14.3.1 地下钢筋混凝土框架结构构件的尺寸常大于同类地面结构的构件,但因使用功能不同的框架结构要求不一致,因而本条仅提构件最小尺寸应至少符合同类地面建筑结构构件的规定,而未对其规定具体尺寸。
    地下钢筋混凝土结构按抗震等级提出的构造要求,第3款为根据“强柱弱梁”的设计概念适当加强框架柱的措施。
    此次局部修订进行文字调整,以明确最小总配筋率取值规定。

14.3.2 本条规定比地上板柱结构有所加强,旨在便于协调安全受力和方便施工的需要。为加快施工进度,减少基坑暴露时间,地下建筑结构的底板、顶板和楼板常采用无梁肋结构,由此使底板、顶板和楼板等的受力体系不再是板梁体系,故在必要时宜通过在柱上板带中设置暗梁对其加强。
    为加强楼盖结构的整体性,第2款提出加强周边墙体与楼板的连接构造的措施。
    水平地震作用下,地下建筑侧墙、顶板和楼板开孔都将影响结构体系的抗震承载能力,故有必要适当限制开孔面积,并辅以必要的措施加强孔口周围的构件。
    此次局部修订进行文字调整,明确暗梁的设置范围。

14.3.3 根据单建式地下建筑结构的特点,提出遇到液化地基时可采用的处理技术和要求。
    对周围土体和地基中存在的液化土层,注浆加固和换土等技术措施可有效地消除或减轻液化危害。
    对液化土层未采取措施时,应考虑其上浮的可能性,验算方法及要求见本章第14.2节,必要时应采取抗浮措施。
    地基中包含薄的液化土夹层时,以加强地下结构而不是加固地基为好。当基坑开挖中采用深度大于20m的地下连续墙作为围护结构时,坑内土体将因受到地下连续墙的挟持包围而形成较好的场地条件,地震时一般不可能液化。这两种情况,周围土体都存在液化土,在承载力及抗浮稳定性验算中,仍应计入周围土层液化引起的土压力增加和摩阻力降低等因素的影响。

14.3.4 当地下建筑不可避免地必须通过滑坡和地质条件剧烈变化的地段时,本条给出了减轻地下建筑结构地震作用效应的构造措施。

14.3.5 汶川地震中公路隧道的震害调查表明,当断层破碎带的复合式支护采用素混凝土内衬时,地震下内衬结构严重裂损并大量坍塌,而采用钢筋混凝土内衬结构的隧道口部地段,复合式支护的内衬结构仅出现裂缝。因此,要求在断层破碎带中采用钢筋混凝土内衬结构。

14.2.1 本条根据当前的工程经验,确定抗震设计中可不进行计算分析的地下建筑的范围。
    设防烈度为7度时Ⅰ、Ⅱ类场地中的丙类建筑可不计算,主要是参考唐山地震中天津市人防工程震害调查的资料。
    设防烈度为8度(0.20g)Ⅰ、Ⅱ类场地中层数不多于2层、体型简单、跨度不大、构件连结整体性好的丙类建筑,其结构刚度相对较大,抗震能力相对较强,具有设计经验时也可不进行地震作用计算。

14.2.2 本条规定地下建筑抗震计算的模型和相应的计算方法。
    1 地下建筑结构抗震计算模型的最大特点是,除了结构自身受力、传力途径的模拟外,还需要正确模拟周围土层的影响。
    长条形地下结构按横截面的平面应变问题进行抗震计算的方法,一般适用于离端部或接头的距离达1.5倍结构跨度以上的地下建筑结构。端部和接头部位等的结构受力变形情况较复杂,进行抗震计算时原则上应按空间结构模型进行分析。
    结构形式、土层和荷载分布的规则性对结构的地震反应都有影响,差异较大时地下结构的地震反应也将有明显的空间效应。此时,即使是外形相仿的长条形结构,也宜按空间结构模型进行抗震计算和分析。
    2 对地下建筑结构,反应位移法、等效水平地震加速度法或等效侧力法,作为简便方法,仅适用于平面应变问题的地震反应分析;其余情况,需要采用具有普遍适用性的时程分析法。
    3 反应位移法。采用反应位移法计算时,将土层动力反应位移的最大值作为强制位移施加于结构上,然后按静力原理计算内力。土层动力反应位移的最大值可通过输入地震波的动力有限元计算确定。
    以长条形地下结构为例,其横截面的等效侧向荷载为由两侧土层变形形成的侧向力p(z)、结构自重产生的惯性力及结构与周围土层间的剪切力τ三者的总和(图30)。地下结构本身的惯性力,可取结构的质量乘以最大加速度,并施加在结构重心上。

