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摘要:通过城市广阔的地下空间,有助于缓解日益严峻的土地资源矛盾。地下建筑结构由于震害较少且抗震性能优于地上建筑结构,使得其抗震问题没有得到充分的重视,抗震设计理论一直滞后于地上建筑结构。本文通过分析当前地下结构抗震研究现状,框架式地下结构抗震性能方面进行分析,目的的是为完善地下建筑结构的性能,减少地震所带来的危害。
关键词:框架式;地下建筑;抗震性能
1前言
在当代社会,社会生产力以及先进的科学技术在快速发展,人类正以前所未有的速度实现巨大的进步。与此同时,城市化进程的逐步深入,使得城市居民的生存空间面临日益严重的危机。而地下空间的开发和利用,是解决这一危机比较现实的有效途径,这为城市的现代化以及未来城市的新建开辟了广阔的前景。通过城市立体化的开发,能够充分的运用城市地下资源,可以实现地面上的车流与人流更好的分导,能够有效地改善城市居住环境。而地下结构的抗震性能也逐步受到研究者的普遍关注。
2地下结构的抗震研究分析
地下结构一直被认为是具有良好的抗震性能,而在近几年所出现的各类地震灾害表明,在一定的地震作用之下,地下结构仍然会出现严重的破坏现象。而对地下结构的分析与地上结构的分析是不一样的,通过对地下结构的动态反应特性的分析,能够知晓地下结构的振动特性以及其与地面结构的差异性,有针对性的分析地下结构的抗震性能,逐步受到人们的普遍关注,并且取得了较大的进展。在地震作用之下,框架是地下建筑结构。由于建筑周圍存在岩土介质,地下结构会发生与地面上的结构不同的地震反应。一般情况下,地震是以地震波的形式传播地震的能量,在地震波从基岩然后传到场地时,地基的土壤介质就会在地震波的作用之下产生运动。而土壤介质将会以运动形式传递到框架式的地下结构,如果是小断面地下结构,当动力载荷作用时,地下建筑结构和土壤的相互作用就可以忽略,这是框架式地下建筑结构。随着土壤介质做相同的运动,因此动应力小,然而当框架式地下建筑结构存在着明显的惯性作用的时候,框架是地下建筑的结构也会产生过度的变形,而导致地下结构的破坏。
3框架式地下建筑结构抗震性能的分析
3.1基于地下结构设计层面的抗震性能分析
(1)框架式地下的结构的设计,其设计的内容体现为:抗震、人防、材料方面的等级,地基、承载力和活荷载值等方面的内容。在进行施工的过程中,应注意选择详图的方式和施工图的方式表现,以施工说明来实现对相关信息的表现等。
(2)框架式地下结构的种类包括:安全等级、建筑设计实际应用的年限、建筑抗震的设防方面的分类、防震设防的强度和建筑施工场地、钢筋方面的混凝土结构的抗震的等级,以及人防工程抗力方面和地基设计方面的等级等。
(3)框架式的地下结构中地基持力层土层方面的分类和承载力方面的特征,以及工程施工过程中地基液化不良反应和地基的冻结的深度。
(4)建筑结构的活荷载。
(5)地下结构在施工过程,受力钢筋混凝土实际的保护层的厚度。还要确保正式工的结构与预先设定的案中的方法是一致的,并且还要结合相关的要求和规定来开展施工环节。
(6)地下建筑物應具有耐火方面的等级。
(7)施工中的注意事项应严格对待,如施工过程后浇带方面的设置、工程完工后的质量方面的验收工作等。
3.2地下结构抗震性能方法的分析
(1)静力方法,即为随着时间的变化,通过等代方式的静地震荷载计算模型结构的内力。等代方面的静地震的荷载为:结构自身、洞顶上的土柱惯性力、侧向土压力等。
