广州地铁设计研究院有限公司 广东省广州市 510000
摘要：当前我国还没有健全的地铁等地下结构抗震分析方法和抗震设计标准。本文首先总结了我国地铁等地下工程结构抗震分析和设计的现状，然后针对地铁设计中的几个核心问题展开分析，最后针对问题提出了解决的对策，希望这些问题的分析和讨论能够帮助到我国地铁工程饥饿哦股设计未来的发展。
关键词：地铁；抗震设计；地下结构
前言
随着我国社会经济的发展，各地对于城市建设的工作也变得越来越规范，而城市交通的压力也因此变得越来越大，地铁以快速、高效、便捷等特点自然成为各大城市的首选，直到当前，我国也已经进入了地铁建设的黄金期。所以，有关部门一定要改变传统的思想，即要认识到地铁工程就是城市的生命线工程，而地铁工程的抗震问题自然是城市抗震的主要环节。
1、结构和土相互作用的分析模型
当发生地震作用时，地铁等地下工程结构和土就会出现非线性、弹塑性等特点，即两者之间的接触就会出现局部脱离的状态，所以相关人员在建立结构和土相互作用模型时，其一定要考虑到结构材料的非线性，结构和地基接触的非线性等等，这是非常有必要的[1]。当前，我国对于常用的非线性研究已经非常的完善，但在实际施工中如何应用却还要展开更进一步的研究。地铁等地下工程结构非常容易受到周围地基地震反应的影响，因为在地震作用时，地铁周围的土会直接对地铁的结构造成影响，所以如何在分析模型中体现地铁地基的静力作用是一个比较核心的问题。从当前的情况来看，边界模型是不适合使用到地下结构的，因为是非常有必要发展一种静力分析和动力分析都能适用的人工边界。
2、结构的地震破坏模式及抗震能力的评估
如今最常用的动力时程分析方法比较适合分析地铁等一些地下工程结构，但是该方法在评估地下工程结构的承载力极限和抗震设计时，其会出现很多不稳定的因素。而地面建筑结构则是利用验算结构在地震作用下来展开抗震评估的，所以从整体的结构来看，计算结构在地震作用下的弹塑性变形是非常重要的，因为该分析方法对地震反应进行计算时，其整体的数据量是非常大的，并且时的地震波影响也很强，因此在应用时就会存在一定的困难[2]。
其次，地下结构和地上结构不同的是，地铁等地下工程结构很容易受到周围地基的约束，因为当地下结构在发生变形时，其局部就会产生出很大的内力，所以是不能把地上结构的极限标准应用到地下结构的。而相关人员在总结地下工程结构在受到地震作用内力变形规律时，一定要更进一步的展开理论分析和实验研究，这样才能了解到地下结构的特点，让整体的地铁等地下工程结构抗震设计变得更合理。
3、地震破坏形式及设计对策
抗震计算分析工作非常的复杂，并且整个流程也非常的繁琐，但我国现有的理论也还不是很完善。从地下的整体结构来分析可以得到，其处理常见的地震力之外还有荷载、地基变形产生的力等，这些情况都会根据地质情况的不同而出现不同程度的影响，并且地下结构和周围介质的刚度也有一定的区别，因此其周围的波场便很难确定。上述的各项因素都会对地震力计算的准确度造成一定的影响，所以在进行抗震设计时，相关人员还需要从现有的震害中找到规律，这样才能让设计变得更规范。
3.1汶川大地震
在2008年时，我国四川汶川发生了8级大地震，而距离汶川有70km左右的成都也受到了一定的影响，即少部分的房屋出现了不同大小的裂痕，但是对那些主体结构大致完工的18个车站却没有造成什么影响。从这里也不难看出，如果抗震设防烈度不高时，其地铁车站的截面和内力是由非地震工况来决定的，即在整个过程中并没有起到控制的效果，所以在地震中还是会有个别站点出现不同程度的裂缝。
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3.2某车站侧墙竖向裂缝
