地下建筑的抗震设计三

地下建筑的抗震设计第十八讲地下结构的震害及其启示地下建筑抗震设计的基本要求地下建筑抗震计算的要点地下建筑的抗震构造措施

1.1

地下结构的震害

阪神地震以前的震害1995年1月17日日本阪神地震之前，地下结构、地铁震害的报道非常少见，且损坏程度较轻。

1.

地下结构的震害及其启示

1975年海城地震（ML7.3）中，营口市（8度区）150多公里管道破坏372处，配水管网大量漏水，不能保证正常的供水量和水压，有的地方甚至供水中断，平均震害率为2.4处/km，经一个多月抢修才恢复正常供水；盘锦地区（7度区）直埋大口径钢管66.5km，焊口断裂21处，破坏率达0.31处/km；丝扣联结的小口径管道破坏率为16处/km；铸铁管道为0.8处/km。

1976年唐山地震（ML7.8）中，唐山市给水系统全部瘫痪，经一个月抢修才基本恢复供水；秦京输油管道发生5处破坏。开滦煤矿井巷工程总长17.7万m，主体结构震害轻微；喷锚、璇砌工艺支护比梯形支架震害轻；断面形状和尺寸或坡度变化、拐弯、不同支护材料交接处等刚度变化的薄弱部位震害较重；地质条件复杂地段震害重；采空区附近震害重；停电水淹加重震害。

唐山地区烈度11度，除陡河沿岸的人防次干道破坏较重（拱顶未倒塌）外，仅个别薄弱部位出现裂缝；

宁河、汉沽区烈度9度，塘沽烈度8度，人防工程大多位于滨海相沉积层，除表层土强度稍强外均为淤泥质土或粉土，其人防地道裂缝较大，普遍每隔12m左右出现宽1~3cm的环向裂缝，少数工事出现纵向裂缝，并在接头转角处多处发生断裂和错动。因地下水位很高又没有排水设施，结构开裂和部分防水砂浆抹面脱落造成漏水，以致工事内积水严重，影响正常使用。个别地段的工事底部有喷砂冒水现象，未覆土的人防通道有的局部坍塌。1985年墨西哥地震（ML8.1）中，地震引起不同质材的各种管道均有破坏（其中包括钢管道），其中煤气干管断裂引起煤气爆炸，市政管网煤气管道断裂引起火灾，且因供水管网损坏，救火很困难。

阪神地震中地下铁道的震害

1995年1月17日发生在日本兵库县南部的里氏7.2级的“阪神地震”最具有代表性。在这次地震中，神户市内采用明挖法建造、上覆土层较浅的地下铁道、地下停车场、地下商业街等大量地下结构都发生了严重的破坏。A.大开站

地铁大开站，长120m，侧式站台。有两种断面类型。标准段断面1-1为站台部分，是宽17m×高7.2m的1层2跨结构；中央大厅段断面2-2为宽26m×高10m的2层4跨结构，地下一层是检票大厅，地下二层为站台。底板、侧墙和中柱为现浇钢筋混凝土结构。大开站覆土2m，约有30根截面0.4m×1.0m间距3.5m的中柱折断，且钢筋屈曲，35个支承平台倒塌，上层候车厅的柱根破坏，使大片地面陷落，最大沉陷约3m。

全长400m，月台长125m。横截面在线路方向上分3层2跨和2层2跨两种形式。其中上层的受害程度都很严重，中柱出现了典型的剪切破坏和斜向的龟裂。B.上泽站

上泽车站C断面破坏状况图

(西侧面视图)上泽车站G2断面破坏状况图(西侧面视图)上泽站中柱毁坏情况

三宫车站全长306m，为3层构造。外部尺寸为宽15～38m×高20～22m。C.三宫站

三宫站的被害情况和上泽站的情况相似。以车站中央稍偏西的位置为中心100m左右的区间内，中柱的受损程度很高。在地铁三宫站约有20根中柱破坏；地下一层的电气室和机械室的钢筋混凝土中柱破坏，钢筋压屈。

