地下结构抗震设计的分析方法及其现状
浅谈轨道交通地下车站结构抗震设计.docx
浅谈轨道交通地下车站结构抗震设计1引言在目前城市发展建设过程中，增加多种交通基础设施，不仅使城市建设和经济发展获得巨大的提升，同时也为人们的出行提供更多便利的条件。
根据城市交通发展具有的作用，要充分挖掘城市空间，并进行科学合理的设计和规划，从而使城市轨道交通具有良好的运输能力。
所以为提升城市轨道运行能力，并使轨道交通具有良好的稳定性和安全性，在目前城市轨道交通建设过程中，需要在设计中完善地下车站结构抗震能力。
在进行轨道交通工程地下车站结构施工过程中，要严格按照抗震设计标准，开展正确的施工建设，不仅能够使地下车站结构抗震能力具有较高的能力，同时也为社会和经济发展提供良好的基础。
在目前轨道交通建设过程中，根据地下车站结构抗震设计，主要按照以下几点要求进行讨论：（1）抗震设防类别；（2）抗震等级及烈度；（3）论证对象的判定；（4）抗震设防目标；（5）抗震论证方法。
并结合某城市地下车站抗震设计要求，从而进行详细的分析和研究。
2抗震设防目标2.1抗震设防类别、烈度及等级根据我国城市轨道交通工程地下车站建设要求，同时按照地下车站结构功能类型，主要分为三种：（1）特殊设防类（甲类）；（2）重点设防类（乙类）；（3）标准设防类（丙类）。
在上述地下结构功能类型分类中，根据车站日平均客流计算，从而确定地下车站结构的类型。
在目前重点设防类地下车站结构施工中，对于结构抗震设计具有明确的要求和规定，同时在进行抗震设计、结构施工和竣工验收过程中，都需要对抗震能力进行检查，并将检查数据和实际信息进行记录，并建立完善的抗震数据管理体系。
2.2论证对象的判定随着城市轨道建设的规模和功能不断增加，在目前地下车站结构抗震设计中，要求地下车站工程建设面积要超过一万平米，从而进行充分的抗震能力分析，使抗震结构符合抗震设计内容标准。
2.3抗震设防目标根据地下车站结构抗震标准，在进行地下结构抗震设计施工中，需要对地下环境进行全面的分析，从而在进行地下结构设计施工过程中，根据抗震设计要求和标准，能够使结构具有良好的抗震能力。
地铁车站抗震设计分析
地铁车站抗震设计分析摘要：地铁地下结构是城市重要的公共基础设施，对城市生命和经济具有重大意义，因此对地铁地下结构进行抗震设计是非常必要的。
本文以某标准两层车站为计算模型，采用反应位移法和时程分析法两种方法进行地铁车站结构地震反应计算，并结合相关规范对计算结果进行了分析讨论，为类似工程及地下结构抗震研究具有一定的参考意义。
引言随着城市化的不断发展，为解决交通拥挤及效率问题，我国各大城市地铁建设迅猛发展。
地铁工程是城市重要的社会公共基础设施，其结构复杂且一旦损坏难以修复，会造成重大的经济损失。
而地铁等地下结构在地震中遭受重大震害的情况已有先例，如1985年墨西哥Ms8.1级地震造成的地铁隧道和车站结构破坏、1995年日本阪神Ms7.2级地震引起神户市大开地铁车站的严重破坏[1-3]，因此对地下结构进行抗震分析是十分必要的。
众多学者对地铁等地下结构的抗震理论及规范进行了研究。
刘晶波等[4]阐述了地下结构抗震分析的五个关键问题，包括动力分析模型、结构-地基系统动力相互作用问题分析方法、地铁地下结构地震破坏模式和抗震性能评估方法、抗震构造措施,和地铁区间隧道穿越地震断层的设计方案及工程措施。
侯莉娜等[5]将《城市轨道交通结构抗震设计规范》和地上民用建筑抗震设计规范进行了对比分析，指出地铁地下结构可遵循“两水准、两阶段”的设计思路及地下结构抗震设计地震动参数应与其设计基准期一致等。
陈国兴等[6]对地下结构震害、动力离心机和振动台模型试验，以及工程师在地下结构抗震分析中可能用到的有效设计与分析方法等方面涉及的重要问题进行了简要和全面的回顾。
本文结合某标准两层车站的工程实例，阐述地铁地下结构抗震反应分析方法，并对计算结果进行分析，为城市地下结构抗震评估提供一定参考。
