構(gòu)造分離的內(nèi)部構(gòu)件，可采用與地上建筑一樣的計算模型。(2)周圍地層分布均勻、規(guī)則且具有對稱軸的縱向較長的地下建筑，構(gòu)造分析可選擇平面應(yīng)變分析模型，并采用反應(yīng)位移法或等效水平地震加速度法、等效側(cè)力法計算。上一頁下一頁返回第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點這種周圍地層分布均勻、規(guī)則且具有對稱軸的縱向較長的長條形地下建筑，按平面應(yīng)變問題進行抗震計算的措施，一般合用于離端部或接頭的距離達1.5倍構(gòu)造跨度以上的地下建筑構(gòu)造部分。端部和接頭部位等構(gòu)造受力變形情況較復(fù)雜處，仍應(yīng)選用空間構(gòu)造模型，采用時程分析法計算。構(gòu)造形式、土層和荷載分布的規(guī)則性對構(gòu)造的地震反應(yīng)都有影響，差別較大時地下構(gòu)造的地震反應(yīng)也將有明顯的空間效應(yīng)。此時，雖然是外形相仿的長條形構(gòu)造，也宜按空間構(gòu)造模型進行抗震計算和分析。(3)長寬比和高寬比均不不小于3的地下建筑，宜采用空間構(gòu)造分析計算模型并采用土層一構(gòu)造時程分析法計算。上一頁下一頁返回第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點三、計算范圍和邊界條件平面問題分析中，側(cè)向邊界宜取至離相鄰構(gòu)造邊墻至少3倍構(gòu)造寬度處，底部邊界取至基巖表面，或經(jīng)時程分析試算成果趨于穩(wěn)定的深度處，上部邊界取至地表。計算的邊界條件，側(cè)向邊界可采用自由場邊界，底部邊界離構(gòu)造底面較遠時，可取為可輸入地震加速度時程的固定邊界，地表為自由變形邊界。空間問題分析中，側(cè)向邊界位置可與平面問題分析相同，縱向邊界可取為離構(gòu)造端部距離為2倍構(gòu)造橫斷面面積當量寬度處的橫剖面，邊界條件均宜為自由場邊界。上一頁下一頁返回第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點四、地震作用的方向地下構(gòu)造的地震作用方向與地面建筑有所區(qū)別。對于水平地震作用，當其作用于長條形地下構(gòu)造時，地震作用方向為沿地下構(gòu)造橫向作用、沿地下構(gòu)造縱向作用或作用方向與縱向斜交三種可能。而本地震作用方向與縱向斜交時，斜向的水平地震作用又可分解為沿橫向和沿縱向作用的水平地震作用，分解后得到的橫向、縱向水平地震作用強度，均不不小于單一方向作用的橫向、縱向地震作用，一般不可能單獨起控制作用。而地下構(gòu)造橫向、縱向承受相同的地震作用時，顯然橫向作用情況最危險，是最危險的工作狀態(tài)。因而，對按平面應(yīng)變模型分析的地下構(gòu)造，一般可僅考慮沿構(gòu)造橫向的水平地震作用。上一頁下一頁返回第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點對于不規(guī)則地下構(gòu)造及地下空間綜合體等體型復(fù)雜的地下建筑構(gòu)造，宜同步計算構(gòu)造橫向和縱向的水平地震作用。豎向地震作用，對于地下空間綜合體等體形復(fù)雜的地下構(gòu)造，8,9度潮流宜計及豎向地震作用。體形復(fù)雜的地下空間構(gòu)造或地基地質(zhì)條件復(fù)雜的長條形地下構(gòu)造，都易產(chǎn)生不均勻沉降并造成構(gòu)造裂損，因而雖然設(shè)防烈度為7度，必要時，也需考慮豎向地震作用效應(yīng)的綜合作用。五、地震作用的取值(1)地面下設(shè)計基本地震加速度取值。地面下設(shè)計基本地震加速度值隨深度逐漸減小，地震作用的取值應(yīng)隨處下的深度比地面相應(yīng)降低，已被公認。上一頁下一頁返回第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點但設(shè)計基本地震加速度取值，各國有不同的要求。我國要求:基巖處的地震作用可取地面的二分之一;地面至基巖的不同深度可按深度線性內(nèi)插。