工程抗震 课题报告

“工程抗震”专题研究报告

课程：土木工程概论

姓名： xxx

班级： xxx

学号： xxx

目录

一、工程抗震概述

二、重大地震案例分析及发展改进

（一）唐山大地震

（二）汶川大地震

三、桥梁、地下、建筑三方面抗震现状、研究重点及发展趋势（一）桥梁

1、桥梁震害现象的种类：

2、抗震桥梁设计方法

3、桥梁抗震设计原则

4、桥梁抗震设计的几点建议

（二）地下

1、地下隧道结构的一些震害特点

2、地下隧道结构的抗震分析方法

3、地下隧道抗震分析方法总结及展望

（三）建筑

1、抗震设防的目的及要求

2、抗震设计方法

3、抗震设计的总体要求

4、结构设计的基本方法

四、个人收获、体会

五、个人今后学习、工作的思考

一、工程抗震概述

地震是一种自然现象。据统计，地球每年平均500万次左右的地震，其中，5级以上的强烈地震1000次左右。如果强烈地震发生在人类聚居地，就会造成地震灾害。地震不仅会造成严重人员伤亡，还会引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。为了抗衡与减轻地震灾害，有必要进行建筑工程结构的抗震分析与抗震设计。

二、重大地震案例分析及发展改进

（一）唐山大地震

1、分析原因：

（1）板块运动：唐山恰好地处我国环渤海地震带，这个位置恰好是亚欧板块和太平洋板块挤压频繁的地方，使得板块运动非常剧烈，而唐山恰好就是地震带的中心。

（2）人文原因：唐山市中心人口活动较多，致使当地地壳陷落，所以后来统计发现唐山市内比郊区受灾严重得多。

2、发展改进：

（1）隔震技术：

世界隔震技术发展的第三个里程碑——隔震技术的发现，便是周福霖教授在唐山大地震现场调查研究受到的启发。当时，现场被毁废墟中，有两栋4层砖楼屹立未倒，仅仅沿地面滑动少许，原因是墙体下面一层柔软的防水油毛毡让大楼逃过一劫。周教授注意到了这个细节，并在接下来的几年里不断研究，最后将减震和隔震的新技术带回国，并广泛应用于云南等地震频发地带，现在当地许多建筑均是减震和隔震建筑，且已成规模。

（2）提高建筑物的抗震性能：

城市建设必须严格按照设防标准和预防地震灾害的有关规定和要求，在地基处理、结构平面、高度限制、材料强度以及联结部位或薄弱环节等整体性能上充分考虑城市安全。在人员密集的小街小巷、商店、繁华地区和大型公共建筑附近，应有计划地逐步改建、拓宽马路，增设广场、绿地，提高建筑的防火性能，增建消防水源和提高城市消防站的抗震能力，对不符合抗震要求的消防设施，必须进行抗震加固。同时，还应结合城市绿化，设置区域性防护隔离带，最大限度控制和缩小非常时期灾害事故的影响范围。

（3）对用火、用气设备的检查：

根据地震火灾发生的原因，事先了解用火、用气设备的危险性，实施检查或采取预防措施。主要检查：①用火、用气设备本身是否固定，有无翻倒的可能；

②用火、用气设备周围有无可燃物，有无可能翻倒的物体，有无用不燃材料设置的安全防火分区；③有没有设置自动灭火装置及燃料的自动切断装置，其装置能否正常运转。④进一步落实安全措施。

（4）意义：

世界科学家们络绎不绝地来到唐山，依据这个天然“实验场”进行大量研究，使人类加深了对地球的认识，防御地震灾难也迈出了一大步；在唐山抗震实践中，中国诞生了“地震社会学”，为解决全球城市化进程中面临的日益严峻的灾害问题，奠定了理论基础，提供了成功的防灾减灾范例。

