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对地下建筑结构实用抗震分析方法研究摘要：在建筑科技迅速发展的当代，地上建筑结构的抗震理论日益成熟，相比之下地下建筑结构抗震的研究相对滞后，也逐渐有人关注和深入研究地下建筑结构的地震效应，对此领域也出现了仁者见仁智者见智的百家争鸣之态，每种理论都有各自的立足点，当然也不乏不足之处待以完善。
本文就当下几种地下建筑结构抗震的分析办法进行阐述和总结，希望可以带动更多的人对地下建筑结构的抗震分析引发更深的思考。
关键词：抗震；地下建筑；周围土体随着我国经济的迅速发展，地下结构工程也逐渐步入正轨，形成一套严密的体系。
一般来说，地下建筑结构能避开地面结构的一些缺陷，例如外界环境影响减弱，建筑的刚度也较大，这并不意味着地下结构工程可以永远避免地震等意外的发生，并且由于目前国内对于地下建筑结构实用抗震策略研究的层次较浅或者说研究成果较少，一旦发生地震，那么地下建筑将会受到巨大破坏，并且在灾后也不能给出及时的补救办法，造成更大的财力人力损失。
因此，我们需要加强对这方面的研究，使地下建筑结构抗震的研究速度能够跟上地下建筑工程的发展速度。
本文首先分析了近年来国内外抗震分析办法的发展并对具体的方法做出阐释，同时研究了地下结构工程抗震反应的特点，结合这两方面的内容，笔者提出了一些自己的想法，以期推进我国地下建筑结构实用抗震研究进程献。
1.地下建筑结构工程地震特性地震发生时，地下结构显示出来的特性主要有以下几点：首先，地下建筑结构的振动应变和地震的加速度联系较小；其二，周围地基的约束会对结构的振动产生很大影响，反之，地下建筑的振动对周围地基的影响较小；其三，地震发生时，地面建筑结构的各点相位差别不大，但是地下建筑结构的各点相位差别就会比较明显；其四，虽然地下建筑结构和地面建筑结构和周围地基的相互作用都会严重影响其动力反应，但是具体程度和方式都是不尽相同的；最后，地震波的入射方向也会影响结构的变化，即使入射方向只改变一点，但对于地下建筑结构来说，其应力会有很大改变，变形严重。
探究地下结构横截面抗震设计摘要：本文针对在工程设计中地下结构的横截面抗震设计进行概述,并作出了地下结构横截面抗震设计的几种方法，以供参考。
关键词：抗震设计；地下结构；抗震方法abstract: this paper in the engineering design of the underground structure seismic design of cross section are summarized, and make the underground structure seismic design of cross section of several methods for reference.keywords: seismic design; underground structure; seismic method中图分类号： tu591 文献标识码： a 文章编号：前言：近年来的几次大地震中均有地下结构发生明显破坏的记录。
随着地下结构数量的增多和地下结构震害的频繁出现，地下结构抗震问题日益受到世界各国地震工作者的重视。
世界各国学者对地下结构遭受震害问题给予了极大的重视，研究了地震中导致区间隧道和地铁车站震害的原因，并据此建立分析理论、提出设计方法，使地下结构抗震研究出现前所未有的热潮，成为地震工程界重要的研究方向。
目前在地下结构横截面抗震分析领域出现了多种简化分析方法，由于工程实践的需要，采用简化方法进行设计分析是必要的。
一、地下结构横截面抗震设计分析方法地下结构抗震设计分析方法，从力学特性上可以分为拟静力计算方法和动力反应分析方法两类。
动力反应分析方法能够计算地震反应过程中各时刻结构的内力和变形状态，给出结构开裂和屈服的顺序，判明结构的屈服机制、薄弱环节及可能的破坏类型，结果也较为准确、精度较高;但是动力分析尤其是非线性动力分析不可避免地会在地震动输入、人工边界的设置以及土动力非线性参数等方面增加分析问题的复杂性与引入不确定性，同时它的计算工作量较大、耗时多，计算结果易受地震波选取的影响，用于常规的抗震分析还存在一定的困难，因此在一般的工程设计中难以大规模推广应用。
