《工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》課件 第10章-地下建筑抗震設(shè)計(jì)

2023年第10章地下建筑抗震設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)地下建筑的震害分析概述1地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原則地下結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算方法234565地下結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施10.1概述地下結(jié)構(gòu)的意義

近年來，為拓展城市空間，地下空間的發(fā)展日益受到重視。地下結(jié)構(gòu)在水利水電、公路、鐵路交通運(yùn)輸以及城市建設(shè)中獲得廣泛應(yīng)用，地下結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的安全問題對于人民生命財(cái)產(chǎn)的保障以及城市生活的正常運(yùn)行有極為重要的意義。石峽水庫飲水隧道口深圳地鐵建設(shè)現(xiàn)場10.1概述地下結(jié)構(gòu)抗震研究的演進(jìn)

以往的抗震研究主要集中在地上建筑，地下結(jié)構(gòu)受地震作用引起嚴(yán)重破壞的相關(guān)資料也較少，因此地下結(jié)構(gòu)的工程抗震研究及設(shè)計(jì)長期未得到足夠的重視。近些年來，發(fā)生在世界范圍內(nèi)的多次強(qiáng)地震對地下結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重破壞，從而引起了世界范圍內(nèi)地震工程專家和工程師們對地下結(jié)構(gòu)抗震問題的關(guān)注，地下結(jié)構(gòu)的抗震研究逐漸成為目前地震工程界的研究熱點(diǎn)。10.1概述

隨著2011年我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于印發(fā)<市政公共設(shè)施抗震設(shè)防專項(xiàng)論證技術(shù)要點(diǎn)（地下工程篇）>的通知》以及《城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50909-2014）和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）的頒布，標(biāo)志著我國地鐵地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)向前邁了一大步。10.2地下建筑的震害分析10.2.1地下建筑震害調(diào)查

1995年阪神地震對地鐵結(jié)構(gòu)、鐵道車站造成了嚴(yán)重的破壞，尤其是大開站和上澤站破壞最為嚴(yán)重，一半以上的中柱倒塌，頂板塌陷，側(cè)墻出現(xiàn)大量寬大裂紋，造成地鐵上方的國道路基大范圍沉陷。

大開站中柱與頂板震害情況大開站破壞造成上覆路面的沉陷龍溪隧道進(jìn)口拱頂二襯坍落

汶川大地震造成位于震中附近的都江堰-汶川公路多座隧道嚴(yán)重受損，其隧道變形破壞的基本類型可以概括為洞口邊坡崩塌與滑塌、洞門裂損、襯砌及圍巖坍塌、襯砌開裂及錯(cuò)位、底板開裂及隆起、初期支護(hù)變形及開裂等。龍洞子隧道出口邊坡崩滑與崩塌龍溪隧道進(jìn)口底板地基強(qiáng)烈隆起10.2.2地下結(jié)構(gòu)震害特征

1.地下結(jié)構(gòu)的地震破壞程度一般比地面結(jié)構(gòu)輕。2.深埋地下結(jié)構(gòu)破壞程度一般比淺埋結(jié)構(gòu)輕。3.土中地下結(jié)構(gòu)比巖石中結(jié)構(gòu)更容易遭到破壞。4.對于巖石中的地下隧道而言，采取措施提高襯砌和圍巖的整體性可以有效提高隧道的抗震壞能力。5.在對稱動(dòng)荷載作用下，隧道結(jié)構(gòu)要更為穩(wěn)定。如果只是加大襯砌的厚度和剛度，而不對周圍軟弱圍巖進(jìn)行加強(qiáng)，將會(huì)導(dǎo)致襯砌中產(chǎn)生過大的內(nèi)力。10.2.2地下結(jié)構(gòu)震害特征