我國《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》要求地表為基巖面時，基巖面下50m及其如下部位的設(shè)計地震加速度代表值取為地表要求值的1/2，不足50m處可按深度由線性內(nèi)插值擬定。對于進行地震安全性評價的場地，則可根據(jù)詳細情況，按一維或多維的模型進行分析后，擬定其減小的規(guī)律。(2)地下構(gòu)造的重力荷載代表值。地下建筑構(gòu)造靜力設(shè)計時，除構(gòu)造自重及可變荷載外，水壓力、土壓力亦是主要荷載。上一頁下一頁返回第三節(jié)地下建筑抗震計算的要點所以，在擬定地下構(gòu)造的重力荷載代表值時，應(yīng)涉及水壓力、土壓力的原則值。六、地下建筑構(gòu)造抗震計算的措施進行多遇地震作用下的截面承載力和構(gòu)件彈性變形驗算時，平面問題可采用彈性時程分析法、反應(yīng)位移法、等效水平地震加速度法或等效側(cè)力法計算?？臻g問題可采用彈性時程分析法。進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算時，可采用彈塑性時程分析法，或簡化措施計算構(gòu)造的彈塑性變形。上一頁返回第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介在地震作用下，地下構(gòu)造和地面構(gòu)造的地震響應(yīng)不同，所以其地震分析措施也不同。在20世紀60-70年代此前，地下構(gòu)造抗震設(shè)計的計算基本上是沿用地面建筑的計算措施;20世紀70年代后來，才逐漸形成了地下構(gòu)造抗震設(shè)計分析較為完整的獨立體系。但因為地基、地下構(gòu)造以及土與構(gòu)造相互作用的復(fù)雜性，到目前為止，對地震作用下地下構(gòu)造的動力響應(yīng)規(guī)律和震害機制還未形成統(tǒng)一、明晰的看法，由此造成抗震分析措施名目繁多。目前，較多使用的措施有等效側(cè)力法、等效水平地震加速度法、反應(yīng)位移法和土層一構(gòu)造時程分析法。下面就這幾種常用的計算措施作簡樸簡介。上一頁下一頁返回第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介一、地下建筑抗震分析措施1.等效側(cè)力法等效側(cè)力法又稱慣性力法、擬靜力法。它將地下構(gòu)造的地震反應(yīng)簡化為作用在節(jié)點上的等效水平地震慣性力的作用效應(yīng)，從而可采用構(gòu)造力學(xué)的措施計算構(gòu)造的動內(nèi)力。但因為該措施計算構(gòu)造與實際觀察到的動土壓力成果有較大差別，且等效側(cè)力系數(shù)取值需要事先擬定，該措施合用性普遍較差。2.等效水平地震加速度法等效水平地震加速度法，將地下構(gòu)造的地震反應(yīng)簡化為沿垂直向線性分布的等效水平地震加速度的作用效應(yīng)，計算措施常為有限元法。上一頁下一頁返回第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介計算模型的底面采用固定邊界，側(cè)面采用水平滑移邊界，如圖10-5所示。模型底面可取設(shè)計基巖面，頂面取地表面，側(cè)面邊界到構(gòu)造的距離宜取構(gòu)造水平有效寬度的3-5倍。3.反應(yīng)位移法反應(yīng)位移法是根據(jù)地下構(gòu)造在地震中的響應(yīng)特征，即其地震響應(yīng)主要取決于周圍地層的變形而開發(fā)的計算措施。將土層動力反應(yīng)位移的最大值作為強制位移施加到構(gòu)造上，然后按靜力原理計算內(nèi)力。土層動力反應(yīng)位移的最大值，可經(jīng)過輸入地震波的動力有限元計算擬定。其橫截面上的等效側(cè)向荷載為兩側(cè)土層變形形成的側(cè)向力p(z)、構(gòu)造自重產(chǎn)生的慣性力以及構(gòu)造與周圍土層間的剪切力(丁)三者的總和。上一頁下一頁返回第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介地下構(gòu)造本身的慣性力大小，可取構(gòu)造質(zhì)量乘以最大加速度，作用在構(gòu)造的重心上。因為反應(yīng)位移法中，地基彈簧的彈性模量對抗震計算的最終止果有非常大的影響。