（二）汶川大地震

1、发生原因：

由于印度洋板块在以每年约15cm的速度向北移动，使得亚欧板块受到压力，并造成青藏高原快速隆升。又由于受重力影响，青藏高原东面沿龙门山在逐渐下沉，且面临着四川盆地的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累。最终压力在龙门山北川至映秀地区突然释放。造成了逆冲、右旋、挤压型断层地震。四川特大地震发生在地壳脆、韧性转换带，震源深度为10～20千米，与地表近，持续时间较长（约2分钟），因此破坏性巨大，影响强烈。

2、发展改进：

（1）建筑抗震概念设计：

○1建筑抗震概念设计主要有以下几方面的内客:

a.房屋平立面规则性要求。

b.抗震结构体系要求。

c.结构构件要求。

d.结构构件之间的连接要求。

e.非结构构件要求

……

○2对建筑工程结构做的概念设计主要考虑以下因素：

a.场地条件和场地土的稳定性

b.建筑物的平、立面图布置及其外形尺寸

c.抗震结构体系的选取

d.抗侧力构件的布置

e.结构质量的分布

f.非结构构件与主体结构的关系

……

○3根据新抗震规范运用好抗震概念设计，做到:

a.结构功能与外部条件一致

b.充分发展先进的设计理念

c.发挥结构的功能并取得与经济的协调

d.更好地解决构造处理

e.利用定量的计算进行抗震分析

f.用概念来判断计算的合理性。

(2)各种形式结构的震害

a.砌体-木屋架结构

由于木材可以就地取材, 砌体使用较少, 这种结构的造价非常低, 村镇多采用这种结构建造建筑。但是这种结构的砌体墙和砌体柱强度不高, 且大多年代较长, 在地震中容易发生屋面破坏和局部倒塌。

b．砖混结构

这类结构在地震区数量最多, 震害也比较严重, 倒塌的结构具有以下典型特点: 结构抗震体系单薄, 未设置构造柱, 也有的未设置圈梁, 预制楼板未拉结。

若合理设置构造柱和圈梁, 砖混结构也能有效抵御地震破坏, 在震害调查中也发现基本没有受到破坏的砖混结构。因此, 对于砌体结构, 如何保证结构的整体性和侧向承载力是抗震设计的关键。

c.框架 -砌体混合结构

这类结构形式有多种, 如底框砖混结构、底层部分框架、部分砌体 -上部砖混, 以及部分框架 -部分砖混 (水平混合 )。这类结构的体系大多比较混乱, 由于经济原因, 大多尽可能少用混凝土框架, 框架和砌体承重墙抗侧力构件的承载力和变形能力很不协调, 平面抗侧刚度极不均匀。这类结构的震害现象主要为底部框架由于变形集中而破坏, 或上部砌体结构破坏。

d.框架结构

本次地震中, 大多数框架结构的主体结构震害一般较轻, 主要破坏发生在围护结构和填充墙, 尤其是圆形填充墙的破坏较重。这类破坏仍然会造成严重的生命和财产损失, 且震后的修复工作量很大, 费用很高。个别因施工质量很差、结构布置过于复杂的框架结构也发生严重破坏, 甚至倒塌。此外, 由于楼板的增强作用、建筑需要在框架梁上增加砌体或填充墙的增强作用、增大上部结构的刚度等, 使得框架梁或屋盖的实际刚度增大, 在实际框架结构震害中, 很少看到强柱弱梁型破坏。此外, 还有错层结构造成短柱剪切破坏, 异形柱端破坏。

e.框架 -剪力墙 (核心筒 )结构

本次地震中, 框架 -剪力墙 (核心筒 )结构, 由于具有较大的抗侧刚度和承载力, 显示出了优越的抗震性能,尤其是与同一地区的框架结构相比, 框架 -剪力墙 (核心筒 )结构的非结构构件的损坏要轻很多。值得注意的是, 框架 -剪力墙 (核心筒 )结构主要在成都和绵阳等大城市才有采用, 而这些城市在本次地震中的烈度并不高。因此, 框架 -剪力墙 (核心筒 )结构的抗大震性能在这次地震中没有表现出来。

f.轻钢结构 (屋面 ) /钢桁架拱

由于自重较轻和强度较大, 钢结构抵御地震的能力比较强, 震害比较轻, 主要破坏发生在围护结构。在本次地震中，利用该结构的大部分建筑：主体结构和支座均无明显损伤,仅在围护结构和钢结构的结合处有轻微碰撞破坏。