6.相同的條件下，地下結(jié)構(gòu)的震害程度可能取決于地面峰值加速度和地面峰值速度的大小。7.強(qiáng)震持時(shí)是地下結(jié)構(gòu)破壞程度的重要影響因素。8.地震波高頻分量可能會(huì)導(dǎo)致巖石和混凝土的剝裂，但這僅對震中距很小的地下結(jié)構(gòu)有顯著影響。9.地下結(jié)構(gòu)尺寸相對于波長較小時(shí)，其對周圍地基地震動(dòng)的影響一般很小，若地震波波長介于隧道口徑的1-4倍，則地震動(dòng)將會(huì)被明顯放大。10.地下隧道出入地面處可能會(huì)因邊坡失穩(wěn)而發(fā)生嚴(yán)重破壞。10.2.3地下結(jié)構(gòu)的震害機(jī)理地下結(jié)構(gòu)的破壞形式和程度受眾多因素的影響，而根據(jù)引起破壞的原因和表現(xiàn)出的破壞特點(diǎn)，一般將地下結(jié)構(gòu)的地震震害機(jī)理歸納為如下兩種：圍巖失穩(wěn)引起的破壞與地震慣性力引起的破壞。圍巖失穩(wěn)引起的破壞

圍巖失穩(wěn)破壞指地下結(jié)構(gòu)周圍巖土體介質(zhì)在地震往復(fù)荷載作用下發(fā)生失穩(wěn)或破壞（如液化、邊坡失穩(wěn)、斷層滑移等），從而喪失了其原有的對地下建筑物的約束作用或承載能力，最終導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)功能的喪失甚至破壞。地震動(dòng)破壞

地震動(dòng)破壞主要指強(qiáng)烈的地層運(yùn)動(dòng)在結(jié)構(gòu)中所產(chǎn)生的慣性力所造成的破壞。該類型的破壞多數(shù)發(fā)生在淺埋或明挖的地下結(jié)構(gòu)，在這些地方地震慣性力的作用表現(xiàn)得比較明顯。地下結(jié)構(gòu)地震破壞機(jī)理及埋深對破壞程度的影響

對于相同的大地震動(dòng)而言，如果僅論及結(jié)構(gòu)的慣性力，地下結(jié)構(gòu)要比地面結(jié)構(gòu)安全得多。這是因?yàn)榈叵陆Y(jié)構(gòu)處于周圍地層的約束之中，并與地層一起運(yùn)動(dòng)。因而，地下結(jié)構(gòu)在地震運(yùn)動(dòng)過程中，僅僅按照其相對于地層的質(zhì)量密度和剛度分擔(dān)一部分地震變形和荷載，而不像地面結(jié)構(gòu)那樣，承擔(dān)全部的慣性力。

另外，震害調(diào)查還表明，淺埋結(jié)構(gòu)的地震破壞比深埋結(jié)構(gòu)發(fā)生的頻度和程度都要高許多，因?yàn)樵跍\埋地段可能受到上述雙重類型的破壞作用。

地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的區(qū)別

1.地下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)變形受周圍地基土壤的約束作用顯著，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)一般不明顯表觀出自振特性的影響。地面結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)則明顯表現(xiàn)出自振特性，特別是低價(jià)模態(tài)的影響。2.地下結(jié)構(gòu)的存在對周圍地基地震動(dòng)的影響一般很?。ㄖ傅叵陆Y(jié)構(gòu)的尺寸相對于地震波長的比例較小的情況），而地面結(jié)構(gòu)的存在則對該處自由場的地震動(dòng)發(fā)生較大的擾動(dòng)。

地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的區(qū)別

3.地下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形態(tài)受地震波入射方向變化的影響很大。地震波的入射方向發(fā)生不大的變化，地下結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的變形和應(yīng)力可以發(fā)生較大的變化。地面結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形態(tài)受地震波入射方向的影響相對較小，例如，即使如拱壩這樣的半埋設(shè)結(jié)構(gòu)，也只有正對稱和反對稱兩種基本振動(dòng)形態(tài)，地震波入射方向在某一范國內(nèi)變化時(shí)，主要只發(fā)生正對稱的振動(dòng)，在另一范圍內(nèi)變化時(shí)，主要只發(fā)生反對稱振動(dòng)。4.地下結(jié)構(gòu)在振動(dòng)中各點(diǎn)的相位差別十分明顯。地面結(jié)構(gòu)各點(diǎn)在振動(dòng)中的相位差不很明顯。

