高层建筑地下室结构的抗震设计
高层建筑地下室结构的抗震设计
【摘要】本文首先对常见的几种主要的地下结构抗震设计方法进行介绍,进而对地下室对于高层建筑埋深问题的重要作用进行分析,从而从结构上对设计技术进行分类介绍,以便更好地对高层建筑地下室结构的抗震设计进行阐述。
【关键词】高层建筑;地下室;结构设计;抗震
一、前言
随着各类高层建筑的不断建设,人们对于高层建筑的抗震设计更加关注,而要想保障整个建筑的抗震能力,就必须从地下室结构设计上入手,进而提高整栋建筑的抗震能力。
二、几种主要的地下结构抗震设计方法
1.静力法
把地震作用当作等效的静力荷载进行抗震计算。它通常应用于地下管线、洞道的横截面抗震设计,它把地震时的土压力和结构物以及结构物以上覆土层作为外力考虑。这种方法的缺陷在于没有考虑土层与结构各自的振动特性及其相互间的关系。
2.反应位移法
70 年代,日本学者从地震观测入手, 提出了地下线状结构抗震设计的反应位移法。其基本原理就是用弹性地基梁来模拟地下现状结构,把地震时地基的位移当作已知条件作用在弹性地基上,以求解在梁上产生的应力和变形,从而计算地下结构( 隧洞、管道、竖井等)地震反应,公式可以简化为拟静力计算公式,K{U} = Ks{Ug} 。式中的矩阵K 包括地下结构的刚度Kt 和地基抗力Ks。本方法的关键是确定地基变位{Ug} 和抗力系数Ks,通常将Ks 取为对角阵,则Ks 相当于文科尔弹簧常数或地基土介质的弹簧常数。这种方法的理论基础是基于地震时支配地下结构地震反应的地基变形而不是结构物的惯性力。近年来,大多数地下结构,尤其是地下管线都把这种方法作为其抗震设计方法。但是,这种方法把不规则地震波的传播看作为同一周期和同一方向的地震波,从而与实际相去甚远;另外该法只适用于线形地下结构的抗震研究,用于大断面地下结构的抗震分析时需要进一步探讨、完善和修改。
3.动力反应分析法
主要适用于结构物形状和地质条件比较复杂时的地下结构抗震反应分析。它是采用有限元理论,将地震记录直接输入结构模型求得结构的动力反应。这种方法不仅可以求得结构受地震作用时反应的最大值,而且也可以观察到结构反应的全过程,同时也使结构的弹塑性反应分析成为可能。动力反应分析法又可细分为