（3）通过对汶川地震中各类型的建筑调查,得到以下经验和教训:

a.砌体结构的抗震中性能需要严格的构造措施和施工质量给予保证, 包括合理设置钢筋混凝土构造柱和圈梁、预制楼板的有效拉结和搁置长度以及增加现浇层等, 最好采用现浇楼盖, 特别是应加强构造柱和承重墙的安全储备,否则这种结构形式极易在地震中发生严重破坏, 尤其是单跨、大开间、外挑走廊、纵墙承重的教学楼。

b.在这次地震中, 框架结构的抗震性能总体表现良好, 若能保证施工质量, 框架结构可以实现预期的中震和大震抗震性能目标。但这次地震中框架结构的内外装饰饰面、围护结构、填充墙的破坏非常严重, 仍然造成了较大的生命和财产损失, 特别是给震后恢复重建和人们的心理造成很大影响, 需在今后的抗震设计中给予重视, 应重点加强围护结构和填充墙与主体框架结构的抗震构造措施的研究。

c.剪力墙结构(包括框架-剪力墙结构和框架-筒体结构)在这次地震中的表现优异, 这与其有较大的抗侧刚度有关。但是这次地震中, 剪力墙结构均位于烈度较低的地区, 其在大震下的抗震性能没有完全体现出来, 还需要进一步研究。尽管如此, 根据已获得的震害调查结果推断, 剪力墙结构在非结构构件的震害方面轻于框架结构, 是一种较好的抗震结构形式。

三、桥梁、地下、建筑三方面抗震现状、研究重点及发展趋势（一）桥梁：

（1）桥梁震害现象的种类：

a.地基与基础破坏

地基破坏主要是指因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因素引起的地层水平滑移，下沉、断裂，进而导致结构物的破坏，震害较重。基础的破坏与地基的破坏紧密相关，当结构周围的地基受到地震作用强度降低时，基础就会发生沉降或滑移，桩基础可能发生剪断、倾斜破坏，进而引起墩台倾斜、倒塌或折断。b.桥台沉陷

在地震作用下，由于桥台后填土与桥台并非完全固结，桥台填土的纵向土压力增大，桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当大的被动土压力，使桥台有向桥跨方向移动的趋势。由于桥面的支撑作用，桥台将以桥台顶端为支点产生竖向旋转，从而

导致基础破坏。若桥台基础建造在液化土上，则可能引起桥台垂直沉陷，最终导致桥台因承受过大的扭矩而破坏。

c.墩柱破坏

墩柱破坏主要包括弯曲强度不足、弯曲延性不足、纵筋搭接区的抗弯能力以及剪切强度不足等。墩柱的破坏往往引起连锁反应，如落梁、整个结构的倒塌等。

d.支座破坏

在地震力的作用下，如果上、下部结构的相对位移过大可能造成支座锚固螺栓拔出、剪断，活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，导致结构力传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。

e.节点破坏

节点区域钢筋大量相交，连接节点在地震荷载和重力荷载的作用下处于复杂而又变化的应力状态，常导致节点区域混凝土的压碎和锚固筋的破坏。

f.盖梁破坏

盖梁的破坏形式主要表现为抗剪强度不足或锚固筋不能满足抗拉要求，引起锚固端破坏。

（2）抗震桥梁设计方法

a.采用隔震支座

采用减、隔震支座在梁体与墩、台的连接处增加结构的柔性和阻尼以减小桥梁的地震反应，减、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、台相联结。在梁体与墩、台的联结处安装减、隔震支座能有效地减小墩、台所受的水平地震力。采用隔震支座和阻尼器相结合的系统。