1.车站抗震反应分析概况1.1工程概况车站结构型式为地下两层两跨箱型框架结构，明挖法施工，标准段宽为20.1m，基坑开挖深度约为17m。
标准段剖面图如图1所示。
地下结构地震响应理论分析研究现状与展望
引 言
从２ 世纪 ６ 年 代初 至７ 年 代 末 ，世界 上 一 些 发 达 国家 和 ０ ０ ０ 地 区掀 起 了城 市地 下 空 间开 发 利 用 的 高 潮 【 ｌ 】 长期以来 ， 。但 由 于 地 下 结 构 的 大 量 出现 相 对 较 晚 、对 地下 结构 地 震 响应 机 制 认识不够全面 ， 以及 研 究对 象和 计 算 复 杂 等 诸 多因 素 ， 下 工 地 程 的抗 震 问题 未 得 到 充 分 重 视 ．抗 震 理论 分析 方 法发 展 较 缓
慢。
论 研 究 起 步 较晚 ．在 考 虑 地 震 对 地 下 结 构 的 作 用 效 应 时 一 直
采 用 拟 静 力 法 。按 照 主体 算 法 （ 含 弹 簧 常数 的 算 法 ） 不 的解 析
程 度 。 下 结 构 抗 震 理 论 分 析 方 法 可 以 分 为解 析 法 、 解 析 法 地 半
Ｈａｓｉ— ｗａｉａｔｑ ａｅｉ ９ ５ｓｒ ｕｌ ａ ｇ ｄ ｄｒ ｏ ｄｓ ｕｔｒｓｗｈｃ ａ ｇｄｔｅｔ ｄｔ ｎｌ ｉ ｏ ｃ ｉｅｇｎ ｅ ｎ ｉ ｌ ｉ ｏ ｎ — ｎｈｎＡ ｊｅｒ ｕｋ １９ ｅｉ ｓ ｄｍａｅ ｅｇ ｕ ｒｃ ｅ， ｉｈｃ ｎ ｅ ａｉｏ ａ ｖｅ ｆ ｉ ｌｎ ｉｅｎ ｇｃｒ ｅ ｇ ｒ ｇａ ｈ ｎ ｏ ｙ ｎ ｕ ｒｎ ｔ ｕ ｈ ｈ ｒ ｉ ｗ ｖ ｃ ｉ ｎ ｓｉ ｃｓｕ ｔｒ ｆ ｎ ｅｇｏ ｎ ｏｅｔ ｄｓｍｕａｅ ｓａｃ ｎｕ ｄ ｒ ｏ ｄａｅｓ ｃ ｔ ｃｕｅ Ｔ ｅ ｕ ｏｓｕｌ ｖｅ ｅ ｕｒｎ ａｕ ｄｐｏ － ｅｓ ｒｃｕｅ ｕ ｄ ｒｒｕ ｄｐ ｊｃ ａ ｉ ｌｔ ｒ ｅｒｈｏ ｎ ｅｇ ｕ ｉ ｒ ｔｒ． ｈ ｔ ｒ ｌ ｒ ｉｗｔ ｒｅｔｔｔｓ ｒｂ ｍｉ ｔ ｏ ｒ ｎ ｔ ｄ ｅ ｒ ｎ ｓ ｍｉｓ ｕ ａｈ ｆ ｙ ｅ ｈ ｃ ｓ ｎ ａ
综合管廊的结构设计与抗震性能分析
综合管廊的结构设计与抗震性能分析综合管廊作为一种城市地下管线的保护结构，其设计和抗震性能是非常重要的。
本文从工程专家和国家建造师的角度出发，对综合管廊的结构设计和抗震性能进行分析和探讨。
首先，综合管廊的结构设计需要考虑到多种因素。
一方面，综合管廊需要满足不同管线的布置和运行要求。
不同类型的管线在综合管廊中的布置，需要考虑到管道的间距、高度和排列方式，以便实现管道的运行和维护。
另一方面，综合管廊的结构设计也需要考虑到地质条件和地下水位等因素，以确保综合管廊的稳定性和安全性。
在设计中，要合理选择材料和结构形式，以满足工程的要求。
其次，综合管廊的抗震性能是设计中需要重点考虑的问题。
由于地震会对建筑物产生很大的力和位移，因此综合管廊的结构设计需要考虑抗震设计的要求。
在设计中，要根据地震区域的地震烈度和震中距离等因素，确定地震力的设计参数。
同时，还需要考虑综合管廊的抗震位移控制，使用适当的位移控制节点和可靠的连接方式，以确保在地震作用下综合管廊的变形和位移不超过规定的限值。
另外，在综合管廊的抗震性能分析中，还需要考虑到地下水位和地下室水压等因素。
地下水位的上升会对综合管廊的梁柱结构产生较大的压力和力矩，因此在设计中需要考虑地下水的影响，选择合适的地下水压力和水重力荷载。
此外，还需要考虑地下室内的水压力，选择合适的材料和结构形式，以提高综合管廊的抗震性能。
在综合管廊的结构设计和抗震性能分析中，工程专家和国家建造师需要综合考虑多种因素，并结合自己多年的经验和专业知识，制定合理的设计方案。
同时，还需要进行相关的模拟和试验，验证设计的可行性和抗震性能。
只有在结构设计和抗震性能都得到充分考虑和保证的情况下，综合管廊的建设和使用才能更加安全可靠。
综合管廊作为一种城市地下管线的保护结构，其结构设计和抗震性能的分析和研究对于城市建设和地下管线的使用非常重要。
