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城市建筑结构“抗震 URBANISM AND ARCHITECTURE STRUCTUREASEISMATIC
地下结构抗震分析及设计初探
刘坚
摘要]一般的建筑结构抗震设计认为,地下结构受地震工程地下三层的底部梁截面大约为1m×0.9m的尺梁柱轴成力值最大,即1.31MPa。每一层的柱剪力
力作用甚微,采取抗震构造措施即可。本文通过使用す。简化地下一层顶部中间四跨钢管混凝十板为钢自内向外,不存在规律性,剪应力最大的是地下层
MTDAS/(Gen软件,对某地下空间工程建立了二维有限元模
混凝十组合界面,外包混凝十截面为1m×0.9m顶班柱上端,即0.25MPa。中间四跨的梁柱节点位
型,采用弹性边界元分析了结构的抗震性能,同时与没有的尺寸,空心钢管尺す是0.6m×0.01m,使用Q390B置组合应力值最大,应力值是3,47MIPa。
采用弹性边界元的同一结构进行了比较,得出十分有必要型号的钢材、C35强度等级的混凝士
对地下结构进行抗震计算
二、 MID AS/GEN建模
1.模型的构建
关键词]地下结构抗震设计分析有限元蝉性边界比较
采用 MIDAS/Gcen软件,以考虑、不考虑土对结
树的作用为条件建立两种二.维结构模型。选抒40
多年以来,人们普遄认为地震力对地下结构的弹簧単元作用于土体结构,所选土弹簧有横向与竖
作用力要比地上结构小的多。然而日本阪神大地震向两神。根据梁单元将模型柱与梁输入进去,根据
对地下结构造成的巨大破坏给人们敲响了警御,人刚性连接对每个柱底部的支座与梁杜加以考虑。把
们遂渐认识到了対地下结构抗震性能的重要性
空心钢管混凝士根据相同的长度划分成10个单元,
与地上结构不同,地下结构周围分布着许多十剩下的梁柱均按照相同的长度別分为20个单元,模
体,这些十体约東着地下结构。当发生地震时,地型单元总计1380
下结构会和十.之间会发生相互作用,这与地前结构
2.计算十弹簧刚度
们着显著的差异。因此,在地下结构抗震设计和地
依照工程场地建设的工程地质条件,可将n的
响应分析中,土和地下结构相互作用的河题一直值定为15kVm。因为bn=lm,而且各单元长度
图2基于地震力的结构最大组合应力云图
是焦点。在士与结构相互作用问题的研究中,如何为a,所以土弾刚度k可通过公式计算获得。
五、结果分析
模拟地震作用过程,以更好地反应出地下结构周围三、反应谱法荷载工况分析
在受到地震力的作用下,地下结构分析考虑或
土体对其反应所产生的影响是核心。为此,木研究
抗震设计参数
者不考虑土作用,其构件应力差异性都比较显著,
选择 MIDAS/Gen软件,创建了某地下空间工程的
该建筑场地为11类,设置工程抗震方烈度为尤其是边性的差异更为显著。对于轴应力,若考虑
维有限尤模型,将弹性边界设置在地下结构周边来7°,地震加速度为0.10g,抗震设防为7°,对地土作用为⊥.3MPa,若术考虑土作用为1.2MPea
模拟土体。依照规范反应谱法,探究了影响地下结震进行分组为第1组。
其最大变化率为8.26%:対于剪应力,若考虑土作
构受十体的相关因素。
2.反应谱法荷载工況
用为0.25MIPa,若未考虑土作用为0.15MPa,其最
在选择 MIDAS/Gen软件对地下建筑结构建模进
木研究只考虑X方向的反应谱分析荷载工況,大变化率为66.7%:対于最大組合应力,若考虑十
行研究过程中,模拟结构周边的十体主要通过应用在明确反应铺方面,根据《建筑抗震设计規范》实作用为3.47MIPa,若未考虑士作用为3.68MPa,其
软件内置的“弹性连接”边界条件,并用于十体刚施,并依据场地实际条件来确定。
最大变化率为5.7%。
度一致的弹性边界元实现。同时和结构一同发挥作四、计算结果
六、结语
用,确保能够有效实施地下结构动力时程分析与反
1.地農作用下的结构应力
由上述分析可知,考点与不考虑土对结构的作
应谱分析
方向地震力作用的结构应力云图见图1。受X用是不同的。因此,在进行抗震设计时,地下建筑
工程简介
方向地震力作影响,第4跨梁柱外端接点位置的与地上建筑应区别对待,重视地下结枃的抗震性能。
本研究所选抔的为某地下建筑工程规划高达梁柱轴应力为最大值,即1.21MPa。地下ム1边柱参考文献
35亿人民币的总投金额,39万m的建筑面积,地应力值最大,即0.15Ma。中四跨的梁杜节点位L?刘晶波,李彬.地铁地下结构抗震分析及设计中
面设施包括文化艺术广场与中央广场等。工程主体置组合应力值最大,应力值是3.68MPa
的儿个关键问题LJ」.土木工程学报,2006(6):
建筑为全埋式地下室范,多数为地下二层,只有
106-110
部分为地下三.层,地下一层的目的主要是为了配
[2]刘品波,刘祥庆,李彬.地下结构抗震分析与设
合该区域的轨道交通,同时创设线路区间和站台。
计的 Pushover分析方法[T.十木工程学报,
该工程的底板面结构标高在-19.10~-21.97m,地
2008(4):73-80.
下二层基本上州作停车,该工程的地面标高为
「31刘品波,李彬,刘祥庆.地下结构抗震设计中的
12.00m,而地下一広基本上用作下沉广场与商铺
力弹塑性分析方法「1.土木工程学报,
其底板面结构的标高大约为7.25m。工程地面主要
007(7):6i876.
是市民广场,一部分用于下沉式广场。也就是说,
L4」刘晶波,刘祥庆,萨颖亮.地下结构抗震分析与
该区域城建高程系标高大约为9m
设计的 Pushover方法近用性研究L」.工程力
基于该地下工稈具体结构,所选标准面地下三
学,2009(1):49-57
层。其中地下一层高度为6.2m,地下层2高4.8m
(作者单位:广州地铁设计研究院有限公司
地下层3高7.2m,梁跨度8.1m,首层中间四跨
510000)
图1基于地震力的最大组合应力云图
为使于建模,本研究简化该工程为二维梁柱体
2.静力作用下的结构应力
系,工程地下ーム底部梁与左右側梁为1m×0.6m,
X方向地震力作用的结构应力云图见图2。受X
而地下二层底部梁截面的尺寸大约在1m×0.35m,方向地震力作用影啊,第4跨梁杜外端接点位置的