建筑框架式地下結(jié)構(gòu)抗震性研究

王紅

摘 要：地震是較為嚴重的自然災(zāi)害的一種，其危害性相當嚴重，因此對地下結(jié)構(gòu)的數(shù)量與規(guī)模等方面都有著一定的限制。不過，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，對于地下空間的利用不斷加強，地下結(jié)構(gòu)施工項目不斷增多，地下結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建設(shè)過程中無論是設(shè)計還是施工等方面，都要更加注重結(jié)構(gòu)的抗震性能，減少因地震帶來的危害。

關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；地下；抗震

1 前言

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

2 地下結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計基本都是按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）中的相關(guān)要求來設(shè)計的，并且應(yīng)用地震系數(shù)法進行的。而不得不承認的是，地下結(jié)構(gòu)抗震計算時如果運用地震系數(shù)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(jié)構(gòu)的水平慣性力就會呈正相關(guān)，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(jié)構(gòu)被壓制和約束，再加上地上的諸多優(yōu)越性，這樣一來，震害明顯低于地上結(jié)構(gòu)。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(tǒng)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(jié)構(gòu)的抗震問題進行了一系列的研究，但仍然缺少實質(zhì)性進展。為改變目前我國在這一研究領(lǐng)域中的落后局面，需要在理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗等方面開展更為深入的工作，系統(tǒng)地研究地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，以圖在抗震分析及設(shè)計方法與理論基拙方面有實質(zhì)性的突破

2.2 研究地下結(jié)構(gòu)抗震性能的途徑

目前研究地下結(jié)構(gòu)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(xiàn)實情況進行試驗操作；③數(shù)值模擬，是區(qū)別于試驗?zāi)M的另外一種新途徑。由于問題的極其復(fù)雜性，目前還沒有哪一種手段能夠完全實現(xiàn)對地下結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)進行全面而真實的解釋和模擬。

2.3 地下結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施

我國目前還缺乏對地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中結(jié)構(gòu)統(tǒng)一認識，有人認為單建的地下結(jié)構(gòu)由于受到或多或少的地層的約束，這樣會導(dǎo)致一些無法避免的麻煩，其實在現(xiàn)實構(gòu)建的過程中，我們無須特別考慮抗震構(gòu)造措施。與此相對應(yīng)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(gòu)建。比較不難發(fā)現(xiàn)，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(jié)構(gòu)等同于地上結(jié)構(gòu)。實際上我們應(yīng)該區(qū)別不同的方法，并且適當?shù)母鶕?jù)地下結(jié)構(gòu)采取抗震措施。

3 混凝土框架結(jié)構(gòu)特征與其震害研究

鋼混框架結(jié)構(gòu)特征為自重并未占據(jù)很多，抗震性能佳。憑借合理設(shè)計，鋼混框架結(jié)構(gòu)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(cè)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(jié)構(gòu)震害包含有梁柱節(jié)點，梁及柱等構(gòu)件破壞與填充墻非結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(jié)構(gòu)的特點與使用條件

4.1 鋼混框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

需要對它抗震性做具體分析，合理設(shè)計方案是要延性，剛度，穩(wěn)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(zhuǎn)振動帶來損害也是不一樣的，所以應(yīng)當選取不同鋼混框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于不同建筑當中。衡重式與重力式框架結(jié)構(gòu)特點為構(gòu)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(jié)構(gòu)本質(zhì)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(jié)構(gòu)，它的構(gòu)造比較復(fù)雜，對構(gòu)件設(shè)計，制作與安裝也提出了較高要求。其它類型框架結(jié)構(gòu)，因為其構(gòu)造特點，側(cè)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(tǒng)稱作輕型框架結(jié)構(gòu)。其受力特點基于構(gòu)造有所不同。懸臂式框架結(jié)構(gòu)通過立壁，框架踵板與框架趾板組成倒T型剛結(jié)構(gòu)，它的側(cè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

結(jié)合錨桿將框架體和框架后穩(wěn)定底層相連接，構(gòu)成一個靜力的平衡體系來維持框架平衡。錨碇板式框架結(jié)構(gòu)同錨桿式框架結(jié)構(gòu)類似，差別為固定端結(jié)合錨碇板。樁板式框架結(jié)構(gòu)是由擋板與鋼筋混凝土樁構(gòu)成，著重利用它深埋樁柱前由底層所產(chǎn)生被動的土壓力使整個框架的側(cè)向土達到平衡狀態(tài)。假使結(jié)合錨桿把樁柱錨定在框架后穩(wěn)定底層當中，那么它的結(jié)構(gòu)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(gòu)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(cè)壓力傳遞給加筋，進一步讓土地保持穩(wěn)定。石砌重力式框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

特點為由底板，立柱，擋板，拉桿，基座與底板構(gòu)成，憑借底板上土重做全框架平衡的基礎(chǔ)，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(yù)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(zhì)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(jié)構(gòu)特點為是由框架趾板，框架踵板與立柱幾個懸臂梁構(gòu)成，斷面尺寸比較?。豢蚣芨叩臅r候，利弊下部彎矩比較大，消耗鋼筋比較多，不經(jīng)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(jié)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(jié)構(gòu)的安全。因此，從制度層面上去制定一套全面的監(jiān)測方案，從現(xiàn)實層面上時刻搞好抗震減震工作是地下建筑結(jié)構(gòu)的當務(wù)之急，對地下建筑結(jié)構(gòu)進行長期的監(jiān)測是至關(guān)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(jié)構(gòu)抗震性能分析[J].工業(yè)建筑，2012（3）：20～24+63.