地下结构震害及抗震分析方法综述安腾【摘要】At present, China has begun to develop underground space, especially the subway projects. Usually, the underground structure has good seismic performance, and relatively few earthquake disasters. But if the underground structure is damaged by the earthquake, it will cause serious damage and cannot be repaired. This paper mainly introduces the seismic hazard characteristics of underground structures and compared the methods of seismic analysis of underground structures, such as the reaction displacement method, free field deformation method and so on.%目前,我国开始大力发展地下空间,尤其是地铁工程.通常情况下,地下结构具有良好的抗震性能,地震灾害相对较少.但是地下结构一旦遭受地震破坏,将会带来严重损失并且难以修复.本文主要介绍了地下结构的地震灾害特征以及常用的地下结构抗震分析方法.并且对比分析了反应位移法、自由场变形法和地震系数法等的特点以及不足.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】2页(P244-245)【关键词】地下结构;地震灾害;抗震性能;反应位移法【作者】安腾【作者单位】榆林学院,榆林719000【正文语种】中文【中图分类】TU930 引言随着现代城市的不断发展与人口的迅速增长，人类对生活空间的需求也不断扩大，地下结构的不断发展便是其真实写照。
地下结构横断面地震反应简化计算方法探讨
龚成林;宋二祥;刘光磊
【期刊名称】《地下空间与工程学报》
【年(卷),期】2009(5)4
【摘要】针对矩形断面地下结构断面内地震变形及内力分析的相互作用系数法进行研究。
首先分析了柔度比、结构埋深及尺寸等对土-地下结构相互作用系数的影响,提出在考虑这些因素影响的情况下相互作用系数的计算方法;进而针对目前文献中多考虑地下结构变形的计算,对相应内力的计算研究较少的情况,提出了一种加载方法。
利用该方法,可由已计算的结构变形算出较准确的结构内力;最后,对所提出的加载方法的主要影响因素进行了分析。
【总页数】6页(P724-729)
【关键词】地下结构;抗震设计;动力有限元法;土-结构相互作用系数;简化加载方法【作者】龚成林;宋二祥;刘光磊
【作者单位】清华大学土木系地下工程研究所,清华大学结构工程与振动教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU352.11
【相关文献】
1.某错层钢筋混凝土框排架结构地震反应分析及简化计算方法研究 [J], 许良梅
2.圆形地下连续墙场地地震反应的简化计算方法 [J], 张如林;楼梦麟;赵昕
3.地铁地下结构在轴向传播剪切波作用下反应的简化计算方法 [J], 付鹏程;王刚;张建民
4.一种耗能剪力墙结构地震反应的简化计算方法 [J], 蒋欢军;吕西林
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四种地下结构抗震设计简化分析方法对比徐琨鹏; 景立平; 宾佳【期刊名称】《《震灾防御技术》》【年(卷),期】2019(014)002【总页数】12页(P281-292)【关键词】地下结构; 拟静力; 简化分析方法; 侧边距; 计算精度【作者】徐琨鹏; 景立平; 宾佳【作者单位】中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080; 湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412000【正文语种】中文21世纪初以来，伴随着城市化进程的不断加快，城市中可以使用的空间越来越少，通过建设和开发地下空间工程来提高城市空间利用率已经成为世界性的发展趋势。
地下工程包括地下综合管廊、地下停车场、轨道交通、地下污水处理厂、地下商业综合体等（钱七虎，2017），其对于解决城市化进程中出现的土地紧张、环境污染、交通拥堵和能源浪费等问题都发挥着积极作用（陈晓强等，2010）。
然而，地下结构的地震安全性并没有引起人们的重视，以往学者们普遍认为地下结构完全被土体所包围，地震时地下结构比地面结构安全（陈国兴等，2016），因而地下结构的抗震设计并没有受到充分的重视，这也导致地下结构抗震研究一直停滞不前。