b. 桥墩延性减震

可以利用桥墩在地震作用下发生弹塑性变形耗散地震能量以达到减震的目的。这种方法叫做桥墩延性减震。该法在当前桥梁抗震设计中经常用到，桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，以便在强震作用下使这些部位形成稳定的延性塑性铰产生弹塑性变形来延长结构周期、耗散地震能量。

c.采用减震的新结构。

型钢混凝土结构是在混凝土上包裹型钢做成的结构，与钢筋混凝土相比，其抗剪承载力强，延性好，滞回曲线较为饱满，耗能能力强，呈现出良好的抗震性能。能够隔离、吸收和耗散地震能量，减小桥梁结构的地震反应，使桥梁的变形限制在弹性范围，避免因塑性变形而造成的累积损伤破坏和永久残余变形，大大提高了桥梁结构的安全度还可节约材料，降低造价。

d.维护结构连接件

当支承连接件不能承受桥梁上下部结构产生的相对位移时可能会失去相应的作用，并导致梁体坠毁。因此，我们应定期对桥梁支座、伸缩缝等连接构件进行维护。在国内目前采用较多的维护方法有采用挡块连梁装置等安装于伸缩缝等上部接缝处；安装限位装置于简支的相邻梁间，为地震能量增加耗能装置及减、隔震支座；增加支承面的宽度等措施。此外，在桥梁使用期间定期检查并维护支座，应随时清除伸缩缝内的杂物。

e.加固上部结构

主要有粘贴钢板加固法、增大截面加固法和结构体系转换法三种方法。

a)粘贴钢板加固法主要在梁板桥的主梁底部出现严重横向裂缝时使用。在粘贴

钢板钢筋或纤维时，应特别注意粘贴位置，应尽量使其远离中性轴加固区。

同时，还应注意黏结剂的性能以保证锚固的可靠性。

b)增加截面加固法主要是在桥梁下部增设钢筋以提高主梁的抗弯能力。同时，

如果增设的钢筋较多可考虑将主梁下部的截面面积增大以避免超筋构件的出现。另外，应设置锚固筋、传力销、剪力键等可靠的连接物在新、老结构材料之间，以避免增加的重量破坏原截面。

c)结构体系转换法主要指将可承受负弯矩的钢筋设置在简支梁的梁端，使相邻

两主梁连接起来便可形成多跨连续梁，进而达到提高桥梁承载力的目的。

f.加固下部结构

主要有柱罩填充墙、连梁加固、支座加固、帽梁桥台和加固基础等措施。

a)填充墙具有提高柱的横向能力和限制柱的横向位移等特点，可用于多柱桥梁。

b)连梁可提高混凝土排架的横向能力，其可置于排架底部标高处替代墩帽，也

可置于地面标高和排架底部标高之间的某个位置以调整特定排架的横向刚度。

c)一直以来支座都是地震中受损最容易的部位，而为了加固支座，现在一般都

采用隔震支座加固桥梁的方式，此外还有用铅芯橡胶支座或者缆索与弹性支座配套使用代替弹性支座的方法。

d)帽梁加固方法最常见的是给现有帽梁增设垫板。

e)桥台加固主要有两种方法，一是支座延长装置，二是用木材、混凝土或钢筋

填塞夹缝，后者采用较多。

f)基础加固的方法是增设覆盖层均匀增加基础增加接触面积或将基础锚固于

土中等。

（3）桥梁抗震设计原则

a.结合地形、地质条件、工程规模及震害经验，合理选择桥型及墩台、基础形式。

b.同一座桥中，尽量避免高墩与大跨的结合，宜采用减少上部结构自重并有利于抗震的结构形式.对于高墩、大跨的特殊桥梁，应进行专题抗震设计与研究。

c.体系的整体性和规则性。桥梁的整体性要好，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规整，避免突然变化。

d.提高结构和构件的强度和延性。桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形；强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形，使其刚度与强度逐渐退化，因此，只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。

e.能力设计原则。能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件(延性构件和能力保护构件-不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件)和不同破坏模式(延性破坏和脆性破坏模式)之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中，普遍采用“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。

