地下建筑結(jié)構(gòu)實(shí)用抗震分析方法研究.pdf

1、地下建筑結(jié)構(gòu)由于震害較少且抗震性能優(yōu)于地上建筑結(jié)構(gòu)，使得其抗震問題沒有得到充分的重視，抗震設(shè)計(jì)理論一直滯后于地上建筑結(jié)構(gòu)。但是，1995年阪神地震中地下結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞給傳統(tǒng)觀念帶來了巨大的沖擊，地下建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下也有可能發(fā)生嚴(yán)重的破壞。地下結(jié)構(gòu)往往非常重要，并且一但破壞后難于修復(fù)，損失重大。近年來，城市地下建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速，然而地下建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論還不夠完善，還有很多問題亟待研究。在地下建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論研究越來越無法適應(yīng)

2、工程實(shí)踐需要的背景下，本文以地下建筑結(jié)構(gòu)為研究對象，采用理論分析和數(shù)值模擬的研究方法，對地下建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)問題展開了研究，分析了地下建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特性與影響因素，改進(jìn)了地下結(jié)構(gòu)抗震等效側(cè)力法的計(jì)算方法，并提出了空間地下建筑結(jié)構(gòu)的三維簡化抗震設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
　　 本文的主要工作和取得的成果有：
　　 (1)總結(jié)了地下結(jié)構(gòu)震害歷史及特征，系統(tǒng)評述了地下結(jié)構(gòu)抗震問題研究方法、現(xiàn)有的地下結(jié)構(gòu)抗震分析與設(shè)計(jì)方法及其存在的問

3、題，比較了這些方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。
　　 (2)討論了地下結(jié)構(gòu)埋深、結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)、土層剛度等因素對地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，并對地下建筑結(jié)構(gòu)與地面建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比。通過對比地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)以及地下結(jié)構(gòu)在不同地基條件時(shí)的地震反應(yīng)可知，在地下結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算中，應(yīng)采用能夠考慮土體與地下結(jié)構(gòu)之間相互作用的約束條件。
　　 (3)在已有基床系數(shù)計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，建立了反應(yīng)位移法和等效側(cè)力法等簡化計(jì)算方法中地基彈簧系

4、數(shù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，以有限元分析結(jié)果為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對公式的系數(shù)進(jìn)行擬合，并將公式拓展用于成層土體，并選取算例驗(yàn)證了建議公式的合理性和準(zhǔn)確性。解決了需要通過有限元法多次計(jì)算才能確定地基彈簧系數(shù)的問題。
　　 (4)歸納總結(jié)了地下結(jié)構(gòu)抗震簡化計(jì)算方法中較為廣泛應(yīng)用的等效側(cè)力法和反應(yīng)位移法的具體實(shí)施步驟、存在的主要問題以及目前的使用情況。在等效側(cè)力法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，包括地震荷載的計(jì)算公式、土層摩擦力計(jì)算公式以及約束條件的施加方法等。并

5、進(jìn)行了大量的計(jì)算分析，驗(yàn)證了改進(jìn)后等效側(cè)力法的可靠性和適用性。
　　 (5)在理論分析的基礎(chǔ)上，提出了地下建筑結(jié)構(gòu)的三維抗震簡化計(jì)算方法，研究了將地下結(jié)構(gòu)平面模型的地震荷載和彈簧約束擴(kuò)展應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)空間模型的具體實(shí)施方法，并建議了三維簡化計(jì)算方法中法向和切向地基彈簧系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。與三維有限元時(shí)程分析結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該方法的可靠性和適用性。三維抗震簡化計(jì)算方法的提出，可以解決當(dāng)空間地下建筑結(jié)構(gòu)不能滿足平面應(yīng)變的假定條件