在1995年日本阪神大地震中，地下结构发生了严重破坏（Iida等，1996），科研人员才开始真正重视地下结构的抗震问题。
一直以来，中国缺乏专门针对地下结构进行抗震设计的统一规范，各种规范中所考虑的方法与参数各不相同。
早期，大部分地下结构抗震设计沿用地面结构的静力设计方法，比如《铁路工程抗震设计规范（GB 50111—2006）》（中华人民共和国建设部，2006），就是用地面结构抗震的思想进行地下结构设计，但地下结构在地震过程中受地基土约束，变形也受土体控制（林皋，1990a，1990b），在抗震原理上与地面结构大不相同（Hashash等，2001）。
美国和日本对地下结构抗震开展研究较早，基于结构变形受土体变形控制这一核心思想，率先提出了很多实用的关于地下结构抗震简化设计方法（权登州等，2015），包括自由场变形法（Wang，1993）、反应位移法（川岛一彦，1994）和柔度系数法（Penzien，2000）。
地下室结构的抗震设计分析一、几种主要的地下结构抗震设计方法1、静力法。
把地震作用当作等效的静力荷载进行抗震计算。
它通常应用于地下管线、洞道的横截面抗震设计，它把地震时的土压力和结构物以及结构物以上覆土层作为外力考虑。
这种方法的缺陷在于没有考虑土层与结构各自的振动特性及其相互间的关系。
2、反应位移法。
70年代，日本学者从地震观测入手，提出了地下线状结构抗震设计的反应位移法。
其基本原理就是用弹性地基上的梁来模拟地下现状结构，把地震时地基的位移当作已知条件作用在弹性地基上，以求解在梁上产生的应力和变形，从而计算地下结构（隧洞、管道、竖井等）地震反应，公式可以简化为拟静力计算公式，K{U}=Ks{Ug}。
式中的矩阵K包括地下结构的刚度Kt和地基抗力Ks。
本方法的关键是确定地基变位{Ug}和抗力系数Ks，通常将Ks取为对角阵，则Ks相当于文科尔弹簧常数或地基土介质的弹簧常数。
这种方法的理论基础是基于地震时支配地下结构地震反应的地基变形而不是结构物的惯性力。
近年来，大多数地下结构，尤其是地下管线都把这种方法作为其抗震设计方法。
但是，这种方法把不规则地震波的传播看作为同一周期和同一方向的地震波，从而与实际相去甚远；另外该法只适用于线形地下结构的抗震研究，用于大断面地下结构的抗震分析时需要进一步探讨、完善和修改。
3、动力反应分析法。
主要适用于结构物形状和地质条件比较复杂时的地下结构抗震反应分析。
它是采用有限元理论，将地震记录直接输入结构模型求得结构的动力反应。
这种方法不仅可以求得结构受地震作用时反应的最大值，而且也可以观察到结构反应的全过程，同时也使结构的弹塑性反应分析成为可能。
动力反应分析法又可细分为两种：一种是考虑土和结构的相互作用；另一种是不考虑土和结构的相互作用。
前者将土与结构当作由一定的边界条件联系起来的整体系统来考虑，后者即不考虑结构的存在，把自由场的地震位移反应当作相应的结构地震位移反应。
这种方法适用于任意的地下结构类型，同时考虑地基土的具体性质和结构的非线性，缺点是应用不便，难以得到规律性的结论，且其结果需要得到实验或理论解析的验证。
地下结构抗震计算中拟静力法的地震荷载施加方法研究刘如山;胡少卿;石宏彬
【期刊名称】《岩土工程学报》
【年(卷),期】2007(29)2
【摘要】分析了地下结构横截面抗震设计中常用的拟静力计算方法的误差来源。
从地震时一维土层反应应力入手,对拟静力法中有限元反应加速度法的地震荷载加载方法进行改进,提出了有限元反应应力法。
对某给定地质条件下的浅埋箱型地铁车站结构,用有限元反应应力法﹑反应位移法﹑有限元反应加速度法和有限元动力反应分析进行了对比计算。
结果表明:有限元反应应力法最接近有限元动力分析结果,是一个精度较高的实用性很强的拟静力计算方法。
【总页数】6页(P237-242)
【关键词】地下结构;抗震设计;拟静力计算方法;有限元法;动力反应分析
【作者】刘如山;胡少卿;石宏彬
【作者单位】中国地震局工程力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.4
【相关文献】
1.地下矩形管道横截面抗震计算中拟静力方法的应用 [J], 王雪彦;姜天华;曹文龙
2.地下结构横切面抗震计算中拟静力计算方法的研究 [J], 刘如山;石宏彬
3.基于拟静力法分析库水变化条件下地震荷载对某边坡稳定性影响研究 [J], 曹千
红;伍岳;李耀;邓永华
4.地下结构抗震性能土工模型箱拟静力试验中土体尺寸的影响研究 [J], 刘晶波;安志尧;宝鑫
