地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题

梁庆庆

摘要：地铁车站地下产品结构设计的重中之重是满足抗震要求。但在设计其抗震性能时，应充分考虑土-结构驱动力相互作用的分析方法等关键问题。此类问题以及相应的高效优化算法等，只有对以上问题进行重点考虑，才能保证地铁站地下结构的安全稳定。即使发生地震也不会造成明显的不良影响。

关键词：地铁地下结构;抗震;问题

引言

地铁作为重要的基础设施建设工程，其建设周期长，耗费资金量大，而且一旦完成，不宜进行大规模长时间的维修，因此，在设计时要做好质量管理工作，尤其是对其抗震等级特性的操作。由于高铁的建设，地下结构基本上受到了非常大的破坏。不仅地铁施工现场危害很大，对地铁站周边的建筑地基也是一个巨大的危害。一旦发生地震，地铁站周边的核心工程建筑很可能遭受更严重的破坏。因此，在设计方案时必须充分考虑这个问题。

1.结构和土相互作用的分析模型

在大地震的影响下，地铁车站等地下防水工程结构与土体将具有弹塑性和线性特性，相互接触时可能会发生局部移动和脱离。因此，在建立结构与土体相互作用的结构模型时，应考虑建筑原材料离散系统、结构与路基接触离散系统、近场路基与远场路基离散系统等。现阶段，对这类离散系统的单一科学研究早已完善，但如何在具体工程中开发和利用这一离散系统的科研成果，为地下防水工程结构等建立科学合理的分析方法。至于地铁站需要进一步商议。地铁站等地下结构受周围路基地震的影响。地震反射的破坏是非常明显的。当地震有效时，地铁站周围土体尤其是顶填土的受力效应对地铁站结构的影响不可忽视。分析方法反映了地铁车站路基基桩的作用，路基的半不合理因素也是一个很重要的问题。解决这一问题的关键是有效设定基桩人力限制的驱动力。但是，限流实体模型一般不太适合用于地下结构。有必要发展基桩分析和驱动力的趋势。分析可用的基础打桩力人力边界，立即输入边界上的地震数据，计算结构的地震灾害响应。

2.设计地铁结构中的问题

2.1 计算结构

地铁站的结构比较独特，通常都是大跨度的长条形，结构呈箱形。由于地铁车站一般都建在地下，如果不考虑涉及的区域和深基坑，那么在基本建设的情况下，地下排水管道就会受到伤害。一般地铁站不可能有高于3m的覆盖面，深基坑深度在15-20m中间。由于高铁的独特位置，地铁站的下部将承担压力的承载力，上部也将承担轿厢的承载力。地铁站的侧墙也有一定的承载能力。因此，在制定情况时，应考虑墙体、梁、板的厚度，以保证其能够承载较大的承载力。地铁车站的结构计算必须应用结构力学，因为地铁车站要承受很大的力，所以结构的制定必须有效。

2.1.1 计算横断面

这种方法是测量最多的方法，也是使用最多的方法。广泛应用的另一个原因是这种方法简单。虽然承载力成分不同，但这种方法也可以测量结构的内部强度。但是，这种计算方法有一个缺点，就是没有考虑板的弯曲刚度。按照要求，板厚与体积的相对高度的商应该在0.2到0.5之间，但很多地铁站的参考值不在这些区域。如果仍采用横截面法进行测量，则忽略竖向弯曲距离，在估计情况下增加弯曲距离，该位置未来的箍筋不足。

2.1.2 室内空间梁系计算方法。使用梁模块代替楼板和墙，并与特定的梁柱组合形成梁模块管理系统。将梁模块管理系统的承重功能放在连接点上，将有限元原理放在连接点上，对整个车架管理系统进行内部功率计算和分析。

2.2结构耐久性

地铁站应保持长期应用才能满足要求。因此，在设计地铁车站结构时，必须考虑耐久性。地铁站位于地表以下。浅的可达数米，深的可达数十米。而且越重越深，周围的二氧化碳和电对地铁站结构的危害就越大。要保证地铁站的结构经久耐用。有四个要素需要注意。首先是自然环境。地下的自然环境与地面不同。温度低，环境湿度高，二氧化碳高，地表水也很多。二是原料。地铁车站建设的原材料很多，但最基本的就是水泥混凝土、石材和混凝土。再次，结构，在地铁车站结构设计方案的情况下，应考虑缝隙及其基础的沉降。归根结底是工程建设。在地铁建设的时候，要保证其质量，在渐进式工程建设的情况下，需要进行相应的管理环节。在地铁车站建设的设计方案中，要特别注意结构中的变形，尤其是软基处理部分。此外，还对水泥混凝土的性能和建筑物钢筋的破坏程度进行了科学研究，以确保地铁站结构的耐久性。

3.地铁结构的抗震构造措施

现阶段，我国对地铁车站等地下防水工程结构构件的抗震结构对策尚无统一的认识和规范。有人认为，地下结构与地面结构一起建造时，需要按照道路结构的抗震结构方法进行设置。内部电源发生交替变化，地下单体结构无需制定抗震等级结构设计方案。另一种思想观点是，地铁车站等地下防水工程结构必须按照道路工业建筑的抗震结构方法进行设计。总的来说，这两种想法都不是全能的。地下结构不同于地上结构。然而，大地震对地下室结构的破坏也不容忽视。相反，应根据不同的作业方法和围岩标准进行计算。分析大地震作用下地下结构的破坏特征，制定有针对性的抗震结构设计方案。抗震等级结构是在发生大地震时提高結构整体抗震等级工作能力，提高结构延性的主要途径。在一定前提下，设置抗震等级的结构抗震措施比单独改进结构抗震规范更经济有效。地铁车站等地下防水工程结构的抗震结构应重点改善结构的不足，提高结构的能耗能力，提高结构的整体延性。

4.结束语

总的来说，需要对地铁车站地下结构抗震等级设计的关键问题进行分析。作为重大生命线工程，由于必要性，一旦被大地震摧毁，不仅会危及大家的日常生活，我国的财产损失对于交通运输也将特别大。现阶段，我国各大城市都在建设地铁站。这也是城市发展的主要表现。但是，我国缺乏相关信息的地铁地下结构抗震设计研究，这对未来地铁的使用比较不利，而正是如此，笔者才对其进行了研究。

参考文献

[1]刘晶波，王振宇，杜修力，杜义欣.波动问题中的三维时域粘弹性人工边界[J].工程力学，2005（6）.

[2]刘晶波，李彬，谷音.地铁盾构隧道地震反应分析[J].清华大学学报（自然科学版），2005（6）.

课题名称：2020-KJA04软土场地地铁车站结构地震反应分析。