建筑框架式地下结构抗震性研究

王红

摘 要：地震是较为严重的自然灾害的一种，其危害性相当严重，因此对地下结构的数量与规模等方面都有着一定的限制。不过，随着城市建设的发展，对于地下空间的利用不断加强，地下结构施工项目不断增多，地下结构的抗震性能也逐渐为人们所重视。因此，在框架式地下建筑结构建设过程中无论是设计还是施工等方面，都要更加注重结构的抗震性能，减少因地震带来的危害。

关键词：框架结构；地下；抗震

1 前言

本文针对当前框架式地下结构的抗震性能进行探讨，旨在增强建筑结构的抗震能力，减少国地震灾害所造成的损失。

2 地下结构抗震性能的研究

2.1 阪神地震的冲击

一直以来，地下建筑结构的抗震设计基本都是按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中的相关要求来设计的，并且应用地震系数法进行的。而不得不承认的是，地下结构抗震计算时如果运用地震系数法时是有明显的缺陷的，举例来说，比如按照这种方法，作用在地下结构的水平惯性力就会呈正相关，即随理深的增加而增加，但是我们都知道这与实际情况并不符合。究其原因，主要是由于地下结构被压制和约束，再加上地上的诸多优越性，这样一来，震害明显低于地上结构。但众所周知的1995年日本阪神大地震中，神户市地铁站和隧道遭到严重破坏，这一事实给以往的传统观念带来了巨大的冲击，引起了众多地震工作者的极大重视。

阪神地震后，我国对地下结构的抗震问题进行了一系列的研究，但仍然缺少实质性进展。为改变目前我国在这一研究领域中的落后局面，需要在理论分析、数值模拟和模型试验等方面开展更为深入的工作，系統地研究地下结构的地震反应，以图在抗震分析及设计方法与理论基拙方面有实质性的突破

2.2 研究地下结构抗震性能的途径

目前研究地下结构抗震性能的主要途径有很多种。以下简单列举几个较为常见的：①原型观测，顾名思义就是对原型进行观测；②模型试验，通过模拟现实情况进行试验操作；③数值模拟，是区别于试验模拟的另外一种新途径。由于问题的极其复杂性，目前还没有哪一种手段能够完全实现对地下结构动力反应进行全面而真实的解释和模拟。

2.3 地下结构的抗震构造措施

我国目前还缺乏对地下结构抗震设计中结构统一认识，有人认为单建的地下结构由于受到或多或少的地层的约束，这样会导致一些无法避免的麻烦，其实在现实构建的过程中，我们无须特别考虑抗震构造措施。与此相对应的，另一种观点认为基本可以按照地上建筑的要求来完成地下建筑的构建。比较不难发现，这两种观点都有一定的片面性，第一种观点基本完全忽视了地震的对建筑（无论是地上还是地下）的损害作用；第二种观点又完全把地下结构等同于地上结构。实际上我们应该区别不同的方法，并且适当的根据地下结构采取抗震措施。

3 混凝土框架结构特征与其震害研究

钢混框架结构特征为自重并未占据很多，抗震性能佳。凭借合理设计，钢混框架结构具备不错延性性能，可对地震力进行分散处理。但同一时段缺点也很鲜明，它的侧向刚度比较小容易造成水平荷载抗力较小，基于地震作用就很容易使建筑物变形。钢混框架结构震害包含有梁柱节点，梁及柱等构件破坏与填充墙非结构型破坏两大类。对钢混框架柱破坏：通常情况下，地震对于钢混框架柱破坏要比梁严重，柱顶端破坏要比柱底严重，角柱破坏要比边柱与中柱严重，短柱破坏要比一般柱严重。因为钢混框架柱两端弯矩比较大，所以柱两端容易形成弯剪破坏，导致斜裂缝与水平裂缝生成，有的时候还会存在交叉裂缝等，造成箍筋严重崩断扭曲，柱底部分水平裂缝的位置，有些混凝土被压碎，造成纵向受力形成屈曲外露于柱体之上。