某地区地铁站的地下一层侧墙出现竖向裂缝，其裂缝的宽有0.1-0.5mm.长度大约在1.2-5.0m，并且裂缝中还出现了渗水[3]。问题的原因主要是因为地铁车站较长，所以车站的纵向结构会因为地质等原因而出现不同大小的应力和应变，所以在施工时其车站的地质比较复杂，特别是在软弱地层的厚度不均匀时，施工单位则需要增加纵向构造钢筋的配筋率。
3.3阪神大地震
为了减小支撑柱对地铁车站的美观，如今大部分地区的地铁车站支撑柱截面都非常的小，其柱轴压会比传统的更贴近规范限值，但是却没有使用民用建筑中的强柱弱梁原则。其次，在施工时还会出现这样的情况，即梁柱节点区没有按照强度等级来浇筑混凝土，所以在发生地震时，其就会成为抗震薄弱构件。例如：地震对地铁车站影响最大的就是日本的阪神大地震了，该地震的规模为7.3级，震中距离神户市大约有23km，但神户市的车站还是遭受到了严重的损坏，而车站柱子损坏最严重的部位并不是那些竖向荷载大的柱，主要都是那些覆土较小的柱子。所以，相关人员在设计中柱截面时不能太小，如果只进行了静力计算，那就应该在计算结果上加大柱子的截面，这样才能减小柱子先被损坏的可能，从而提升自身的安全性。
4、地铁结构的抗震构造措施
现阶段我国对于地下工程结构的抗震设计还没有一个统一的标准。有人认为在进行地下结构和地上结构一起施工时，其才需要根据地面结构来进行抗震措施，如果只有地下机构时，地下结构会受到很强的地基约束，因此地震作用是不会出现交变内力的，所以也不需要展开抗震构造设计。但另一种观点却这样认为，地下工程结构需要根据地面民用建筑的抗震构造来进行设计等。从另一个角度来看，上述两者的观点都不是很全面，因为地下结构和地上结构还是有一定区别的，所以是不但无视地震对地下结构造成的破坏。其应该根据不同的施工方法来分析出地下结构的地震破坏特点，然后展开针对性的构造设计，目的是为了提高整体的耗能能力。增加结构的整体延性。
5、地铁等地下结构穿越地震断层时的设计和施工
我国在早期出台的《建筑抗震设计规范》里就有提到，其要求建筑物的选址必须要避开地震断层，目的是为了预防地震时对整体的结构造成破坏，这一要求对于地面建筑施工来说是可行的，但对于地铁等地下工程来说，打穿地震断层是无法避免的一件事[4]。当前，我国也有针对地下管道、地理埋线等方面的抗震研究，但对于地下工程结构的研究却很少，随着我国各大城市展开的地震断层勘察和掌握，有关人员必须要根据地震活动的特点来进行抗震设计，这样才能保障整体结构的安全。
6、结论
综上所述，由于地铁地下工程结构的造价成本非常高，并且施工的周期也非常长，因此其可以算是生命线工程，因为一旦发生破坏时，其造成的损失将会非常严重，不但会导致经济方面的损失，而且修复起来也非常的困难。随着我国地铁建设的逐渐兴起，有关部门必须要对地铁等地下工程结构的抗震分析方法和结构进行创新和完善，要大量的开展地下工程的抗震实验研究，即利用各类数值来进行模拟和分析，这样才能体现出工程的应用价值。
参考文献
[1]马险峰.地下结构的震害研究[D].上海:同济大学,2015（07）：103-106.
[2]董鹏,周健.土与结构相互作用下的地下建筑物动力可靠性分析[J].建筑结构学报,2004（04）：245-247.
[3]毕继红,张鸿,邓芃.基于耦合分析法的地铁隧道抗震研究[J].岩土力学,2003（03）：114-117.
[4]施仲衡,王元湘.关于地铁工程抗震设计的若干问题[R].北京:北京城建设计研究院,2002（07）：301-304.
论文作者:陈鹏飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
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