三宫车站破坏状况图(西侧面视图)1.1厉.3汶川睁地震涉中公湖路隧宴道的恢震害震害类俯型：洞顶轨滚石炊，滑屈坡，页洞门您端墙衣、翼坊墙开词裂衬砌乒裂缝蔽（横熄向、润纵向环、斜变向）二次形衬砌牛开裂誓，冒引顶掉冒块、永偏帮防水略层破嫌损，悟洞周和围岩僻坍塌底鼓或紧铺砌开手裂、隆钥起等。典型狭工程扶：龙溪隧护道、龙覆洞子隧良道等。洞顶堤滚石龙洞子献隧道滑坡龙洞子暴隧道端墙开刊裂洞门壮翼墙敌开裂龙溪戚隧道-洞口裂起缝龙溪隧域道-洞内塌朝方底鼓、址冒顶、双防水层后开裂防水层洪开裂底鼓馅、铺为砌破快坏纵缝横缝斜缝1.1秀.4汶川钞地震清中地常下铁奏道的小震害区间恋隧道蚂管片做错台右，裂蓝损等蔑。错台错台错台地下结员构震害溪的可能还性历史校上地常震对咸地下涂结构庭的破云坏是询客观电存在幕的仔，潜尚在的珍地震毁灾害套对城床市区肥域的辈生命岁财产忠安全务以及映地陕下结递构的帐安全康使用糟可能晕构成撑严重牌影响战。大型检地下颤结构集建设湖较晚垫，迄甩今尚庙未遭忆遇强揉震，悟使人光误以岭为地适下结思构抗拜震能炎力都昨很好。1.2地下容结构民震害无的启尤示地下结构芳震害倘危害咱的严缝重性需要极原地演修复秃，技溜术难案度高速，工颗期长懂，费店用贵秃，影环响大2.地下建芹筑抗震巾设计的燥基本要祥求1)适用范缴围14.晒1.1本章深主要架适用保于地佛下车勿库、矩过街橡通道惭、地引下变列电站或和地殖下空既间综跟合体貌等单鞋建式元地下伶建筑脾。不否包括膝地下杂铁道龟、城柄市公夸路隧德道等羞。地下欲铁道比、城仇市公提路隧沫道等顾属于境交通笛运输挂类工冈程。附建悼式地来下建文筑(如地下室)的性能要求诸通常砍与地榆面建筑类一致左。2)抗震点设防伪目标地下民建筑瞒种类承较多虫，有北的抗逃震能胆力强倍，有度的使松用要屋求高拿，有绘的服允务于萌人流度、车熊流，气有的赛服务欧于物桑资储阴藏，迅抗震负设防包应有夕不同覆的要赛求。14.华1.4猫…产….丙类钢窜筋混凝师土地下蚊结构的兽抗震等沸级，6、7度时不鬼应低于荡四级，8、9度时志不宜议低于秆三级讽。乙母类钢糠筋混仔凝土其地下么结构扭的抗泊震等奸级，6、7度时僵不宜纺低于夺三级渐，8、9度时档不宜凡低于镜二级范。要求略捎高于高叉层建筑截的地下愤室，因垄为：（1）单建互式地下驾建筑在呜附近房岔屋倒塌窑后，有树的仍常皮有继续犬服役的翅必要，怒其使用岔功能的抵重要性博常高负于高口层建牙筑地询下室瞧；（2）地下出结构一山般不宜马带缝工从作，尤策其是在虾地下水蹄位较高孩的场合尽，其整柴体性要旋求高于辞地面建王筑；（3）地猛下空叨间通水常是绳不可员再生它的资皆源，粘损坏邀后一倡般需凶原地霜修复湾，难命度较诉大。3)地下建收筑的规念则性及坐优化选件型14被.1矩.3捏地边下建跃筑的泛建筑知布置某应力楚求简史单、挎对称况、规啊则、谷平顺腿；横却剖面拦的形旁状和纹构造贿不宜罚沿纵拢向突凭变。与地面先建筑的冬区別是老，地下疲建筑结循构尤应盾力求体型简充单，纵雷向、铸横向外形平浇顺，剖祖面形贴状、嚷构件剂组成窃和尺示寸不纤沿纵海向经济常变奥化，瓣使其术抗震牲能力慌提高尚。地下净建筑交结构拿设计屯应具彼有等强度孤概念。阪神及地震中迷，地铁翁车站中宪柱两端僻发生的宝严重剪若切破坏劈燕，提醒捞我们在客工程设惭计时不能析忽视低柱的雾剪切耐强度释和延插性设愧计，兆同时主应加炊强结游构的旋抗侧专向力奏构件菜。3.地下建萌筑抗震禾计算的彻要点3.塔1可不瞧进行员抗震挠计算激分析碗的范滔围14址.2利.1按本市章要卫求采芦取抗谱震措裁施的缝下列支地下店建筑炕，可鹿不进迅行地丝式震作裂用计免算：1、7笼度Ⅰ、多Ⅱ类场喉地的丙肝类地下进建筑。主要蔽参考剧唐山钻地震极中天窄津市咸人防桶工程震害还调查的资料2、8废度季（0俗.2贷0g虾）Ⅰ樱、Ⅱ碍类场胶地时址，不仁超过偿二层、杆体型胀规则宁的中挑小跨洞度丙旧类地骨下建环筑。这类结倡构刚度冲相对较悔大，抗秘震能力歌相对较树強，具有绣设计个经验筑时也帅可不籍进行弓地震凶作用勿计算陡。3.芳2地下建磁筑结构指的抗震骨计算模不型1）周围临土层的丘模拟可采用滤地基弹拆簧模型酸，或建蚁立土层—结构难模型段。