只有通过科学合理的结构设计和抗震性能分析，才能确保综合管廊在日常运行和地震灾害中的安全性和稳定性。
地下结构抗震设计方法综合对比
地下结构 抗震设计方法综合 对 比
张俊 海 ， 申岳 国， 夏逸平 ， 乃娟 杜
（ 工程兵 指挥 学院， 江苏 徐 州 ２１０） ２０ ４
摘要 ： 地下结构不 同于地上结构对地震的响应 ， 在抗震设计理论和方法方面有共 同点， 也有 区别 ， 本文详细介 绍 了常用的几
种抗震设计方法 ， 并对各种方法的分类、 选择、 用、 围及优 缺点进行 综合对 比， 出设计建议 。 应 范 提
计算 时， 需将最危险的瞬时地层变形分布输入体系进行 计算， 并从 以下几个方面考虑 ： ①地 震时的地 层变形 ： ②上覆 土的影响 （ 必要时上覆土铅直方 向的惯性力也要考虑） ③地 ： 震时土压 ： ④结构本身 的惯性力 ： 液化的影响 ： ⑤ ⑥水压及浮
力．
塌方 、 面隆起 、 地 二次衬砌混凝土表面裂 缝、 侧墙顶板混凝土
效静载法．
计算结构承受荷载 ， 除结构及附带土体受到地震惯性力
收稿 日期 ：０ １０ — ６ ２ １ — １ ０ 作者简介 ： 张俊海 （９ ７ ） 男， １７ － ， 江苏靖江人 ， 工程兵指挥学院筑 城伪装指挥教研室讲师， 主要从事地下结构研究与施工 申岳国 （９ ０ ） 男， １７ － ， 江苏泰州人， 工程兵指挥学院副教授， 主要从事地下工程研究．
关键词 ： 地下结构 ； 害； 震 抗震设计 方法； 综合对比 中图分 类号 ：Ｕ２４ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６２ ２ ９ （ ０ １０ — １３ ０ １ ７ — ０４ ２ １ ）２ ０２ — ２
地铁车站结构抗震分析
地铁车站结构抗震分析摘要：随着城市化的进程，各个城市的规模日益扩大，进几年来各个城市对城市轨道交通建设的投入也不断加大。
过去人们普遍认为，地下建筑结构具有良好的抗震性能。
然而近年来世界各地已发生的地震灾害中，发现很多地下结构也遭受了不同程度的破坏，甚至部分出现了很严重的破坏。
目前地铁抗震设计主要参考《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909-2014)进行抗震计算。
本文将以浙江金华地铁工程的某个地下车站为例，采用“I反应位移法”分析地震作用的工况，并提出一些抗震方面的意见和建议。
关键词：城市轨道交通；抗震性能；反应位移法；地震作用工况1 车站抗震设计概况1.1工程概况地铁车站为金华-义乌-东阳市域轨道交通工程一个站。
车站为地下一层侧式车站，主体结构为地下一层单柱双跨钢筋混凝土框架结构，标准段宽度为17.6m，顶板覆土厚度2.8-3.2m，底板埋深12.1m，车站总长291.1m。
车站结构采用明挖法施工。
图一：车站标准横断面1.2抗震设防目标依据住房和城乡建设部下发的《市政公用设施抗震设防专项论证技术要点（地下工程篇）》及《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909-2014），并考虑到轨道交通地下车站的重要性和震后修复难度，抗震设防目标如下：（1）结构在遭受相当于本工程抗震设防烈度的地震影响时，即475年一遇地震动作用下，不破坏或轻微破坏，应能够保持其正常使用功能，结构处于弹性工作阶段，不应因结构的变形导致轨道的过大变形而影响行车安全；（2）结构在遭受高于本工程抗震设防烈度的罕遇地震（高于设防烈度1度）影响时，即2450年一遇地震动作用下可能破坏，经修补，短期内应能恢复其正常功能，结构局部进入弹塑性工作阶段。
475年一遇地震作用，对应50年超越概率10%地震作用，即《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909-2014）中E2地震作用。