(4)桥梁抗震设计的几点建议

a.尽量采用连续的桥跨代替简支梁跨，进而减少伸缩缝的数量。降低在此处落梁的可能性同时也提高了桥上行车的舒适性。

b.对采用橡胶支座而无固定支座的桥跨。应加设防移角钢或设置挡轨，作为支座的抗震设计。

c.桥梁的基础应尽可能的建在可靠的地基上，否则软土的液化会加大地震反应。

d.位于常年有水河流上的特大桥、大中桥，当地基为液化土或软土时，其墩台基础应采用桩基础，且桩尖埋入稳定土层内一定深度。

e.高墩宜采用钢筋混凝土结构，按照延性要求进行设计。在桥墩塑性铰区域及紧接承台下桩基的适当范围内应加强箍筋配置。

f.在高烈度地震区，尽可能地采用整体性和规则性较好的桥梁结构体系，结构的几何尺寸、质量和刚度力求均匀、对称、规则，避免突变的出现；从几何线性上看，尽量选用直线桥梁。

g.设置多道抗震防线，尽可能用超静定结构，少采用静定结构。

h.对于较高的排架桥墩，墩之间应增设横系梁以减少墩柱的横向何移和设计弯矩。

i.选择合理的连接形式对桥梁抗震性能十分重要。对于高墩桥梁，建议采用上部结构与下部结构有选择性的刚性连接；对于矮墩桥梁，上部结构和下部结构连接建议采用支座连接方式，并合理设置梁墩的搭接长度。

（二）地下

（1）地下隧道结构的一些震害特点

a.整体上地下隧道结构的抗震性能优于地面结构。

b.结构震害随其埋深的增加有所减少。

c.结构周边土体的性质对其抗震性有重要影响，如:建在岩基上的隧道结构要比软基上的耐震，沿线地质条件变化较大区域的结构震害较严重，结构在穿越地质不良地带（断层、砂土液化区）也更易于遭受震害。

d.隧道加衬或注浆有助于提高其抗震性能。

e.地下隧道结构的破坏程度同震级、震中距及强震持续时间等密切相关；

f.地震波的高频成分可能产生局部破坏

g.在隧道出入口、转弯等结构的断面形状和刚度明显变化部位震害也较严重。

总的说来，地下隧道结构的震害可归为两大类：其一：场地土的振动引起的结构破坏（即波的传播效应引起的）；其二：场地土的沉陷、液化等引起的破坏（即地震导致的土体永久性运动产生的）。

地下隧道结构的响应特性主要有：地下结构的存在对周围地基地震动的影响一般很小；地下结构的振动和变形受周围土壤的约束作用显著，不明显表现自振特性的影响；地震波入射方向对结构振动形态的影响很大；结构在振动中的应变主要取决于周边土体的变形，而与地震加速度大小的联系不是很明显；地下隧道结构为线形结构，故在振动时各点的相位差别十分明显，在分析其响应时要考虑行波效应。

（2）地下隧道结构的抗震分析方法

目前地下隧道结构抗震问题的研究方法主要有：原型观测，实验研究以及理论分析。

a.原型观测就是通过实测地下隧道结构在地震时的动力特性来了解其地震

响应特点。由于严格地讲，地震后土体与结构物的变形是一个场的概念，而模型试验很难模拟这一点，所以原型观测成为地下隧道结构抗震研究中必不可少的手段之一。它主要包括震害调查和现场试验两大类。震害调查往往是在地震结束后才开始进行的，因而受观测时间、手段和条件等的限制，但是震害是最真实的“原型试验”的结果，因此一直受到人们的重视。目前这方面的资料收集正在不断的增加，尤其是1995年日本阪神大地震发生后，进行了广泛的震害调查，收集了大量有益的资料。

但震害调查很难对地震过程中的动力响应进行量测，也无法控制地震波的输入机制和边界条件，更无法主动地改变各种因素以对某一现象进行有目的、多角度的研究。故有时就不得补借助于现场试验，它可以在一定程度上弥补这一缺陷。震害调查和现场试验二者结合，可以使研究既不脱离现实，又能够具体研究各项指标对地震的影响。

b.实验研究就是通过激震实验来研究隧道结构的响应特性。它可以分为人

工震源实验和振动台实验。一般的，由于前者较难反映结构的非线性及地基断裂等因素对隧道结构地震反应的影响，故用的不多。而振动台实验则可以较好处理这方面的问题，因此被广泛采用。通过实验人们可以更好的掌握地下隧道结构的工作特性，进而为抗震分析的理论发展奠定基础。该法在实验区域的选择和地基特性的模拟方面还有待进一步研究。

对地下隧道结构这种大型结构，以上的两种方法在实际的运用中都不可避免地会有代价昂贵的问题，因此理论研究无疑是不可或缺的研究途径。

c.理论分析的主要基础是波动理论和有限元方法。地下隧道结构的震害、

动力反应及结构自身（纵向尺寸远大于横向尺寸）特点决定了其抗震分

析方法的特点。对地下隧道结构，其抗震设计方法会因不同的施工工艺

（如明挖法，盾构法等）而有所不同，但综合来看其响应分析的研究方

法大致可分为两大类：一类为波动法，它以求解波动方程为基础，将地

下结构视为无限线弹性（或弹塑性）介质中孔洞的加固区，将整个系统

作为对象进行分析，求解其波动场和应力场；另一类为相互作用法，这

是以求解结构运动方程为基础，将土介质的作用等效为弹簧和阻尼。

波动法对求解地震动引起的小变形是简单有效的。但波动解法在应用上需要将问题作大量的简化，如一般要假设介质为均匀的(弹性的或粘弹性的)，波型是单一的并且入射波为平面波等，可实际地层的构成是十分复杂的，地震波在临近地表面时将发生反射、折射，进而构成十分复杂的现象。这就使波动解法不能很好的反映工程实际，且由于应力场的解法实质上是一种拟静力法，所以在波动的频率较高、以及地震波的传播受到较多干扰的情况下，其应用就会受到一定的限制。同时将它用于软土等结构与地基介质刚度比相差较大的隧道结构计算时，其计算结果常偏于保守，这些情况下就不得不考虑土－结的相互作用了。

相互作用法的本质是解决地震作用下由于波动在土－结系统内传递所引起的响应问题。该法能否有效地解决实际问题，主要取决于对计算对象的模型化是否合理，也就是要处理好以下几个关键问题：土－结系统初始状态的评价；地震波输入机制及随机地震动参数的时空分布特性；土－结系统动力相互作用的数值模型及方法；土体与结构材料和二者接触面的静动本构模型及模型参数的确定；考虑非线性的动力分析方法等。

d.现有地下隧道结构抗震分析的实用方法

为了考虑地下隧道结构本身特殊性（如大都延伸很长的距离，沿线地质条件

可能发生复杂的变化等）因素的影响，在上述基本方法的基础上发展了许多实用的分析方法。主要有(1)BART法、(2)反应变位法（响应位移法）、(3)围岩应变传递法、(4)地基抗力系数法、(5)福季耶娃法、(6)ST.John法、(7)动力有限元法等。

（3）地下隧道抗震分析方法总结及展望

方法总结：以上各种分析方法都有一定的不足之处，就目前发展水平而言，还没有哪种方法能够全面地完成地下隧道结构的抗震分析。因为支配地下隧道结构地震响应的控制因素是地基变形，所以，静力法是不合理的。反应位移法则抓住了地基变形这一控制因素，忽略了结构惯性力的影响。围岩应变传递法也是从变形入手，但要准确地确定合理的应变传递率则是极其困难的。地基抗力系数法主要是用于求解结构断面的响应。BART法则有利于在实际中可快速的对结构的地震响应作出估算。对地下隧道这种线型结构，ST.John法无疑是较适用的，但它对地基状况和输入运动作了过多的简化。而福季耶娃法将问题简化为线弹性理论动力学问题的求解，也是过于简化了问题。故相比之下，动力有限元分析法无疑是最全面的，但它依赖于计算模型及输入参数的确定，这有时会导致分析结果与实际情况有较大的出入。

未来研究方向：（1）值得关注的是当前的研究往往忽略了垂直方向地震分量的影响。如日本的抗震设计中，除核电站及铁路桥梁基础设施外，均不考虑竖直方向的震动；我国《铁路工程抗震设计规范》（GBJ 111－87）也只考虑地震时受水平方向加速度的作用。但最近的一些震害表明，当垂直方向的加速度较大时，它也可能是导致灾害的重要原因。1998年土耳其地震中曾观测到地表纵向加速度为0.39g，横向为0.31g，而垂直方向达0.5g（g为重力加速度）。故在地下隧

道的地震响应分析中，有必要对垂直分量给予考虑，尤其是在强震作用下更应关注。

目前地下隧道结构的抗震分析中有待进一步研究的问题主要有：

（2）地下隧道结构反应量测仪器的改进。

（3）地震荷载传播机制的深入认识。

（4）强震下垂直加速度对结构响应的影响。

（5）土－结相互作用数值模型的改进。

（6）场地土的运动方向和突加效应对结构响应的影响。

（7）沿轴向土体运动的不一致和土－结之间可能存在的滑移对结构响应的影响。

（8）结构的存在对场地土振动的局部放大或衰减效应以及多次反复周期荷载作用效应等。

（三）建筑

（一）抗震设防的目的及要求

许多国家的抗震设计规范都趋向于以“小震不坏、中震可修、大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准则。

第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。

第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。

第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不

致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

（二）抗震设计方法

第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其他荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形。

第二阶段设计：按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变形。（三）抗震设计的总体要求

（1）注意场地的选择：

a.选择有利地段。

b.避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施。

c.不在危险地段建设。

(2)选择抗震有利的建筑场地和地基

a.选择薄的场地覆盖层。

b.选择坚实的场地土。

c.将建筑物的自振周期与场地的固有周期错开，避免共振。

d.采取基础隔震或消能减震措施。

e.避免场地土液化。

（3）把握建筑体型

a.建筑结构的规则性

b.房屋的适用最大高度

c.结构体系的合理选择

d.房屋的高宽比要求

e.防震缝的设置

f.选择合理的结构材料：

①延性系数高（如钢结构）

②强度/重力比值大（如轻质高强材料）

③匀质性好

④正交各向同性（变形相同）

⑤构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并能发挥材料的全部强度。

按照上述标准，常见结构类型，按其抗震性能的优劣排序为：

钢结构优

型钢混凝土结构

混凝土—钢组合结构

现浇钢筋混凝土结构

预应力混凝土结构

装配式钢筋混凝土结构

配筋砌体结构

砌体结构劣

（4）设置多道防线

应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。

（1）第一道防线的构件选择：一般优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支

撑或填充墙，或选择轴压比值较小的抗震墙，实墙筒体之类的构件。一般情况，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。

（2）结构体系的多道设防：抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。

注意：

强柱弱梁：使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。

强剪弱弯：使钢筋混凝土构件中与正截面受弯承载力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载力的设计要求。用以改善构件自身的抗震性能。

柔性底层：用变形能力大的延性框架代替房屋底层的抗震墙，以减少地震震动向上部各层传递的一种抗震设计思想。

框支剪力墙：底层或底部两三层为框架体系，上部各层为抗震墙或框架—抗震墙体系。

（四）结构设计的基本方法

(1)地基的基础设计。向来建筑结构工程师都比较的重视地基与基础的设计,因为在该阶段的设计的好坏就会直接的影响到后续的设计工作,而且作为工程造价的决定性因素,地基与基础的设计也起着决定性的作用,因此在这一个阶段,应该确保设计的万无一失。

设计时应该严格按照国家的《地基基础设计规范》当中的要求和地方建设标准来进行,因此设计人员设计前必须对当地的地质条件和地方法规进行深入的学习。条基交叉处的基础面积不能循环利用,注意随时调整基础的宽度。