建筑结构抗震设计第11章地下建筑抗震设计课件.ppt
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- 建筑结构 抗震 设计 11 地下 建筑 课件
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1、建筑结构抗震设计第11章 地下建筑抗震设计11.1概述概述1995年日本阪神年日本阪神7.2级地震级地震,神户市大开地铁车站中柱神户市大开地铁车站中柱震损震损2008年汶川年汶川8.0 级级地震中,都汶公路地震中,都汶公路龙洞子隧道发生较严重损坏龙洞子隧道发生较严重损坏龙洞子隧道龙洞子隧道拱顶二衬塌落拱顶二衬塌落龙洞子隧道龙洞子隧道左洞环向剪切破坏带左洞环向剪切破坏带11.211.2地下建筑的震害特点地下建筑的震害特点(一)(一)地下建筑的地震反应特点地下建筑的地震反应特点地震反应地震反应地下建筑地下建筑地面建筑地面建筑 周围有围岩等介质约束周围有围岩等介质约束结构结构需需受受土压力、地应力、
2、地下水左右力、结土压力、地应力、地下水左右力、结构衬砌力等作用构衬砌力等作用力及其环境与地面工程不同力及其环境与地面工程不同地震作用下振动特性地震作用下振动特性与埋置地层的反应相关性与埋置地层的反应相关性较大较大无无围岩等介质约束围岩等介质约束,通过基础与地基连接,通过基础与地基连接需考虑风、雪荷载,梁、柱、板为主要传力构件需考虑风、雪荷载,梁、柱、板为主要传力构件地震作用下振动特性地震作用下振动特性与地面结构材料及几何形态与地面结构材料及几何形态相关性大相关性大 对对地下建筑来说地下建筑来说,地震反应起主要作用的因素是地基的运动特地震反应起主要作用的因素是地基的运动特性,结构形状的改变对地震
3、反应的影响相对较小性,结构形状的改变对地震反应的影响相对较小。(一)(一)地下建筑的地震反应特点地下建筑的地震反应特点在地震作用下,地下建筑振动特性主要体现在在地震作用下,地下建筑振动特性主要体现在:反应特点反应特点地下建筑地下建筑地地面面建筑建筑说明说明1自振特性自振特性不明显不明显低阶震型较明显低阶震型较明显地地下建筑结构的振动变形受周围地基土壤下建筑结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用明显的约束作用明显2地基震动地基震动影响较小影响较小有较大扰动有较大扰动根据工程波动理论,地下建筑上部场地为根据工程波动理论,地下建筑上部场地为自由场自由场3地震波入射地震波入射方向方向影响较大影响较大影
4、响较小影响较小地下建筑随地震入射播大小及较大变化地下建筑随地震入射播大小及较大变化地地下结构各点的变形和应力可能发生较大下结构各点的变形和应力可能发生较大4结构结构各点相各点相位差位差十分明显十分明显影响不大影响不大5与地震加速与地震加速度大小关系度大小关系不明显不明显衡量地震动反应衡量地震动反应的重要因素的重要因素地下建筑地震反应与地下建筑地震反应与岩土介质在地震作用岩土介质在地震作用下的变形或应变大小的关系密切下的变形或应变大小的关系密切6埋深变化埋深变化不明显不明显影响地震反应影响地震反应7土土-结相互作结相互作用用地基地震地基地震动影响动影响大大自振特性影响自振特性影响大大 根据震害调
5、查,地下建筑结构破坏的主要根据震害调查,地下建筑结构破坏的主要点有:点有:地质条件较大变化区域容易发生破坏地质条件较大变化区域容易发生破坏;软弱土层中的地下工程软弱土层中的地下工程地震地震破坏大破坏大;上部覆盖土层越厚,破坏越轻上部覆盖土层越厚,破坏越轻;衬砌厚度大的破坏的几率衬砌厚度大的破坏的几率相对大;相对大;形状形状、刚度发生变化部位易破坏,洞口常受地震破坏刚度发生变化部位易破坏,洞口常受地震破坏;对称结构发生破坏的程度要比非对称结构轻。对称结构发生破坏的程度要比非对称结构轻。(二)(二)地下建筑的抗震性能及震害地下建筑的抗震性能及震害1)1)地下车库地下车库 震害形式:震害形式:主体结
6、构与吸排气塔、楼梯间等部位的连主体结构与吸排气塔、楼梯间等部位的连接处出现了混凝土的剥落和裂缝。接处出现了混凝土的剥落和裂缝。震害原因:震害原因:主要是由于连接部位的主体结构与吸排气主要是由于连接部位的主体结构与吸排气塔、楼梯间的刚度差异造成了不同的动态反应,从而在连接塔、楼梯间的刚度差异造成了不同的动态反应,从而在连接处发生了相对位移。处发生了相对位移。2)2)过街通道过街通道 震害形式:震害形式:破坏主要是与电气、空调、给水排水和防灾设备破坏主要是与电气、空调、给水排水和防灾设备有关的破坏有关的破坏。主体结构罕有破坏。主体结构罕有破坏。3)3)城市地下空间综合体城市地下空间综合体 震害形式
