江西省化学工业设计院 江西南昌 330000
摘要：随着国内经济的快速发展，各项科学技术在实验的过程中，都取得较大成果。在很多方面推动人类文明进步的同时，引发了一系列相关的问题，比如人口的急速加剧、环境的不断恶化、资源短缺等等，这一系列的问题间接或直接的引发地震、海啸、全球气温变暖、土地沙漠化等灾害的发生。充分利用城市的地下空间来缓解日益严峻的土地资源问题，成为国家对城市基础设施现代化的有效途径。因此，加强地下建筑结构的抗震程度，成为国家和社会相关科研学者关注的焦点之一。
关键词：地下框架结构；抗震研究；策略；
近些年来，随着全球人口加剧增长，致使全球气温变暖、地震频发的自然灾害的产生。目前，充分利用城市地下空间成为全球城市发展的的重心，而地震又是自然界中经常出现的自然灾害，随着地下空间和结构的不断开发利用，地下结构的数量和规模的构建之间存在的矛盾愈发升级，逐渐引发出很多类型的震害，因此，注重地下框架结构抗震能力设计，降低地震对建筑的危害成为国内城市基础设施发展的重要途径之一，是国家走可持续发展道路的重要基石。
一、加强地下框架结构抗震度的必要性
地下建筑对于自然界中的各种灾害在一定程度上具备较强的防护能力，尤其在抗震、防火、防毒、防风、防洪等方面的作用尤为显著，比地面建筑的生存更具有优势。地下建筑和地面建筑相比，地下建筑具有较好抗震性能，其表现在一下几个方面：在地震波水平力的作用下，地面建筑的上部分随着地震震动而产生横向振动，建筑的高度越高，振动的幅度就越大，更容易扩大震害的程度，而地下建筑的周围被岩石和土质包围，限制地下建筑产生位移的可能，无法为地下建筑结构提供有限的地震抗力，因此，地下建筑的破坏程度较轻于地面建筑[1]。
另外，地震发生时，其地震波是由地表传播、扩散，所以震源距离地表越近，地震的强度和烈度越强，根据国内相关调查表明，当地表的震度达11度时，450米深处的地震烈度已降为7度，由此可见，地下建筑埋设深度越深，抗震性能越高，在一定程度上保障地下框架建筑的稳定性和人员的安全性。
二、地震对地下建筑结构造成的危害
（一）震害的实际评价案例
地下建筑对于地震等自然灾害具有非常强的抵御能力和保护能力。国内目前地下框架结构建筑多为钢筋混凝土浇灌，在一定程度上增加地下建筑结构对地震的抗震能力，上个世纪70年代唐山地震的震害资料中，地面建筑多数损毁，但是地下室、人防地道、坑道等地下结构大都完好，从中可以看出，当地面建筑大部分损毁甚至是坍塌时，地下建筑的抗震强度使多么令人震惊。
历史上曾多次出现地下结构在地震中受到不同程度破坏的案例。比如：1906年美国旧金山8.3级大地震，据震后统计，三条输水管道和两座隧道遭到严重破坏，致使美国消防水源中断，无法对灾后重建工作提供有效的人力、物力支持。1923年日本关东7.9级大地震，由于震源很浅，导致116座铁路隧道有82座受到破坏，甚至坍塌，致使不能使用。1930年日本伊豆发生7.0级地震，使一坐正在修建中的隧道的排水洞在穿越断层处发生水平错位，致使主隧道内多处发生裂缝和坍塌[2]。根据已有案例和资料表明：
①在同等环境、地质的条件下，跨度小于5m的地下结构的抗震能力一般可比地面建筑物高出2～3个烈度等级；
②框架柱是地下框架结构最薄弱的部位，属于脆性破坏，是最先遭受地震破坏的环节，致使框架柱失去承载能力导致顶板被压塌。
③国内出台的《建筑抗震设计规范》中明确指出结构的弹性和弹塑性层间位移角限值（分别为1/550和1/500）。
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④由于地震对地下结构稳定的影响，实际上是结构对地震波能量吸收的多少，而应力有效值能较好地反映这一情况。
（二）震害的特征
