94 施工技术 第39卷
结构形式、复杂地质条件的影响，可以应用于地铁等地实际上对于深埋地下结构，地震加速度在深度方向的
下结构的抗震分析与设计中。
分布往往与地表面加速度有较大差别。
2.6地下结构Pushover分析方法[4] 2）假设上覆土层惯性力全部作用在结构上，与实
刘晶波、李彬等在借鉴目前常见地下结构静力分际不符。
析方法与地上结构Pushover分析方法的基础上，发展 3)主动侧向土压力增量的计算中土的力学指标采
了地下结构Pushover分析方法。
该方法通过附加自由月 用静力状态指标，并且忽略了侧墙与土层之间的摩擦
场模型的变形来控制地震动输入强度。
作用。
采用该方法进行地下结构横向地震反应计算时， 4）忽略了土层刚度对结构变形等的限制。
界条件，如图7所示。
1)该方法忽略了地震作用下结构存在对土层变形
PGRD 的影响，忽略结构和周围土层因为刚度不同存在的变
形协调相互作用。
2）将结构在地震作用下所受的荷载等效为作用在
侧墙的集中力或三角形分布力，形式过于简单。
土-结构有限元模型附加自由场模型 3.3土-结构相互作用系数法
图7带有附加自由场的土-结构有限元模型 1)该方法在计算土-结构相互作用系数时只考虑
Fig. 7Finite element model of soil-strueture 结构-土柔度比，而忽略了结构埋深、结构尺寸以及地
system with additional free fleld 震波类型等的影响。
自由场反应中地面与基岩间的峰值相对位移称为 2)地震荷载形式过于简单。
地面峰值相对位移（PGRD）。
文献[17]～[19]已证3.4反应位移法
明：相对于设计地震动加速度PGA，PGRD更适合作为 1)该方法用地基弹簧来模拟土-结构的相互作用，
地下结构抗震分析的设计地震动参数。
但地基弹簧的刚度值难于准确确定，而地基弹簧刚度
选定N条具有相同峰值加速度PGA的地震波，采 值的变化对于结构内力的计算结果有很大的影响。
用一维土层地震反应分析方法计算自由场在每条地震 2)计算模型中地基弹簧之间互不相关，土体自身
波作用下的地震反应，求得N个PGRD值，由此可以得的相互作用无法体现，造成土体对结构四周接触面的
到PGRD的期望值或有一定保证率的设计用PGRD荷载分布有误差，尤其与土相连的结构角部的应力畸
值，从而可以将设计地震动加速度PGA与地面峰值相变不能得到体现。
对位移PGRD联系起来。
这一PGRD值可作为地下结 3.5反应加速度法
构Pushover分析方法的目标位移。
不考虑结构存在对自由场地震反应的影响，将自
采用该方法进行计算时，对带有附加自由场的土、 由场地震反应直接施加到土-结构模型中作为地震荷
结构有限元模型逐步施加倒三角水平惯性加速度，直 载。
至附加自由场模型达到目标位移（PCRD）。
此时的结 3.6地下结构Pushover分析方法
构反应即为地震作用下的结构地震反应。
施加的倒三角形荷载形式在土层条件复杂时与实
该方法在反应加速度法的基础上，对设计地震动际地震反应有所区别。
参数进行了改进，地震荷载的施加更为方便。
通过对4结语
比研究，初步证明了地下结构Pushover分析方法具有 1)地震系数法忽略了土层刚度对结构变形的控
良好的模拟精度与可靠性。
制，且惯性加速度的取值过于粗糙，会引起较大计算误
3简化条件及误差分析 差；该方法仅在结构刚度与土层刚度符合某种关系时
由于各简化方法中都采用一定的假设条件，无法 才能得到较高精度的计算结果。
全面考虑介质中各种非线性、复杂的结构几何形状以 2)自由场变形法、土-结构相互作用系数法和反应
及边界条件等因素的影响，因此计算精度受到影响。
位移法都体现了地下结构在地震时的反应取决于周围
以下根据各方法采用的假设和简化条件，分析误差来地层的运动，但前两种方法中地震荷载形式过于简单，
源。
且自由场变形法没有考虑到结构与土层之间的刚度
3.1地震系数法 差，误差相对较大，反应位移法中弹簧系数的选取会引
1)假设结构各部分与地表面有相同的地震动，而 起较大的误差。
万方数据
2010 No.6 刘晶波等：地下结构横截面抗震设计分析方法综述 95
3)反应加速度法和地下结构Pushover分析方法采 [11]川岛一盘，地下构筑物の耐震设计[M].日本：鹿岛出版会，
用土-结构相互作用模型，能直接反映土-结构相互作 1994.
Kazuhiko Kawashima. Seismic design f underground struetures
用，且施加的水平惯性体积力能反映地震作用下地下
[M}. Jap...