7、:震害形式:主要为中柱破坏主要为中柱破坏(地铁车站)(地铁车站),结构主体受损相,结构主体受损相对较小。对较小。11.3 11.3 地下地下建筑抗震设计的一般规定建筑抗震设计的一般规定(一)(一)适用范围适用范围 单建式地下建筑单建式地下建筑:地下车库、过街通道、地下变电站和地地下车库、过街通道、地下变电站和地下空间综合体等下空间综合体等;附建式地下建筑附建式地下建筑:抗震抗震性能要求通常与地面建筑一致。性能要求通常与地面建筑一致。(二)(二)抗震设防目标抗震设防目标 单建式单建式钢筋混凝土地下建筑结构的抗震等级钢筋混凝土地下建筑结构的抗震等级,略高略高于高层建筑的地下室于高层建筑的地下室。1
8、 1)丙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级丙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级:6 6、7 7度时不应低于四级度时不应低于四级;8 8、9 9度时不宜低于三级度时不宜低于三级;2 2)乙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级乙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级:6 6、7 7度时不宜低于三级度时不宜低于三级;8 8、9 9度时不宜低于二级。度时不宜低于二级。(三)(三)地下建筑的规则性及优化选型地下建筑的规则性及优化选型1 1)地下建筑抗震设计方案地下建筑抗震设计方案:根据根据建筑抗震设防类别、抗震建筑抗震设防类别、抗震 设防烈度、场地条件、地下建筑使用要求设防烈度、场地条件、地下建筑使用要求等条件进行综等条件进
9、行综 合分析对比后确定。合分析对比后确定。2 2)地下建筑建筑布置地下建筑建筑布置:力求简单、对称、规则、平顺,横剖面的形力求简单、对称、规则、平顺,横剖面的形状和构造不宜沿纵向突变。状和构造不宜沿纵向突变。3 3)地下建筑结构设计应具有地下建筑结构设计应具有等强度等强度的概念。的概念。(四)(四)地下建筑的场地要求地下建筑的场地要求1 1)单建式地下建筑宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。单建式地下建筑宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。2 2)处于软弱土、液化土或断层破碎带等不利地段时,应分析其对结处于软弱土、液化土或断层破碎带等不利地段时,应分析其对结构抗震稳定性的影响,采取相应措施。构抗震
10、稳定性的影响,采取相应措施。3 3)位于岩石中的地下建筑,其出入口通道两侧的边坡和洞口仰坡,位于岩石中的地下建筑,其出入口通道两侧的边坡和洞口仰坡,应依据地形、地质条件选用合理的口部结构类型,提高其抗震稳应依据地形、地质条件选用合理的口部结构类型,提高其抗震稳定性。定性。11.4 11.4 地下建筑的抗震计算地下建筑的抗震计算(一)(一)可不进行抗震计算分析的范围可不进行抗震计算分析的范围 采取了抗震措施的下列地下建筑,可不进行地震作用计算:采取了抗震措施的下列地下建筑,可不进行地震作用计算:1)71)7度度、类场地的丙类地下建筑。类场地的丙类地下建筑。2)82)8度度(0.20g)(0.20
11、g)、类场地时,不超过类场地时,不超过2 2层、体型规则的中小跨度层、体型规则的中小跨度丙类地下建筑。丙类地下建筑。(二)(二)计算模型和设计参数的选取计算模型和设计参数的选取1)1)周围土层的模拟周围土层的模拟应能较准确地反映周围挡土结构和内部各构件的实际受力状况;应能较准确地反映周围挡土结构和内部各构件的实际受力状况;与周围挡土结构完全分离的内部结构,则可采用与地上建筑同样与周围挡土结构完全分离的内部结构,则可采用与地上建筑同样的计算模型。的计算模型。2)2)结构模型的选取结构模型的选取 平面应变分析模型平面应变分析模型:地层分布均匀、规则且具有对称轴地层分布均匀、规则且具有对称轴 的纵向
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