地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的區(qū)別

5.—般而言，地下結(jié)構(gòu)在振動(dòng)中的主要應(yīng)變與地震加速度大小的聯(lián)系不很明顯，但與周圍巖土介質(zhì)在地震作用下的應(yīng)變或變形的關(guān)系密切。對地面結(jié)構(gòu)來說，地震加速度則是影響結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)大小的一個(gè)重要因素。6.地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)隨埋深發(fā)生的變化不很明顯。對地面結(jié)構(gòu)來說，埋深是影響地震反應(yīng)大小的一個(gè)重要因素。7.對地下結(jié)構(gòu)和地面結(jié)構(gòu)來說，它們與地基的相互作用都對它們的動(dòng)力反應(yīng)產(chǎn)生重要影響，但影響的方式和影響的程度則是不相同的。10.3地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原則10.3.1地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則

1.在地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，重要的是保證結(jié)構(gòu)在整體上的安全，保證人身及重要的設(shè)備不受損害，個(gè)別部位出現(xiàn)裂縫或崩壞是容許的。因?yàn)榕c其使地震作用下的地下結(jié)構(gòu)完全不受損不受震害而大大增加造價(jià)，不如在震后消除不傷元?dú)獾恼鸷Ω鼮楹侠怼?/p>

2.就結(jié)構(gòu)抗震來說，出現(xiàn)裂縫和塑性變形有一定的積極意義。一方面，吸收振動(dòng)能量；另方面增加了結(jié)構(gòu)柔性，增大了結(jié)構(gòu)的自振周期，使動(dòng)力系數(shù)降低，地震力減小。10.3.1地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則

3.抗震設(shè)計(jì)的目的是使結(jié)構(gòu)具有必要的強(qiáng)度，良好的延性。強(qiáng)度和延性是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震的基點(diǎn)。實(shí)際產(chǎn)生的地震力，可能超過設(shè)計(jì)中規(guī)定的地震力，當(dāng)結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度不足以承受大的地震力時(shí)，延性對結(jié)構(gòu)的抗震起重要作用，它可以彌補(bǔ)強(qiáng)度之不足。也就是說，即使結(jié)構(gòu)物彈性階段的抗力不大，但只要構(gòu)件在屈服后仍具有穩(wěn)定的變形能力，就能繼續(xù)吸收輸人的振動(dòng)能量。經(jīng)濟(jì)的、節(jié)省材料的抗震結(jié)構(gòu)就是根據(jù)這--原理設(shè)計(jì)出來的。

10.3.1地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則

4.使結(jié)構(gòu)具有整體性和連續(xù)性，成為兩次超靜定結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)整體剛度大，構(gòu)件間變形協(xié)調(diào)，能產(chǎn)生更多的塑性鉸，吸收更多的振動(dòng)能量，而且能消除局部的嚴(yán)重破壞。

5.抗地震的地下結(jié)構(gòu)，除了采用現(xiàn)澆整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外，為了施工工業(yè)化，也不限制使用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵是采取必要的措施，加強(qiáng)構(gòu)件間的聯(lián)系，使之整體化。10.3.1地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則

原則上講，主要針對地面結(jié)構(gòu)提出的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)原則對地下結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)適當(dāng)提高標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)閷Φ叵陆Y(jié)構(gòu)來說，一旦在相當(dāng)于設(shè)防地震（中震）的作用下發(fā)生損壞，一般說修復(fù)相對是比較困難的，代價(jià)也較高。10.3.2現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則

1.強(qiáng)柱弱梁的原則，容許塑性鉸出現(xiàn)在梁內(nèi)（稱梁鉸），不容許塑性鉸出現(xiàn)在柱內(nèi)（稱柱鉸）。2.梁的彎曲破壞發(fā)生在剪切破壞之前。只有在梁的抗剪強(qiáng)度得到保證的情況下，才能正常地發(fā)揮梁的抗彎強(qiáng)度，形成塑性鉸，表現(xiàn)出良好的延性。梁的抗震性能研究表明，具有足夠的約束箍筋的雙筋梁，可在不失強(qiáng)度的前提下獲得相當(dāng)大的延性。3.防止構(gòu)件間的節(jié)點(diǎn)提前破壞。節(jié)點(diǎn)是構(gòu)件間傳遞內(nèi)力的途徑，也是保證結(jié)構(gòu)整體性與連續(xù)性的重要條件，所以設(shè)計(jì)和施工中要重視構(gòu)件間的節(jié)點(diǎn)連接。造成節(jié)點(diǎn)破壞的原因是在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生過大的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)。因此要處理好鋼筋的端部錨固和鋼筋的搭接，必要時(shí)在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置加固的箍筋，設(shè)置梗斜也是加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的有效措施。10.3.3裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

