建筑框架式地下結構抗震性研究

王紅

摘 要：地震是較為嚴重的自然災害的一種，其危害性相當嚴重，因此對地下結構的數量與規模等方面都有著一定的限制。不過，隨著城市建設的發展，對于地下空間的利用不斷加強，地下結構施工項目不斷增多，地下結構的抗震性能也逐漸為人們所重視。因此，在框架式地下建筑結構建設過程中無論是設計還是施工等方面，都要更加注重結構的抗震性能，減少因地震帶來的危害。

關鍵詞：框架結構；地下；抗震

1 前言

本文針對當前框架式地下結構的抗震性能進行探討，旨在增強建筑結構的抗震能力，減少國地震災害所造成的損失。

2 地下結構抗震性能的研究

2.1 阪神地震的沖擊

一直以來，地下建筑結構的抗震設計基本都是按照《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）中的相關要求來設計的，并且應用地震系數法進行的。而不得不承認的是，地下結構抗震計算時如果運用地震系數法時是有明顯的缺陷的，舉例來說，比如按照這種方法，作用在地下結構的水平慣性力就會呈正相關，即隨理深的增加而增加，但是我們都知道這與實際情況并不符合。究其原因，主要是由于地下結構被壓制和約束，再加上地上的諸多優越性，這樣一來，震害明顯低于地上結構。但眾所周知的1995年日本阪神大地震中，神戶市地鐵站和隧道遭到嚴重破壞，這一事實給以往的傳統觀念帶來了巨大的沖擊，引起了眾多地震工作者的極大重視。

阪神地震后，我國對地下結構的抗震問題進行了一系列的研究，但仍然缺少實質性進展。為改變目前我國在這一研究領域中的落后局面，需要在理論分析、數值模擬和模型試驗等方面開展更為深入的工作，系統地研究地下結構的地震反應，以圖在抗震分析及設計方法與理論基拙方面有實質性的突破

2.2 研究地下結構抗震性能的途徑

目前研究地下結構抗震性能的主要途徑有很多種。以下簡單列舉幾個較為常見的：①原型觀測，顧名思義就是對原型進行觀測；②模型試驗，通過模擬現實情況進行試驗操作；③數值模擬，是區別于試驗模擬的另外一種新途徑。由于問題的極其復雜性，目前還沒有哪一種手段能夠完全實現對地下結構動力反應進行全面而真實的解釋和模擬。

2.3 地下結構的抗震構造措施

我國目前還缺乏對地下結構抗震設計中結構統一認識，有人認為單建的地下結構由于受到或多或少的地層的約束，這樣會導致一些無法避免的麻煩，其實在現實構建的過程中，我們無須特別考慮抗震構造措施。與此相對應的，另一種觀點認為基本可以按照地上建筑的要求來完成地下建筑的構建。比較不難發現，這兩種觀點都有一定的片面性，第一種觀點基本完全忽視了地震的對建筑（無論是地上還是地下）的損害作用；第二種觀點又完全把地下結構等同于地上結構。實際上我們應該區別不同的方法，并且適當的根據地下結構采取抗震措施。

3 混凝土框架結構特征與其震害研究

鋼混框架結構特征為自重并未占據很多，抗震性能佳。憑借合理設計，鋼混框架結構具備不錯延性性能，可對地震力進行分散處理。但同一時段缺點也很鮮明，它的側向剛度比較小容易造成水平荷載抗力較小，基于地震作用就很容易使建筑物變形。鋼混框架結構震害包含有梁柱節點，梁及柱等構件破壞與填充墻非結構型破壞兩大類。對鋼混框架柱破壞：通常情況下，地震對于鋼混框架柱破壞要比梁嚴重，柱頂端破壞要比柱底嚴重，角柱破壞要比邊柱與中柱嚴重，短柱破壞要比一般柱嚴重。因為鋼混框架柱兩端彎矩比較大，所以柱兩端容易形成彎剪破壞，導致斜裂縫與水平裂縫生成，有的時候還會存在交叉裂縫等，造成箍筋嚴重崩斷扭曲，柱底部分水平裂縫的位置，有些混凝土被壓碎，造成縱向受力形成屈曲外露于柱體之上。