2450年一遇地震作用，对应50年超越概率2%地震作用，即《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909-2014）中E3地震作用。
地下隧道工程抗震分析方法综述
ＵＮＤＥＲＧＲｏＵＮＤ ＴＵＮＮＥＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｈａ ｑ ｎ ＇）ａ ｄ Ｘｕ Ｘｕ ｙ ｎ ） ｎ Ｘｉ ｉ ｎ ｅ ｏ ｇ ，
ｆ ）Ｉｓｔｔ ｏ ｉ ｌ ｙ Ｃ ｉａＥ ｒ ｑａ ｅ ｄ ｎｓ ａ ｏ ，Ｗ ｈ ｎ ３ ０ ｎｔｕｅ ｆＳ ｓ ｏ ， ｈｎ ａｔ ｕ ｋ ｍｉ ｔ ｔ ｎ ｕ ａ ４ ０ ７ ＼ １ ｉ ｅ ｍｏ ｇ ｈ Ａ ｉｒ ｉ １ ＼ ）Ｗｕ ａ ｓｔｔ ｏ ａｔｑａ ｅ ｎ ｉｅｒ ｇ，Ｗ ｈ ｎ ３ ０ ２ ｈ ｎＩ ｔｕｅ Ｅ ｒ ｕｋ ｇｎｅ ｎ ｎｉ ｆ ｈ Ｅ ｉ ｕ ａ ４ ０ ７ １ ／
时 ， 国还有二 十多 个 城 市在 进 行这 方 面 的规 划 和 全 建 设 Ｊ 。值得 注 意 的是 许 多地 下 隧道 工 程 都 位 于
系列大地 震 中 ， 不少 地 下 结 构 遭 受 破 坏 ， １９ 如 ９５
年 的 日本 阪神地 震 。随着地下 空 间大规模 的开发 和 利用 ， 大都 市发生 强烈地 震时 ， 地下 隧道结 构周 围地
ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｓ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｏ ａ ｈ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ａ ｈ ｏ ｈ ｒ Ａｔｌｓ ，ｔ ｅ ｆ ｒｈ ｒｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｉｓ ｏ ｄ ａ ｔｇ ｓ ａ ｄ ｄｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｏ ａ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｅ ． ｈ ａ ｔ ｈ ｕ ｔ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔｐ ｃ ｆ ａ ｅｓ ｃ ａ ａｙ ｉ ｆｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｔ ｎ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒｎｇ ａ ｅ ｓ ｍｍａ ｉｅ ｓ ｉｍｉ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｅ ｗｏｒ ：ｕ ｄ ｒｒ ｕ ｔ ｎ ｅ ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ； ａ ｅｓ ｃ ｎ ｌ ｓｓ； ｅ ｒｈ ｕ ｋ ｄ ｓ ｓｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｙ ｄｓ ｎ ｅ ｇ ｏ ｄ ｕ ｎ ｌ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｓ ｉｍｉ ａ ａｙ ｉ ａ ｔ ｑ ａ ｅ ｉａ ｔｒ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ；ｓ ｉｍ ｉ ｒ — ｅ ｓ ｃ ｅ ｓｏ ｓ ｐ ｎ ｅ；ａ ａｙ ｉ ｔｏ ｎ ｌ ｓｓ ｍｅｈ ｄ
对地下建筑结构实用抗震分析方法研究
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。