根据相关数据调查显示，强震持时是地下结构破坏程度的重要影响因素。在地震强度和震中距基本相同的情况下，地下结构的震害程度随着地面峰值加速程度和地面峰值速度大小决定的。地下结构的地震破坏程度一般比地面结构轻，而建筑深埋程度越深，越不容易受到破坏，比深埋程度较浅和地表建筑更能承受地震来带的破坏[3]。
以国内隧道施工为例，对于国内大多数地下隧道而言，采取提高衬砌和围岩的整体性可以有效提高隧道的抗震能力，大大减轻了地震对隧道造成的危害，在对称动荷载力的作用下，隧道结构也更为稳定，如果对衬砌加大厚度和刚度，忽略周围岩体，那么导致衬砌中产生过多的内力，不利于结构的稳定。在地震强度和震中距逐渐同时递增时，地下结构的震害程度的会紧跟着两者而起伏不定，由此导致地下隧道等地下结构可能会因震动强度发生严重破坏。
（三）地下框架结构的设计内容
①在国内一般的框架结构设计均包括：建筑结构的安全等级、建筑的设计实际应用寿命、建筑抗震能力的功能建设、防震设防的强度和建筑施工场地、钢筋混凝土结构的抗震等级、地基设计等级等方面。
②考虑框架结构地下环境和地貌等条件的影响、土层和承载力的程度和工程施工导致的不良反应和地基的冻结深度。
③框架结构在施工的过程中，受力钢筋混凝土的实际保护层的厚度，预先制定的应急方案和正式的地下结构施工图纸。
④地下建筑物应具备的防火、防水、防震减灾及耐久性等特性[4]。
三、强化框架结构地下建筑的抗震性能措施
（一）加强框架结构地下施工位置的选择
在进行框架地下建筑施工的过程中，要注意选址，首先要把地基位置放在平整度较为良好的位置，同时要确保远离断层处和裂缝处，防止建筑在施工的过程中，由于附近山坡或地面平整度较差的因素导致建筑地基不稳，影响框架结构地下建筑的整体抗震和抗自然灾害的效果。其次，在框架地下结构建筑施工的过程中，施工团队要尽可能的把地基深度深埋，进一步减小地震对地下建筑的危害，避免设置于风化程度高的岩层区域，以免发生塌陷和坍塌的事故发生。
最后，在施工条件允许的情况下，地下建筑应根据实际地形、地貌进行综合分析，以此作为施工基础，整理、整合一套预备施工方案，为暗挖施工提供有力条件和施工基础，在施工作业的过程中，严格控制建筑材料是否满足国家标准和抗震要求，框架柱及框架柱节点须选择有延性耗能特性的建筑材料，防止节点发生脆性破坏，以免造成施工单位修复结构时垮塌造成事故伤害。充分开发并利用地下空间，有助于城市空间实现立体式的建设，是国家实现城市现代化的必由之路，因此，建筑企业必须在地下施工的过程中，做到严格把关，严格控制钢筋混凝土结构所需的建筑材料，使地下建筑无论在抗震能力和使用年限上都同步提高，进一步推动国家建筑行业的健康发展[5]。
结束语：
国内目前阶段，针对框架式地下建筑的设计、施工的环节为建筑行业发展的主流趋势，更是国家走可持续发展道路的重要方向之一。根据相关地震资料显示，地震对建筑物的损坏不仅伤及国家发展之根本，国民的人身安全也同样面临巨大的危害，因此国家和社会相关主管部门应给予建筑结构更多的支持和关注，从而进一步提高国内建筑行业发展水平，推动建筑行业健康、顺利的发展。
参考文献：
[1]郑良平.地下建筑结构抗震性能分析与抗震简化计算方法探讨[D].重庆大学，2010.
[2]洪伟.框架式地下建筑结构抗震性能分析[J].江西建材，2015，18:11+19.
[3]王璐.地下建筑结构实用抗震分析方法研究[D].重庆大学，2011.
[4]曹翾.地下建筑结构抗震性能分析[D].重庆大学，2009.
[5]宋晓东.汶川地震中单塔单索面斜拉桥的地震反应分析[D].西南交通大学，2010.
论文作者:陈龙风
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/2
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