岩土材辉料的动芦力性能对其诊宜通誉过试政验测昨定对软颈土介绍Da尿vi冻de黄nk矿ov模型及土福动力胳特性云参数回的估轻算式2）结曲构模乏型的记选取周围筝地层鞠分布怨均匀龙、规帝则且袜具有错对称框轴的仆纵向旋较长舌的地撞下建皆筑，荐结构料分析丈可选详择平草面应转变分绸析模锻型，销并采弃用反絮应位迎移法欧或等斧效水毁平地周震加屠速度牵法、抽等效鼠侧力草法计贩算。一般适服用于离果端部或控接头的潜距离达1.筹5倍结魄构跨箭度以咱上的名地下握建筑广结构痕断面饺。端部、维接头及呼不符合贺上款条旷件的地景下结构依，应选购用空间挠结构模孝型，采检用时程陕分析法睛计算。3)计算率范围约和边蒜界条订件平面问问题分析胖中，侧促向边界但宜取至预离相邻亡结构边临墙至少3倍结街构宽牙度处案，底暮部边俘界取级至基东岩表饮面，遮或经窄时程区分析恩试算库结果军趋于耕稳定储的深弓度处摔，上阁部边对界取困至地怨表。传计算惧的边卡界条稻件，觉侧向睬边界坐可采要用自晒由场锯边界扭，底俱部边封界离粉结构叔底面险较远誓时可瞧取为刘可输惹入地才震加在速度决时程霞的固捐定边蜡界，严地表遍为自巷由变遣形边揉界。空间问公题分析盈中，侧桥向边界面位置可码与平面内问题分抬析相同恳，纵向射边界可团取为离少结构端惊部2倍结构状断面积该当量宽污度处的击横剖面欲，边界亏条件均库宜为自里由场边垦界。4)地面紫下设浅计基端本地突震加饼速度榴值地面下酒设计基息本地震花加速度温值随深博度逐渐郊减小已体被公认漏，但取卷值各国括有不同谦的规定仪。一般副在基奏岩面焰取地疼表的1/2，基岩阔至地表薯按深度坦线性内贸插。我国《水工建价筑物抗起震设计至规范》规定歌地表乓为基骨岩面绕时，巾基岩绳面下50朗m及其出以下勤部位抢的设津计地汗震加六速度闷代表赠值取狐为地千表规桶定值缝的1/2，不足50库m处可按激深度由购线性插贩值确定婚。对于进蛋行地震待安全性网评价的肆场地，伶则可根南据具体柱情况按肃一维或泽多维的伐模型进盾行分析盆后确定饰其减小粮的规律齿。5)地震碎作用届的方蛋向一般可页仅考虑伸沿结构捆横向的肾水平地哑震作用弱。对于拜地下空号间综合幕体等体暮型复杂冒的地下妨建筑结滨构，宜荣同时计敞算结构碧横向和迅纵向的界水平地活震作用霉。地下砍空间币综合说体等篮体型绞复杂神的地洋下结姻构，8、9度时厘尚宜五计及都竖向遥地震掘作用瘦。体型坐复杂禁的地疏下空榨间结昌构或充地基讨地质专条件逮复杂臣的长指条形着地下繁结构债，都摆易产碗生不垒均匀挑沉降按并导较致结捡构裂觉损，和因而止即使榜设防蜂烈度柄为7度，必旧要时也尾需考虑锅竖向地六震作用汇效应的擦综合作刺用。3.林3地下建吉筑结构碧抗震计岩算的方垃法进行多遇地爱震作匠用下啦的截咬面承抓载力妻和构弟件变温形抗忆震验辉算时判，平辽面问孟题可恶采用弹性时砖程分析湖法，乐反应酬位移谎法、症等效错水平疲地震祝加速排度法弦或等玻效侧敌力法新计算益。空价间问温题可薯采用弹性吨时程形分析探法。进行罕遇地贝震作用下丈的抗震候变形验稍算时，锈可采用弹塑性手时程分傲析法，或简摩化方法竿计算结拔构的弹训塑性变住形。3.4地下建态筑的抗记震验算地下建饿筑应进睛行多遇羽地震作死用下的染截面承览载力和涝构件变阿形的抗企震验算烧。对于字不规智则的疲地下蚕建筑射以及粥地下泳变电技站和声地下值空间疗综合载体等惹，尚泉应进长行罕屿遇地布震作菠用下寺的抗径震变驱形验格算；涨混凝问土结毕构弹搂塑性合层间扎位移番角限脖值[作θp蔽]宜布取1棵/2蜓50橡。液化地越基中的播地下建赴筑，应述验算土阶层液化跑时的抗心浮稳定脾性。液搁化土层螺对地下救连续墙识和抗拔曾桩等的溜摩阻力瓶，宜根据实宗测的标准君贯入锤耍击数与监临界标其准贯入孟锤击数复的比值,确定液赠化折减情系数。4.地下建夕筑的抗艰震构造坛措施1)对框劫架结受构，注阔意使中稻柱刚拳度滿足抗顽震构造株要求托，包领括：宜采用循现浇结虹构;最小尺董寸应不弃低于同扔类地面膛结构构波件;中柱土纵向困钢筋的最小总酸配筋率宋，应增厨加0.渣2%秒;中柱卡与梁无或顶生板、炭中间产楼板税及底望板连讨接处职的箍热筋应剃加密抽，其学范围带和构侮造与愈地面障框架毯结构参柱相耻同。2)对框铸架结扮构，注意沿控制顶醒侧墙等的开祖孔面积旋及构造楼板盟开孔抹时，篇孔洞痛