1.對裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)有更高的要求，對大構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該通過鋼筋的焊接，使之錨固牢靠，并作整澆處理。使得節(jié)點(diǎn)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，防止拉斷和剪壞，以保證軸力、剪力的傳遞。但是要求節(jié)點(diǎn)做到與構(gòu)件本身相同的強(qiáng)度來傳遞彎矩，可能有實(shí)際困難。2.在制造、運(yùn)輸、安裝和可能條件下，把預(yù)制構(gòu)件做得大一些，可以減少連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)，有利于結(jié)構(gòu)的整體性。在條件許可時(shí)，區(qū)間隧道采用整體環(huán)節(jié)段式襯砌，就可以從根本上避免結(jié)構(gòu)橫截面內(nèi)復(fù)雜的接頭問題。3.作為頂蓋的梁板的支承面積應(yīng)予適當(dāng)放大。10.4地下結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算方法10.4.1地下結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法的簡介

地下結(jié)構(gòu)抗震分析方法，早期借鑒地面結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的簡化方法靜力法，包括地震系數(shù)法（又稱擬靜力法、慣性力法）和反應(yīng)位移法。這是一般地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)所采用的實(shí)用方法。而對于埋設(shè)于軟弱地層中的重要地下結(jié)構(gòu)（如地下鐵道），往往進(jìn)行地震響應(yīng)動(dòng)力分析和動(dòng)力模型試驗(yàn)分析。

10.4.2地下結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法的分類

1.原型觀測

原型觀測法就是通過實(shí)測地下隧道結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的動(dòng)力特性來了解其地震響應(yīng)特點(diǎn)。它主要包括震害調(diào)査和現(xiàn)場試驗(yàn)兩大類。

2.模型實(shí)驗(yàn)

該法一般是通過激震實(shí)驗(yàn)來研究地下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特性。它可以分為人工震源實(shí)驗(yàn)和振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)。一般而言，由于前者較難反映結(jié)構(gòu)的非線性性及地基斷裂等因素對隧道結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，故用得不多。而振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)則可以較好地處理這方面的問題，因此被廣泛采用。10.4.2地下結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法的分類

3.理論分析

10.4.2地下結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法的分類

4.理論分析方法的類型

10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

1.等效靜力荷載法

等效靜力法是將地震中由于地震加速度而在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的慣性力看作地震荷載，將其施加在結(jié)構(gòu)物上，計(jì)算其中的應(yīng)力、變形等，進(jìn)而判斷結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性的方法。

地上結(jié)構(gòu)使用該方法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對于響應(yīng)加速度與基底加速度大致相等的較為剛性的結(jié)構(gòu)物，可以直接采用該方法。

但對于較柔的結(jié)構(gòu)物，其固有周期較長，或者越往上其振動(dòng)越劇烈,這時(shí)可考慮各部分的響應(yīng)特征不同，設(shè)定不同的響應(yīng)加速度。這種方法叫修正等效靜力法。10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

1.等效靜力荷載法

地下結(jié)構(gòu)中，縱向尺寸遠(yuǎn)大于橫向尺寸的線形結(jié)構(gòu)的橫斷面抗震計(jì)算、地下儲(chǔ)油罐的抗震設(shè)計(jì)中，也用到該方法。這時(shí)作為地震荷載，不僅要考慮由于結(jié)構(gòu)物的自重引起的慣性力，還要考慮上覆土的慣性力影響，地震時(shí)的動(dòng)土壓力，以及內(nèi)部動(dòng)水壓力等。10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

2.等效靜力荷載法的適用范圍

等效靜力法從本質(zhì)上適合于地震荷載中慣性力部分占支配作用的結(jié)構(gòu)物，如絕大多數(shù)地面結(jié)構(gòu)物，但其也可適用于地下結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)物的重最比周圍地層重量大許多時(shí)，結(jié)構(gòu)物自重的慣性力就起支配作用。另外對于剛度比較大的地下結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)加速度基本上和周圍地層地震加速度相等。等效靜力法用于地下結(jié)構(gòu)時(shí)，作為結(jié)構(gòu)物承受的荷載，除自身的慣性力以外,外荷載的慣性力、地震時(shí)的土壓、內(nèi)部液體的動(dòng)壓力（地下油罐等場合）等也有必要進(jìn)行考慮。10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