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地下结构抗震设计的分析方法及其现状
【摘要】地下结构抗震设计不同于地表结构的抗震设计，因此，分析其设计
的分析方法很有必要。本文将从以下几个方面来具体分析地下结构抗震设计的分
析方法和现状。
【关键词】地下结构；抗震设计；分析方法
一、前言
随着地下建筑物的增多，地下结构抗震设计成为了重点工程之一。地下结构
抗震尤其特定的原理，必须要从特定的原理出发展开设计才能够保证设计的有效
性和科学性，满足抗震的需要。
二、结构和土相互作用的分析模型
在地震作用时，地铁等地下工程结构和土会出现弹塑性和非线性的特点，相
互之间的接触有可能出现局部的滑移和脱离。因此，在建立结构和土相互作用结
构模型时要考虑结构材料的非线性、结构和地基接触的非线性、近场地基和远场
地基的非线性等因素。目前对这几种非线性的单个研究已经很成熟，但是在实际
工程中如何综合利用这些非线性的研究成果来建立合理的地铁等地下工程结构
的分析模型还要进一步的讨论。
地铁车站等地下结构受到场地周围地基地震反应的影响十分显著，在地震作
用时，地铁周围的土特别是上层覆土的重力作用对地铁结构的影响不容忽视，因
此，如何在分析模型中体现地铁地基的静力作用和地基的半无限性也是一个很重
要的问题。解决这一问题主要靠合理的设定静力人工边界和动力人工边界，但是
目前的边界模型一般来说不适合应用与地下结构，很有必要发展一种对静力分析
及动力分析都可以适用的静力—动力人工边界，直接在边界上输入地震波，计算
结构的地震反应。
三、地下结构地震动反应的特点及其基本分析方法
从以往的震害报道中可以看出,地下结构与地面结构的振动特性有很大的不
同:
1、地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用显著,结构的动力反应一
般不明显表观出自振特性的影响；
2、地下结构的存在对周围地基震动的影响一般很小(指地下结构的尺寸相对
于地震波长的比例较小的情况)；
3、地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响很大,地震波的入射方向发
生不大的变化,地下结构各点的变形和应力可以发生较大的变化；
4、地下结构在振动中各点的相位差别十分明显,而地面结构各点在振动中的
相位差不很明显；
5、地下结构在振动中的应变一般与地震加速度的大小联系不很明显；
6、地下结构的地震反应随埋深发生的变化不很明显；
7、对地下结构和地面结构来说,它们与地基的相互作用都对它们的动力反应
产生重要影响,但影响的方式和影响的程度则是不相同的。
地下结构抗震设计计算方法,从力学特性上可分为拟静力计算方法和动力反
应分析方法两类。由于地震是动力作用,显然动力反应分析方法应是理想的抗震
设计方法。但是动力反应分析方法消耗计算机资源大,计算时间长,更重要的是动
力反应分析需要高度的多方面专业知识和技能,对技术人员素质要求很高,且操作
繁杂,对计算结果的评价也不容易,因此,国际上通常使用拟静力计算方法。我国现
行地铁设计规范中关于抗震设计部分,也是规定基本采用反应位移法或地震系数
法的拟静力计算方法进行分析。
四、地下结构抗震设计中常用方法
最早形成拟静力计算方法雏形是在上世纪60年代,60年代初,前苏联学者在
抗震研究中将弹性理论应用于地下结构,以此求解均匀介质中关于单连通和多连
通域的应力应变状态,得出了地下结构地震力的精确解和近似解。60年代末,美国
在建设快速地铁运输系统(BART)时,对地下结构抗震进行了较深入的研究,提出
了地下结构并不抵御惯性力而是具有强加变形的延性,同时还不散失其承受静荷
载力等新的设计思想。到了70年代后期和80年代,日本学者依据地震观测和模
型试验资料,结合波动理论,提出了反应位移法、应变传递法等实用的拟静力计算
方法,大大丰富了地下结构的抗震理论。