(2)地基抗力系数方法;即为在相互作用下进行结构横断面地震反应的方式。一般情况下,适合应用于半埋设以及全埋设方面的地下结构,通过剪切弹簧及多点压缩弹簧取代地下结构四周的岩土介质,如梁元素能够模拟结构。具体操作步骤为:四周岩土介质弹簧方面使用常数进行计算、四周岩土地震通过变位进行计算、结构反应进行计算等。其四周的岩土抗力弹簧的常数,一般会通过静力有限元法进行类似或相近常数方面的计算。侧面和下方边界应做好固定工作,可结合地震反应进行具体的探析,从而获取应变幅度弹性方面的常数。其次获取空洞所有方向方面的均衡荷载,以获取准确的地基抗力方面的系数,通过抗力方面的系数计算弹簧方面的常数值。
(3)反应变位的方法;由于共振响应一般不会出现于地下结构中,因此忽略结构自身震动的惯性力,对计算方面的最后结构没有过多影响。计算地下结构地震反应动力的方程的过程,应将静计算方面的公式简化。因为这样地下结构的地震效应就会和地下结构的实际位置相联系,这种方式可以将地震变位和抗力系数具体化。
(4)有限元的方法;地下结构进行抗震性能方面的分析过程,需要对其抗震方面的特征和一些特别的部分或突发情况进行进一步的研究。如建筑地下室分支部分、拐角的位置均适用于这种方法。模型的便捷可通过能量传递边界,如莱斯默完善的粘性边界。
3.3地下结构的抗震性能方面的分析
如果地震产生的过程,框架式地下结构的框架柱,因为承受过多土体方面的压力,就会和四周的土体产生动态的效力。地震波传来,通过基岩向软土层传到结构的柱梁,就会产生框架结构的变形,很多地震波反射于土层,这时土层就会出现相反的作用。现将地下结构地震反应特征进行分析:
(1)框架式的地下结构震动变形,主要因为承受过多的地基土壤方面的约束力,使其受到动力的作用,呈现出自震的特征。地下建筑结构对四周地基振动的影响非常小。
(2)地震波入射的方向会对地下结构震动的方式造成直接的影响,地下结构出现变形和应力方面明显的变化。
(3)地下结构震动相位差距非常大,且各点在振动过程的相位也非常明显。
(4)地下结构振动过程的应变和地震实际的速度没有过多的联系。
(5)地下结构的地震反应和埋深变化很小。
关键词:框架式;地下建筑;抗震性能
1前言
在当代社会,社会生产力以及先进的科学技术在快速发展,人类正以前所未有的速度实现巨大的进步。与此同时,城市化进程的逐步深入,使得城市居民的生存空间面临日益严重的危机。而地下空间的开发和利用,是解决这一危机比较现实的有效途径,这为城市的现代化以及未来城市的新建开辟了广阔的前景。通过城市立体化的开发,能够充分的运用城市地下资源,可以实现地面上的车流与人流更好的分导,能够有效地改善城市居住环境。而地下结构的抗震性能也逐步受到研究者的普遍关注。
2地下结构的抗震研究分析
地下结构一直被认为是具有良好的抗震性能,而在近几年所出现的各类地震灾害表明,在一定的地震作用之下,地下结构仍然会出现严重的破坏现象。而对地下结构的分析与地上结构的分析是不一样的,通过对地下结构的动态反应特性的分析,能够知晓地下结构的振动特性以及其与地面结构的差异性,有针对性的分析地下结构的抗震性能,逐步受到人们的普遍关注,并且取得了较大的进展。在地震作用之下,框架是地下建筑结构。由于建筑周圍存在岩土介质,地下结构会发生与地面上的结构不同的地震反应。一般情况下,地震是以地震波的形式传播地震的能量,在地震波从基岩然后传到场地时,地基的土壤介质就会在地震波的作用之下产生运动。而土壤介质将会以运动形式传递到框架式的地下结构,如果是小断面地下结构,当动力载荷作用时,地下建筑结构和土壤的相互作用就可以忽略,这是框架式地下建筑结构。随着土壤介质做相同的运动,因此动应力小,然而当框架式地下建筑结构存在着明显的惯性作用的时候,框架是地下建筑的结构也会产生过度的变形,而导致地下结构的破坏。