3.反應(yīng)位移法

反應(yīng)位移法根據(jù)地下結(jié)構(gòu)在地震中的響應(yīng)特征而開發(fā)出來的計(jì)算方法。

反應(yīng)位移法用于圓形地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)反應(yīng)位移法的基本概念，可以按照以下的順序計(jì)算圓形地下結(jié)構(gòu)斷面上產(chǎn)生的地震時(shí)斷面內(nèi)力的增量。10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

3.反應(yīng)位移法

1）將結(jié)構(gòu)橫斷面簡化成剛性均勻的圓環(huán)。盡管也可以考慮每環(huán)襯砌是由分割開的管片拼裝而成，而進(jìn)行較為復(fù)雜的簡化，但按照一般的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或慣例，將每塊管片的彎曲剛度按照-定的比例（管片抗彎剛度的有效率)降低后，將其考慮為均一的圓環(huán)。另外，當(dāng)需要考慮內(nèi)襯時(shí)，可以在考慮到內(nèi)襯與管片的實(shí)際結(jié)合情況后，將二者綜合起來進(jìn)行簡化。

2）為了表現(xiàn)圓形地下結(jié)構(gòu)和周圍地層間動(dòng)的相互作用，在圓環(huán)的周圍沿法向和切向分別設(shè)置地層彈簧。

10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

3.反應(yīng)位移法

3）首先進(jìn)行不存在圓形地下結(jié)構(gòu)的原始地層的地震響應(yīng)解析，以求得作用在圓形地下結(jié)構(gòu)上的地震荷載。地溪荷載包括地層的變形，地層的內(nèi)部應(yīng)力，以及慣性力這三種類型。當(dāng)圓形地下結(jié)構(gòu)的埋深較深時(shí)，襯砌的慣性力在抗震計(jì)算中影響較小，也可以忽略不計(jì)。

4）在抗震計(jì)算模型上施加地震荷載，進(jìn)行靜力計(jì)算，從而求得圓環(huán)中產(chǎn)生的斷面內(nèi)力。

10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

4.縱向抗震計(jì)算方法

4.1.反應(yīng)變位法（縱向）

根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，剛度較大而密度小于地層的地下結(jié)構(gòu)，其縱向變形取決于隧道周圍地層的位移，包括沿隧道縱軸水平面和豎直面的位移，而隧道襯砌結(jié)構(gòu)則通過彈性支承鏈桿與地層相連或?qū)⑵湟暈閺椥缘鼗?，并隨地層位移而產(chǎn)生沿其縱軸水平和豎直面呈正弦波式的橫向變形（橫波傳遞方向與隧道縱軸平行時(shí)）10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

4.縱向抗震計(jì)算方法

4.1.反應(yīng)變位法（縱向）

沿隧道縱軸的拉壓變形（橫波傳遞方向與隧道縱軸垂直時(shí)）。而任一方向傳遞的橫波都可分解為這兩方向的波。此外，還可發(fā)現(xiàn)對于淺埋隧道，沿隧道橫斷面高度各點(diǎn)的地層位移是不同的。10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

4.縱向抗震計(jì)算方法

4.2.BART隧道抗震設(shè)計(jì)法（縱向）

美國舊金山海灣區(qū)快速運(yùn)輸系統(tǒng)（BART）的抗震設(shè)計(jì)細(xì)則（1969年）中則采用古塞爾（R.Kuesel）提出的方法。

（1）基本假定

隧道周圍土的剛度比隧道本身的剛度大，所以土在地震力作用下產(chǎn)生變形，將迫使隧道也產(chǎn)生相同的變形，不考慮土和結(jié)構(gòu)之間的相互作用。

（2）設(shè)計(jì)原則

要求隧道結(jié)構(gòu)有足夠的延性或變形能力來吸收由于地震作用而施加于其上的變形。10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