4 框架式地下结构的特点与使用条件

4.1 钢混框架的结构设计

需要对它抗震性做具体分析，合理设计方案是要延性，刚度，稳定性等综合考虑的，因为地震带不同对建筑平面局部与扭转振动带来损害也是不一样的，所以应当选取不同钢混框架结构应用于不同建筑当中。衡重式与重力式框架结构特点为构造简单，断面尺寸比较大，强身比较重，框架背倾向土压力通过强身自重达到平衡。因为强身比较重，所以对地基的承载力的要求也相对较高。半重力式和重力式基本雷同，但是因为它整体的强度比较高，所以强身断面与自重相对比较小。垛式框架结构本质为一类钢筋混凝土的杆件装配框架里填阱土石重力型框架结构，它的构造比较复杂，对构件设计，制作与安装也提出了较高要求。其它类型框架结构，因为其构造特点，侧向的土压力基本并非使用强身自重来达到平衡目的，强身材料的强度比较高，断面比较小，自重比较轻，能统称作轻型框架结构。其受力特点基于构造有所不同。悬臂式框架结构通过立壁，框架踵板与框架趾板组成倒T型刚结构，它的侧向土压力在立壁上施力形成弯矩，受框架踵板上填料重量施加在框架踵板上形成反弯矩保持平衡。扶壁式框架结构和悬臂式雷同，扶壁即肋板，其作用为将框架面板与框架踵板相互连接，起到加劲效果。

4.2 锚杆式框架结构

结合锚杆将框架体和框架后稳定底层相连接，构成一个静力的平衡体系来维持框架平衡。锚碇板式框架结构同锚杆式框架结构类似，差别为固定端结合锚碇板。桩板式框架结构是由挡板与钢筋混凝土桩构成，着重利用它深埋桩柱前由底层所产生被动的土压力使整个框架的侧向土达到平衡状态。假使结合锚杆把桩柱锚定在框架后稳定底层当中，那么它的结构和锚杆式有异曲同工之妙，假如用锚碇板来锚固，那么同锚碇板式相类似。加筋土挡框架受填土与填土中当中布置加筋材与框架面板三部分构成，同框架面方向垂直，依照特定间隔与高度水平对加筋材料进行布置，其次填土和拉筋间摩擦与黏附作用，将土侧压力传递给加筋，进一步让土地保持稳定。石砌重力式框架结构特点为凭借强身自重对土压力进行抵抗的作用，形式较为简单，取材比较方便，施工比较简单。

4.3 柱板式框架结构

特点为由底板，立柱，挡板，拉杆，基座与底板构成，凭借底板上土重做全框架平衡的基础，开挖要比扶壁式与悬臂式少，断面尺寸也比较小，能够提前预制拼装，较快施工；使用范围为高框架，比较适合用在路堑框架上，尤其适合为土质路堑旁边坡与边坡坍滑提供支挡。钢筋混凝土悬臂式框架结构特点为是由框架趾板，框架踵板与立柱几个悬臂梁构成，断面尺寸比较小；框架高的时候，利弊下部弯矩比较大，消耗钢筋比较多，不经济实用；其使用范围为缺少石料的地方普通高度，对路肩框架的地基情况要求也不高。

5 结束语

总之，由于地下建筑的特殊性，框架式地下建筑的抗震性能如果得不到不及时处理会严重影响到结构的安全。因此，从制度层面上去制定一套全面的监测方案，从现实层面上时刻搞好抗震减震工作是地下建筑结构的当务之急，对地下建筑结构进行长期的监测是至关重要，只有这样才能营造更加安全可靠的建筑工程。

参考文献：

[1] 朱贺，朱勇，蔡其彪，姜慧.钢筋混凝土框架填充框架结构抗震性能分析[J].工业建筑，2012（3）：20～24+63.