3框架式地下建筑结构抗震性能的分析
3.1基于地下结构设计层面的抗震性能分析
(1)框架式地下的结构的设计,其设计的内容体现为:抗震、人防、材料方面的等级,地基、承载力和活荷载值等方面的内容。在进行施工的过程中,应注意选择详图的方式和施工图的方式表现,以施工说明来实现对相关信息的表现等。
(2)框架式地下结构的种类包括:安全等级、建筑设计实际应用的年限、建筑抗震的设防方面的分类、防震设防的强度和建筑施工场地、钢筋方面的混凝土结构的抗震的等级,以及人防工程抗力方面和地基设计方面的等级等。
(3)框架式的地下结构中地基持力层土层方面的分类和承载力方面的特征,以及工程施工过程中地基液化不良反应和地基的冻结的深度。
(4)建筑结构的活荷载。
(5)地下结构在施工过程,受力钢筋混凝土实际的保护层的厚度。还要确保正式工的结构与预先设定的案中的方法是一致的,并且还要结合相关的要求和规定来开展施工环节。
(6)地下建筑物應具有耐火方面的等级。
(7)施工中的注意事项应严格对待,如施工过程后浇带方面的设置、工程完工后的质量方面的验收工作等。
3.2地下结构抗震性能方法的分析
(1)静力方法,即为随着时间的变化,通过等代方式的静地震荷载计算模型结构的内力。等代方面的静地震的荷载为:结构自身、洞顶上的土柱惯性力、侧向土压力等。
(2)地基抗力系数方法;即为在相互作用下进行结构横断面地震反应的方式。一般情况下,适合应用于半埋设以及全埋设方面的地下结构,通过剪切弹簧及多点压缩弹簧取代地下结构四周的岩土介质,如梁元素能够模拟结构。具体操作步骤为:四周岩土介质弹簧方面使用常数进行计算、四周岩土地震通过变位进行计算、结构反应进行计算等。其四周的岩土抗力弹簧的常数,一般会通过静力有限元法进行类似或相近常数方面的计算。侧面和下方边界应做好固定工作,可结合地震反应进行具体的探析,从而获取应变幅度弹性方面的常数。其次获取空洞所有方向方面的均衡荷载,以获取准确的地基抗力方面的系数,通过抗力方面的系数计算弹簧方面的常数值。
(3)反应变位的方法;由于共振响应一般不会出现于地下结构中,因此忽略结构自身震动的惯性力,对计算方面的最后结构没有过多影响。计算地下结构地震反应动力的方程的过程,应将静计算方面的公式简化。因为这样地下结构的地震效应就会和地下结构的实际位置相联系,这种方式可以将地震变位和抗力系数具体化。
(4)有限元的方法;地下结构进行抗震性能方面的分析过程,需要对其抗震方面的特征和一些特别的部分或突发情况进行进一步的研究。如建筑地下室分支部分、拐角的位置均适用于这种方法。模型的便捷可通过能量传递边界,如莱斯默完善的粘性边界。
3.3地下结构的抗震性能方面的分析
如果地震产生的过程,框架式地下结构的框架柱,因为承受过多土体方面的压力,就会和四周的土体产生动态的效力。地震波传来,通过基岩向软土层传到结构的柱梁,就会产生框架结构的变形,很多地震波反射于土层,这时土层就会出现相反的作用。现将地下结构地震反应特征进行分析:
(1)框架式的地下结构震动变形,主要因为承受过多的地基土壤方面的约束力,使其受到动力的作用,呈现出自震的特征。地下建筑结构对四周地基振动的影响非常小。
(2)地震波入射的方向会对地下结构震动的方式造成直接的影响,地下结构出现变形和应力方面明显的变化。
(3)地下结构震动相位差距非常大,且各点在振动过程的相位也非常明显。
(4)地下结构振动过程的应变和地震实际的速度没有过多的联系。
(5)地下结构的地震反应和埋深变化很小。