5.地下结构地震反应分析拟静力法与动力非线性时程法的比较 [J], 洑旭江;常素萍;陈国兴
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反应位移法计算地下结构抗震的影响因素分析摘要：根据反应位移法的计算公式，分析采用该法计算地下结构地震组合时结构内力的影响因素。
在中高度地震区，对于单层地铁附属结构，地震组合往往不是控制工况，而对两层尤其是三层车站，地震组合往往是控制工况。
水平基床系数的大小会影响相对位移反力的大小，但是由于弹簧模拟的土体对结构的限制作用也随之增强，对结构内力和变形影响并不大；剪切波速尤其是底板位置处的剪切波速对计算结果有较大影响。
关键词：反应位移法；结构高度；水平基床系数；剪切波速1 引言地下结构抗震设计分析方法，从力学特性上可以分为拟静力计算方法和动力反应分析方法（时程分析法）两类。
动力反应分析法作为一种可靠的分析手段适用于深入研究地铁等地下结构抗震理论，结果也较为准确。
但其计算工作量大，计算结果受地震波选取的影响。
拟静力法能有效避免因分析问题的复杂性和输入不确定性所带来的误差，并且符合工程实际，是目前主要使用的结构抗震设计方法。
拟静力法主要包括以下几大类：地震系数法、自由场变形法、土-结构相互作用系数法、反应位移法、反应加速度法。
2 反应位移法2.1模型介绍采用反应位移法进行地下结构横向地震反应计算时，可将周围土体作为支撑结构的地基弹簧，结构可采用梁单元进行建模，考虑由一维土层地震反应分析计算得到的土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪力三种地震作用。
计算模型见图2.1。
图2.1 地下车站反应位移法计算模型图示2.2 地震荷载：反应位移法计算的地震荷载主要有三种，分别为剪切力，惯性力，土层横向相对位移等效反力。
（1）剪切力结构表面的土层剪力可由自由场土层地震反应分析来获得，等于地震作用下结构表面处自由土层的剪力；通过土层位移微分确定土层应变，最终通过物理关系计算土层剪力。
剪切力：τz = Gz×γzγz＝π/(H×4)×umax×sin(π×z/2H)（2）结构惯性力计算方法如下式所示：F i =mi×üi（3）土层横向相对位移等效反力实际计算中土层横向相对位移也可转化为施加于结构节点处的等效集中力，各节点处的等效集中力F按下式计算：F=kμ’z根据《城市轨道交通结构抗震设计规范》，对于工程场地地震安全性评价中没有提供位移随深度变化关系的可按μ=1/2×μmax×cos(πz/2H)计算确定。
地下结构抗减震研究方法于海涛【摘要】介绍了目前地下结构抗减震的主要研究方法:原型观测、模型试验和理论分析,并对三种研究方法的原理和适用范围进行了论述.【期刊名称】《青海交通科技》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】2页(P22-23)【关键词】地下结构;抗减震;原型观测;模型试验;理论分析【作者】于海涛【作者单位】广东省南粤交通投资建设有限公司广州510000【正文语种】中文传统的观点一般认为，地下结构由于受到其周围岩土体的约束，可以免于地震损害。
但1906年美国旧金山地震、1995年日本的阪神地震、1999年台湾集集地震和2008年汶川地震都证明，这种认识是很不全面的，并使人们加强了对地下结构的抗减震研究。
目前，对于地下结构的抗减震研究方法主要有原型观测、模型试验和理论分析。
原型观测是通过实际观测地下结构在地震中的受力变形特点来分析其地震响应的，由于其采集的数据直接来自于实际地震，故原型观测具有模型试验和理论分析所不具备的数据优势。
这也使原型观测成为了地下结构抗减震研究中不可缺少的一种方法。
原型观测包括现场测试和震害调查两种方式。
以目前的科学技术水平，想准确预测每一次地震的发生和强度是做不到的。
所以，有针对性地对某个地下结构实施现场测试尚存在一定的困难，可得到的有效观测数据有限。
目前主要是通过人工激振或爆破的方式来进行，例如Phillips曾在美国内华达州核试验场附近的一座试验隧道中进行过地下核爆炸的震动反应试验，通过多种手段测得隧道在地震中的响应数据。
但这种方法的成本非常高，除非极其重要的地下结构，否则不会被轻易采用。
震害调查是在地震结束后去震区地下结构中采集数据，然后对所采集数据进行整理、统计和总结分析，得出一些规律性的震害特征，对于进一步研究地下结构的震害机理和抗减震技术有重要意义。
崔光耀、王明年等曾对汶川地震地区的隧道进行了震害调查，研究成果对保存震害的资料和隧道抗减震设计具有长远和现实意义。