4.縱向抗震計(jì)算方法

4.2.BART隧道抗震設(shè)計(jì)法（縱向）

（3）水平方向振動(dòng)引起的最大縱向變形當(dāng)隧道位于較硬地層中，則隧道襯砌結(jié)構(gòu)可考慮為自由變形結(jié)構(gòu)（如同沒有地下結(jié)構(gòu)物時(shí)的地層位移）。出縱向水平穹曲和伸縮變形合成造成的最大應(yīng)變?yōu)?/p>

當(dāng)

＜0.0001時(shí)，變形屬于彈性范圍，此時(shí)不需要特殊的抗震接頭；當(dāng)

＞0.0001時(shí)，就需要有特殊抗震措施，如采用柔性接縫，它應(yīng)能吸收掉數(shù)值上等于乘以接縫間距的變形量。10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

4.縱向抗震計(jì)算方法

4.3.節(jié)段長度試算法

將土與結(jié)構(gòu)相互作用作為準(zhǔn)靜態(tài)問題考慮，對不同剛度的結(jié)構(gòu)和土壤，以及各種節(jié)段長度的結(jié)構(gòu)，提供決淀最大彎矩和最大拉力的解。此法具有一個(gè)特點(diǎn)，可以用結(jié)構(gòu)節(jié)段長度來調(diào)整結(jié)構(gòu)縱軸應(yīng)變和應(yīng)力，故稱之為“節(jié)段長度試算法”。

常見的兩個(gè)計(jì)算模型有拉伸模型和彎曲模型。

10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

4.縱向抗震計(jì)算方法

4.4.質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型

該模型是田村重四郎和岡本舜三于1976年提出來的，用于東京港沉管隧道的抗震設(shè)計(jì)，主要是彌補(bǔ)BART系統(tǒng)沉管隧道抗震設(shè)計(jì)的不足，即BART系統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法只求出地震波傳播時(shí)地震波特性不變情況下沉管隧道中產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變，沒有考慮到沿沉管隧道軸向地基的不均勻性，而使地震力可能產(chǎn)生變化的情況。

10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

4.縱向抗震計(jì)算方法

4.4.質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型

10.4.3橫斷面抗震計(jì)算方法

4.縱向抗震計(jì)算方法

4.5.設(shè)計(jì)反應(yīng)譜法

此方法認(rèn)為地震時(shí)結(jié)構(gòu)的位移至多等于周圍地層的位移，從土壤到結(jié)構(gòu)的“位移傳遞比”取決于土壤和結(jié)構(gòu)的剛度。所以，如果地震時(shí)地層中位移分布和位移傳遞比已知，則地震中結(jié)構(gòu)變形形狀即可求得，于是抗震結(jié)構(gòu)就可以設(shè)計(jì)了。這一方法提供了上限設(shè)計(jì)的可能性。

設(shè)計(jì)譜方法采取的假定是:①假定周圍土體不破壞；②譜根據(jù)強(qiáng)地震運(yùn)動(dòng)的加速度記錄算出，這個(gè)加速度記錄假定是一個(gè)以恒定速度水平傳播的假想波的記錄；③通過把隧道作為彈性介質(zhì)中的梁這一靜態(tài)處理來計(jì)算位移傳遞比。

10.5地下結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施10.5.1現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施

（1）地鐵車站和出人口通道可設(shè)置柔性誘導(dǎo)縫，但應(yīng)驗(yàn)算接頭可能發(fā)生的相對變形，避免地震時(shí)脫開和斷裂。

（2）加固處理地基，更換部分軟弱土或設(shè)置樁基礎(chǔ)深入穩(wěn)定土層，消除地下結(jié)構(gòu)的地下管道的不均勻沉陷。

橫向框架應(yīng)設(shè)置抗震構(gòu)造措施，縱向框架僅在與端墻連接處配置抗震構(gòu)造措施。10.5地下結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施10.5.1現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施

框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施應(yīng)符合下列要求：

（1）柱軸壓比不應(yīng)超過0.9,當(dāng)采取特殊措施后的增加值見《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)；

（2）柱的縱向鋼筋配置應(yīng)符合下列要求：

1）宜對稱配置，柱的總配筋率不應(yīng)大于5%；

2）截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm；