建筑结构抗震设计第11章 地下建筑抗震设计
《建筑抗震设计规范》---文本资料
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)强制性条文内容《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，自2002年1月1日起施行，原《建筑抗震设计规范》GBJ11-89以及《工程建设国家标准局部修订公告》（第1号）于2002年12月31日废止。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，其中有52条为强制性条文，必须严格执行。
现将该52条强制性条文摘录如下：一．第一章“总则”部分第 1.0.2 条：抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。
第 1.0.4条：抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。
二．第三章“抗震设计的基本要求”部分第3.1.1条：建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。
甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲类、乙类、丁类以外的一般建筑；丁类建筑应属于抗震次要建筑。
第3.1.3条：各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：1：甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。
2：乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
另外，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
3：丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。
4：丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但当抗震设防烈度为6度时不应降低。
建筑结构抗震设计第11章 地下建筑抗震设计
（三）其它抗震构造措施
① 穿越滑坡和地质条件剧烈变化的地段，应采取更换软弱 土或设置桩基础等措施；
② 对于位于岩石中的地下建筑，要求在断层破碎带中采用钢筋混 凝土内衬结构，不得采用素混凝土衬砌。
③ 采用离壁式衬砌时，内衬结构应在拱墙相交处设置水平撑抵紧 围岩；
④ 采用钻爆法施工时，初期支护和围岩地层间应密实回填；
B. 适用条件：具有普遍适应性。周围土层分布不规则、不对称 ，长宽比和高宽比均小于3的地下建筑，及采用平面应变分析 模型不能反映结构实际受力情况均适用。
C. 计算需关注的问题： ①计算区域边界条件；
②地面以下地震作用的大小；
③地下结构的重力荷载；
④土层的计算参数。
（四）地下建筑抗震验算
地下建筑的抗震验算尚应符合下列规定：
3) 地震作用的方向
A. 水平地震作用：
① 长条形地下结构：按平面应变问题分析时，一般可仅考虑沿 结构横向的水平地震作用；
② 体型复杂的地下建筑结构：同时计算结构横向和纵向的水平 地震作用。
B. 竖向地震作用：8、9度时宜计及竖向地震作用。必要时，设 防烈度为7度，也可考虑竖向地震作用效应的综合作用。
(1) 应进行多遇地震作用下截面承载力和构件变形的抗 震验算。
(2) 对于不规则的地下建筑以及地下变电站和地下空间综合 体等，尚应进行罕遇地震作用下的抗震变形验算。
(3) 在有可能液化地基中建造地下建筑结构时，应注意验算 液化时其抗浮稳定性。
§11.5地下建筑的抗震措施
（一）地下建筑结构的抗震构造措施 地下建筑的抗震验算尚应符合下列规定：
的等效水平地震惯性力的作用效应，再用静力计算模型 对结构内力进行分析的方法。 B. 水平地震力的组成： ①结构自身的惯性力； ②地震时上覆土对顶板的水平剪应力； ③地震引起的结构一侧地层的主动土压力增量。 C. 基本假定： ①结构与土体均为各向同性的线弹性体； ②结构计算模型简化为平面应变问题； ③忽略土与结构之间的相互作用。 D. 适用条件： ①地下结构与地面建、构筑物合建，即作为上部结构的基础时； ②与围岩的重量相比，结构自身的重量较大时。
(完整版)《混凝土结构设计规范》强制性条文
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）新内容有关调整部分：新规范于2002年4月1日启用，原规范（GBJ10-89）于2002年12月31日废止；新规范规定必须严格执行的强制性条文共17条，具体分配为：第3章有2条、第4章有4条、第6章有1条、第9章有2条、第10章有2条、第11章有6条；新规范第1.0.2条中明确规定：本规范适用于房屋和一般构筑物的钢筋混凝土、预应力混凝土以及素混凝土承重结构的设计，而不适用于轻骨料混凝土以及其他特种混凝土结构的设计。
新规范第3.1.1条、第3.1.2条之条文说明中明确指出：在设计时，荷载分项系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定取用；对极限状态的分类，按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）的规定确定。
强制性条文部分：第3章“基本设计规定”之强制性条文：第3.1.8条：未经技术鉴定或设计许可，不得改变结构的用途和使用环境。
第3.2.1条：根据建筑结构破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级。
设计时应根据具体情况，按照表3.2.1的规定选用相应的安全等级。
建筑结构的安全等级（表3.2.1）安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要的建筑物注：对有特殊要求的建筑物，其安全等级应根据具体情况另行确定。
第4章“材料”之强制性条文：第4.1.3条：混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值fck、ftk应按表4.1.3采用。
混凝土强度标准值（N/mm2）强度种类混凝土强度等级C15 C20 C25 C30 C35 C40fck 10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 26.8ftk 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20 2.39第4.1.4条：混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度设计值fc、ft应按表4.1.4采用。
注：1。
计算现浇钢筋混凝土轴心受压及偏心受压构件时,如截面的长变或直径＜300mm,则表中混凝土的强度设计值应乘以系数0.8，当构件质量确有保证时，可不受此限制。
建筑抗震设计规范GB50011
第 2 部分
适用高度和 抗震等级
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1.房屋适用高度变化情况 6.1.1
● 适用最大高度( 新增 0.30g)
结构类型 框架 框架-抗震墙 抗震墙
2001 规范
45 100 100
2010 规范(0.2g)
40 100 100
框支抗震墙
80
80
核心筒-框架
100
100
6.1.1 见第1部分 。
2. 跨数规定 6.1.5
6.1.5 甲、乙类建筑以及高度大于24m 的丙类建筑，
不应采用单跨框架结构；高度不大于24m 的丙类建筑 不宜采用单跨框架结构。
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3. 尺寸边长(直径) 6.3.5
6.3.5 柱截面的宽度和高度，四级或不超过2层时
不宜小于300mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于 400mm；圆柱的直径，四级或不超过2层时不宜小于 350mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于450mm。
❖ 框架节点核心区剪力设计值的计算公式基本与02规范 相同，仅对剪力增大系数作了部分调整。
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6 2.14 框架节点核心区的抗震验算应符合下列要求：
1 一、二、三级框架的节点核心区应进行抗震验算。 四级框架节点核心区可不进行抗震验算，但应符合抗震 构造措施的要求。 2 节点核心区截面抗震验算方法应符合本规范附录D的 规定。
抗震等级
一级 二级 三级 四级
框架结构
0.65 0.75 0.85 0.90
框架-剪力墙结构、筒体结构 0.75 0.85 0.90 0.95
部分框支剪力墙结构
0.6 0.7
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地下室结构的抗震设计分析
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。
地下结构抗震设计标准
地下结构抗震设计标准一、地下结构抗震设计背景地下结构是指埋在地下或地面以下的各类建筑结构，如地下室、地下车库、地铁隧道等。
由于地下结构通常埋在土层较深处，且受到地面建筑和地表地震波的破坏作用较小，因此在地震中具有相对较好的抗震性能。
然而，由于地震波的传播特点以及地下结构自身的特殊性，地下结构在地震中依然面临较大的破坏风险。
为了提高地下结构的抗震能力，减少地震灾害对地下工程的影响，制定地下结构抗震设计标准具有重要意义。
二、地下结构抗震设计的主要标准1.《地下结构抗震设计规范》该标准由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布，是地下结构抗震设计的基本规范。
该规范详细规定了地下结构抗震设计的基本原理、设计方法和设计要求等，包括地震动参数的选取、抗震计算方法的选择、构件和节点的设计等内容。
2.《地下工程地震设计规范》该标准由国家发展和委员会发布，是地下工程的综合性地震设计规范。
该规范详细规定了地下工程的地震设计基本原则和要求，包括地震烈度划分、地震动参数的选取、结构抗震计算和验算方法等。
3.《地铁工程地震设计规范》该标准由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布，是地铁工程的地震设计规范。
该规范主要针对地铁隧道和车站等地下结构的抗震设计提出了具体的要求，包括抗震设计地震动参数的选取、地铁隧道结构的布置和尺寸、地震荷载计算等。
三、地下结构抗震设计的基本要求1.合理选择地震动参数：地震动参数是指描述地震波强度和频率特性的参数，其选取直接影响地下结构的抗震性能。
通过合理的地震动参数选取，可以使地下结构在不同设计地震作用下保持较好的抗震性能。
2.合理布置和尺寸设计：地下结构的布置和尺寸是衡量其抗震性能的重要因素。
在抗震设计中，应优先考虑地下结构的布置和尺寸，合理确定结构形式、墙体厚度和间距等参数，以提高地下结构的整体抗震能力。
3.合理设计构件和节点：构件和节点是地下结构的重要组成部分，也是地震破坏的主要部位。
建筑抗震设计规范强制性条文
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，其中有52条为强制性条文，必须严格执行。
现将该52条强制性条文摘录如下：一．第一章“总则”部分第 1.0.2 条：抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。
第 1.0.4条：抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。
二．第三章“抗震设计的基本要求”部分第3.1.1条：建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。
甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲类、乙类、丁类以外的一般建筑；丁类建筑应属于抗震次要建筑。
第3.1.3条：各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：1：甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。
2：乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
另外，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
3：丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。
4：丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但当抗震设防烈度为6度时不应降低。
第3.3.1条：选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。
对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，应采取有效措施；不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。
(完整版)建筑结构抗震设计课后习题答案
《建筑结构抗震设计》课后习题解答第1章绪论1、震级和烈度有什么区别和联系？震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。
烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。
一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。
2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？规范将建筑物按其用途分为四类：甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。
1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。
同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。
一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3.怎样理解小震、中震与大震？小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%；中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。
4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。
概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。
他们是一个不可割裂的整体。
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§11.1概述
1995年日本阪神7. 2级地震，神户市大开地铁车站中柱震损
2008年汶川8.0 级地震中，都汶公路龙洞子隧道发生较严重损坏
龙洞子隧道拱顶二衬塌落
龙洞子隧道左洞环向剪切破坏带
§11.2地下建筑的震害特点
（一）地下建筑的地震反应特点
地下建筑 ——周围有围岩等介质约束
对较小。
§11.3 地下建筑抗震设计的一般规定
（一）适用范围
① 单建式地下建筑：地下车库、过街通道、地下变电站和地 下空间综合体等；
② 附建式地下建筑：抗震性能要求通常与地面建筑一致。
（二）抗震设防目标
单建式钢筋混凝土地下建筑结构的抗震等级，略高 于高层建筑的地下室。 ➢ 1）丙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级： I. 6、7度时不应低于四级； II.8、9度时不宜低于三级； ➢ 2）乙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级： I. 6、7度时不宜低于三级； II.8、9度时不宜低于二级。