1.ST.John法
该法以弹性地基梁模型来考虑土-结构的相互作用问题,但忽略了土体与结构
之间的动力相互作用,是一种拟静力分析力方法。该法认为在地震荷载作用下,隧
道截面产生与自由场的轴向、弯曲和剪切变形相对应的轴向、弯曲和剪切应变。
由地震波引起的地下结构承受的地震荷载,按其受载方式可分为3种。
(一)弯曲荷载:它是由地震波沿着与隧道轴线平行的方向传播而产生的,其结
果导致隧道在纵向和
横向平面内的变形。
(二)横向荷载:它是由横向传播的剪切(SH)波、压缩(P)波、Rayleigh波、Love
波等在隧道外壁产生的
动力剪应力和门应力引起的。
(三)轴向荷载:它是由平行于隧道轴向的质点运动产生的。
ST.John法在是否考虑土与结构的相互作用时,引入了Peck教授提出的柔度
比概念,即:如果柔度比F>20,则认为衬砌是完全柔性的,土体与结构不发生相互作
用,地下结构屈从于周围介质一起运动；
如果柔度比F<20,则土体与结构发生相互作用,地下结构阻止土体的变形。
2、Shukla法
美国学者Shukla等人在20世纪80年代初应用弹性地基梁原理,采用拟静力
方法来考虑土体与结构的相互作用,建立了地下结构的数学模型。地震波在长大
的地下结构内传播时,会在垂直于结构轴线的截面内产生横向应力,在平行于地下
结构轴线方向上产生轴向应力及弯曲应力。
3、反应位移法
反应位移法的计算模型是将土以等效刚度的弹簧来代替,结构设为梁单元,土
与结构的相互作用通过土弹簧和梁单元连接的方式表现。地震荷载在模型上施加
方法为:
(一)以地震时一维自由土层在结构上下底位置相对水平位移达到最大值时
的位移作为强制位移施加到土体弹簧远离梁单元的一端；
(二)将地震时结构接触面位置自由土层的剪应力离散为接触面切线方向的
结点力,施加到接触面的梁单元结点上；
(三)假设地震时自由土层的反应加速度与结构的反应加速度是一致的,将其
作为体力转化成横向结点力施加于结构全体的梁单元上。
4、有限元反应加速度法
上世纪八十年代中期以后,随着有限元数值模拟方法的完善,针对反应位移法
的缺陷,国际上如日本等国在许多工程中采用有限元模型的拟静力分析方法,其中
被广泛接受的是有限元反应加速度法。其基本模型是将土分割为二维平面应变有
限元,结构作为梁单元与其连接。计算地震荷载的方法也是首先进行一维土层反
应计算,从中抽出地下结构上、下底位置发生最大相对位移时刻随土层深度分布
的水平向加速度值,然后将其转化成节点力离散到有限元模型的土层和梁元素各
节点上。这里,地震时土单元的刚性值可通过一维土层反应分析时得到的收敛剪
切模量计算得出。
该方法由于直接将土划分为二维平面应变有限元,不用计算土的弹簧刚性值,
因而消除了反应位移法中确定土弹簧时所带来的误差,并能够真实地反映与土相
连的结构角部的应力畸变情况,计算精度较反应位移法有所提高。
五、抗震设计方法的合理选择
为了合理选择上述地下结构的抗震设计方法，提高工程的抗震能力，首先应
该根据地下结构类型、特点和所处地质情况，其次需要结合所研究的重点，如结
构的横向荷载、位移和动力特性与纵向部位之间存在着很大的差异，此外在模型
的选择、条件和约束边界的选取与简化等方面也有差异。为了提高地下结构抗震
的可靠性，提高计算的准确度，对于地下结构的选址，应该尽量远离地震活断层
和不稳定的地带，避免岩层风化的区域和饱和砂土地基，并且加强出入口的抗震
性能设计。
结束语
综上所述，地下结构抗震设计的要点很多，必须要从客观的角度出发，分析
抗震设计的基本原理，进而按照需要，采用符合实际情况的设计方法，保证设计
的有效性。
【参考文献】
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[3]白广斌，赵杰，汪宇.地下结构工程抗震分析方法综述[J].防灾减灾学报，
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