所以，怎樣合理估計地基彈簧的彈性模量是這種措施的關(guān)鍵原因。另外，實際應(yīng)用該措施時，怎樣選擇作用在地下構(gòu)造上的等效側(cè)向荷載，也是一種必須考慮的問題。以長條形地下構(gòu)造為例，如圖10-6所示，反應(yīng)位移法的等效荷載計算簡圖中，土層變形形成的側(cè)向力p(z)及構(gòu)造與周圍土層間的剪切力(t)，可按式(10-1)、式(10-2)計算。上一頁下一頁返回第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介式中t—地下構(gòu)造頂板上表面與土層接觸處的剪切力;G—土層的動剪變模量。可采用構(gòu)造周圍地層中應(yīng)變水平為10^4量級的地層的剪切剛度，其值約為初始值的70%-80%;H-為頂板以上土層的厚度;Sv—基底上的速度反應(yīng)譜，可由地面加速度反應(yīng)譜得到;Ts—頂板以上土層的固有周期;P(z)—土層變形形成的側(cè)向力;Kh—地震時單位面積的水平向土層彈簧系數(shù)，可采用不涉及地下構(gòu)造的土層有限元網(wǎng)格，在地下構(gòu)造處施加單位水平力然后由求出相應(yīng)的水平變形得到;上一頁下一頁返回第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介u(z)—距地表深度z處的地震土層變形;zb—地下構(gòu)造底面距地表的深度;u(zb)—距地表深度zb處的地震土層變形。4.土層一構(gòu)造時程分析法土層一構(gòu)造時程分析法即直接動力法，是最經(jīng)典的措施。其基本原理為:將地震運動視為一種隨時間而變化的過程，并將地下建筑構(gòu)造與周圍土體介質(zhì)視為共同受力變形的整體，經(jīng)過直接輸入地震加速度統(tǒng)計，在滿足變形協(xié)調(diào)條件的前提下，分別計算構(gòu)造物和土體介質(zhì)在各時刻的位移、速度、加速度以及內(nèi)力和應(yīng)變，進而驗算場地的穩(wěn)定性和進行構(gòu)造截面設(shè)計。上一頁下一頁返回第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介時程分析法具有普遍合用性，尤其是需按空間構(gòu)造模型分析時，可采用這一措施，且迄今尚無其他計算措施可予以替代。二、地下建筑抗震驗算限于目前地下建筑抗震性能研究水平，目前單建式地下建筑的抗震驗算，仍主要參照地面建筑的抗震內(nèi)容。地下建筑不同于地面建筑的抗震驗算內(nèi)容如下:(1)地下建筑應(yīng)進行多遇地震作用下的截面承載力和構(gòu)件變形的抗震驗算。上一頁下一頁返回第四節(jié)地下建筑抗震驗算措施簡介(2)對于不規(guī)則的地下建筑以及地下變電站和地下空間綜合體等，尚應(yīng)進行罕遇地震作用下的抗震變形驗算;混凝土構(gòu)造彈塑性層間位移角限值[θe]宜取1/25(3)液化地基中的地下建筑，應(yīng)驗算土層液化時的抗浮穩(wěn)定性。液化土層對地下連續(xù)墻和抗拔樁等的摩阻力，宜根據(jù)實測的原則貫入錘擊數(shù)與臨界原則貫入錘擊數(shù)的比值，擬定其液化拆減系數(shù)。上一頁返回第五節(jié)地下建筑的抗震構(gòu)造措施一、地下建筑的抗震構(gòu)造措施抗震構(gòu)造措施是提升罕遇地震作用時構(gòu)造整體抗震能力、確保其實現(xiàn)預(yù)期設(shè)防目的、延遲構(gòu)造破壞的主要手段。1.鋼筋混凝土地下建筑的抗震構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求(1)地下建筑宜采用現(xiàn)澆構(gòu)造，需要設(shè)置部分裝配式構(gòu)件時，應(yīng)使其與周圍構(gòu)件有可靠的連接。(2)地下鋼筋混凝土框架構(gòu)造構(gòu)件的最小尺寸應(yīng)不低于同類地面構(gòu)造構(gòu)件的要求。(3)中柱縱向鋼筋的最小總配筋率，應(yīng)增長0.2。中柱與梁或頂板、中間樓板及底板連接處的箍筋應(yīng)加密，其范圍和構(gòu)造與地面框架構(gòu)造柱相同。下一頁返回第五節(jié)地下建筑的抗震構(gòu)造措施2.地下建筑的頂板、底板和樓板，應(yīng)符合下列要求