用
动影响大
根据震害调查，地下建筑结构破坏的主要点有： ①地质条件较大变化区域容易发生破坏； ②软弱土层中的地下工程地震破坏大； ③上部覆盖土层越厚，破坏越轻； ④衬砌厚度大的破坏的几率相对大； ⑤形状、刚度发生变化部位易破坏，洞口常受地震破坏； ⑥对称结构发生破坏的程度要比非对称结构轻。
（二）地下建筑的抗震性能及震害 1) 地下车库
震害形式：主体结构与吸排气塔、楼梯间等部位的连 接处出现了混凝土的剥落和裂缝。
震害原因：主要是由于连接部位的主体结构与吸排气 塔、楼梯间的刚度差异造成了不同的动态反应，从而在连 接处发生了相对位移。
2)过街通道
震害形式：破坏主要是与电气、空调、给水排水和防灾设备 有关的破坏。主体结构罕有破坏。
3) 城市地下空间综合体 震害形式：主要为中柱破坏（地铁车站），结构主体受损相
C. 采用土层-结构时程分析法或等效水平地震加速度法时，土、 岩石的动力特性参数可由试验确定。
（三）地下建筑抗震计算方法
无论何种计算方法，只要计算模型反映地下结构实际 受力情况，就可以选用。
地 分下 析建 方筑 法抗
震
波动法
以解波动方程为基础，将介质与结构作为 一个整体以求解其波动场与应力场。
以求解结构运动方程为基础，地基对结构影响作
构抗震稳定性的影响，采取相应措施。 3）位于岩石中的地下建筑，其出入口通道两侧的边坡和洞口仰坡，
应依据地形、地质条件选用合理的口部结构类型，提高其抗震稳 定性。
§11.4 地下建筑的抗震计算
（一）可不进行抗震计算分析的范围 采取了抗震措施的下列地下建筑，可不进行地震作用计算：
1) 7度Ⅰ、Ⅱ类场地的丙类地下建筑。 2) 8度(0.20g)Ⅰ、Ⅱ类场地时，不超过2层、体型规则的中小跨度 丙类地下建筑。 （二） 计算模型和设计参数的选取 1) 周围土层的模拟 I.应能较准确地反映周围挡土结构和内部各构件的实际受力状况； II.与周围挡土结构完全分离的内部结构，则可采用与地上建筑同 样的计算模型。
相互作用法 用等效为弹簧和阻尼器，以相互作用力的方式出
现。
各种实用的地下建筑抗震分析方法都是以这两种方法为基础发 展起来的。
实际工程设计中采用较多的是等效侧力法、等效水平地 震加速度法、反应位移法和土层–结构时程分析法四种方法。
（l）等效侧力法。 A. 计算原理：将地下结构的地震反应简化为作用在结构上
地下建筑随地震入射播大小及较大变化地 下结构各点的变形和应力可能发生较大
4 结构各点相 十分明显 影响不大 位差
5 与地震加速 不明显 度大小关系
衡量地震动反应 地下建筑地震反应与岩土介质在地震作用
的重要因素
下的变形或应变大小的关系密切
6 埋深变化 不明显
影响地震反应
7 土-结相互作 地基地震 自振特性影响大
的等效水平地震惯性力的作用效应，再用静力计算模型 对结构内力进行分析的方法。 B. 水平地震力的组成： ①结构自身的惯性力； ②地震时上覆土对顶板的水平剪应力； ③地震引起的结构一侧地层的主动土压力增量。 C. 基本假定： ①结构与土体均为各向同性的线弹性体； ②结构计算模型简化为平面应变问题； ③忽略土与结构之间的相互作用。 D. 适用条件： ①地下结构与地面建、构筑物合建，即作为上部结构的基础时； ②与围岩的重量相比，结构自身的重量较大时。
地
结构需受土压力、地应力、地下水左右力、结
震
构衬砌力等作用力及其环境与地面工程不同
反
地震作用下振动特性与埋置地层的反应相关性
应
较大
地面建筑
——无围岩等介质约束，通过基础与地基连接 需考虑风、雪荷载，梁、柱、板为主要传力构件
地震作用下振动特性与地面结构材料及几何形态 相关性大
对地下建筑来说，地震反应起主要作用的因素是地基的运动 特性，结构形状的改变对地震反应的影响相对较小。
（一）地下建筑的地震反应特点
➢ 在地震作用下，面建筑
说明
1 自振特性 不明显
低阶震型较明显 地下建筑结构的振动变形受周围地基土壤 的约束作用明显
2 地基震动 影响较小 有较大扰动
根据工程波动理论，地下建筑上部场地为 自由场
3 地震波入射 影响较大 影响较小 方向
2) 结构模型的选取
I. 平面应变分析模型：地层分布均匀、规则且具有对称轴 的纵向较长的地下建筑。（反应位移法、等效水平地震 加速度法、等效侧力法）
II.空间结构分析计算模型：长宽比和高宽比均小于3及不适用平面 应变分析模型的。（土层–结构时程分析法）
III.与周围挡土结构完全分离的内部结构，可采用与地上建筑同样 的计算模型。
（三）地下建筑的规则性及优化选型 1）地下建筑抗震设计方案：根据建筑抗震设防类别、抗震
设防烈度、场地条件、地下建筑使用要求等条件进行综 合分析对比后确定。 2）地下建筑建筑布置：力求简单、对称、规则、平顺，横剖面的形 状和构造不宜沿纵向突变。 3）地下建筑结构设计应具有等强度的概念。
（四）地下建筑的场地要求 1）单建式地下建筑宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。 2）处于软弱土、液化土或断层破碎带等不利地段时，应分析其对结
3) 地震作用的方向
A. 水平地震作用：
① 长条形地下结构：按平面应变问题分析时，一般可仅考虑沿 结构横向的水平地震作用；
② 体型复杂的地下建筑结构：同时计算结构横向和纵向的水平 地震作用。
B. 竖向地震作用：8、9度时宜计及竖向地震作用。必要时，设 防烈度为7度，也可考虑竖向地震作用效应的综合作用。