4 框架式地下結構的特點與使用條件

4.1 鋼混框架的結構設計

需要對它抗震性做具體分析，合理設計方案是要延性，剛度，穩定性等綜合考慮的，因為地震帶不同對建筑平面局部與扭轉振動帶來損害也是不一樣的，所以應當選取不同鋼混框架結構應用于不同建筑當中。衡重式與重力式框架結構特點為構造簡單，斷面尺寸比較大，強身比較重，框架背傾向土壓力通過強身自重達到平衡。因為強身比較重，所以對地基的承載力的要求也相對較高。半重力式和重力式基本雷同，但是因為它整體的強度比較高，所以強身斷面與自重相對比較小。垛式框架結構本質為一類鋼筋混凝土的桿件裝配框架里填阱土石重力型框架結構，它的構造比較復雜，對構件設計，制作與安裝也提出了較高要求。其它類型框架結構，因為其構造特點，側向的土壓力基本并非使用強身自重來達到平衡目的，強身材料的強度比較高，斷面比較小，自重比較輕，能統稱作輕型框架結構。其受力特點基于構造有所不同。懸臂式框架結構通過立壁，框架踵板與框架趾板組成倒T型剛結構，它的側向土壓力在立壁上施力形成彎矩，受框架踵板上填料重量施加在框架踵板上形成反彎矩保持平衡。扶壁式框架結構和懸臂式雷同，扶壁即肋板，其作用為將框架面板與框架踵板相互連接，起到加勁效果。

4.2 錨桿式框架結構

結合錨桿將框架體和框架后穩定底層相連接，構成一個靜力的平衡體系來維持框架平衡。錨碇板式框架結構同錨桿式框架結構類似，差別為固定端結合錨碇板。樁板式框架結構是由擋板與鋼筋混凝土樁構成，著重利用它深埋樁柱前由底層所產生被動的土壓力使整個框架的側向土達到平衡狀態。假使結合錨桿把樁柱錨定在框架后穩定底層當中，那么它的結構和錨桿式有異曲同工之妙，假如用錨碇板來錨固，那么同錨碇板式相類似。加筋土擋框架受填土與填土中當中布置加筋材與框架面板三部分構成，同框架面方向垂直，依照特定間隔與高度水平對加筋材料進行布置，其次填土和拉筋間摩擦與黏附作用，將土側壓力傳遞給加筋，進一步讓土地保持穩定。石砌重力式框架結構特點為憑借強身自重對土壓力進行抵抗的作用，形式較為簡單，取材比較方便，施工比較簡單。

4.3 柱板式框架結構

特點為由底板，立柱，擋板，拉桿，基座與底板構成，憑借底板上土重做全框架平衡的基礎，開挖要比扶壁式與懸臂式少，斷面尺寸也比較小，能夠提前預制拼裝，較快施工；使用范圍為高框架，比較適合用在路塹框架上，尤其適合為土質路塹旁邊坡與邊坡坍滑提供支擋。鋼筋混凝土懸臂式框架結構特點為是由框架趾板，框架踵板與立柱幾個懸臂梁構成，斷面尺寸比較小；框架高的時候，利弊下部彎矩比較大，消耗鋼筋比較多，不經濟實用；其使用范圍為缺少石料的地方普通高度，對路肩框架的地基情況要求也不高。

5 結束語

總之，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時處理會嚴重影響到結構的安全。因此，從制度層面上去制定一套全面的監測方案，從現實層面上時刻搞好抗震減震工作是地下建筑結構的當務之急，對地下建筑結構進行長期的監測是至關重要，只有這樣才能營造更加安全可靠的建筑工程。

參考文獻：

[1] 朱賀，朱勇，蔡其彪，姜慧.鋼筋混凝土框架填充框架結構抗震性能分析[J].工業建筑，2012（3）：20～24+63.