    式中,τ为地下结构顶板上表面与土层接触处的剪切力;G为土层的动剪变模量,可采用结构周围地层中应变水平为10-4量级的地层的剪切刚度,其值约为初始值的70%~80%;H为顶板以上土层的厚度,Sv为基底上的速度反应谱,可由地面加速度反应谱得到;Ts为顶板以上土层的固有周期;p(z)为土层变形形成的侧向力,u(z)为距地表深度z处的地震土层变形;zb为地下结构底面距地表面的深度;kh为地震时单位面积的水平向土层弹簧系数,可采用不包含地下结构的土层有限元网格,在地下结构处施加单位水平力然后求出对应的水平变形得到。
    4 等效水平地震加速度法。此法将地下结构的地震反应简化为沿垂直向线性分布的等效水平地震加速度的作用效应,计算采用的数值方法常为有限元法;等效侧力法将地下结构的地震反应简化为作用在节点上的等效水平地震惯性力的作用效应,从而可采用结构力学方法计算结构的动内力。两种方法都较简单,尤其是等效侧力法。但二者需分别得出等效水平地震加速度荷载系数和等效侧力系数等的取值,普遍适用性较差。
    5 时程分析法。根据软土地区的研究成果,平面应变问题时程分析法网格划分时,侧向边界宜取至离相邻结构边墙至少3倍结构宽度处,底部边界取至基岩表面,或经时程分析试算结果趋于稳定的深度处,上部边界取至地表。计算的边界条件,侧向边界可采用自由场边界,底部边界离结构底面较远时可取为可输入地震加速度时程的固定边界,地表为自由变形边界。
    采用空间结构模型计算时,在横截面上的计算范围和边界条件可与平面应变问题的计算相同,纵向边界可取为离结构端部距离为2倍结构横断面面积当量宽度处的横剖面,边界条件均宜为自由场边界。

14.2.3 本条规定地下结构抗震计算的主要设计参数:
    1 地下结构的地震作用方向与地面建筑的区别。首先是对于长条形地下结构,作用方向与其纵轴方向斜交的水平地震作用,可分解为横断面上和沿纵轴方向作用的水平地震作用,二者强度均将降低,一般不可能单独起控制作用。因而对其按平面应变问题分析时,一般可仅考虑沿结构横向的水平地震作用;对地下空间综合体等体型复杂的地下建筑结构,宜同时计算结构横向和纵向的水平地震作用。其次是对竖向地震作用的要求,体型复杂的地下空间结构或地基地质条件复杂的长条形地下结构,都易产生不均匀沉降并导致结构裂损,因而即使设防烈度为7度,必要时也需考虑竖向地震作用效应的综合作用。
    2 地面以下地震作用的大小。地面下设计基本地震加速度值随深度逐渐减小是公认的,但取值各国有不同的规定;一般在基岩面取地表的1/2,基岩至地表按深度线性内插。我国《水工建筑物抗震设计规范》DL 5073第9.1.2条规定地表为基岩面时,基岩面下50m及其以下部位的设计地震加速度代表值可取为地表规定值的1/2,不足50m处可按深度由线性插值确定。对于进行地震安全性评价的场地,则可根据具体情况按一维或多维的模型进行分析后确定其减小的规律。
    3 地下结构的重力荷载代表值。地下建筑结构静力设计时,水、土压力是主要荷载,故在确定地下建筑结构的重力荷载的代表值时,应包含水、土压力的标准值。
    4 土层的计算参数。软土的动力特性采用Davidenkov模型表述时,动剪变模量G、阻尼比λ与动剪应变γd之间满足关系式:

    式中,ρ为质量密度,cs为剪切波速,σ′v为有效上覆压力,γ′i为第i层土的有效重度,hi为第i层土的厚度,α2、α3为经验常数,可由当地试验数据拟合分析确定。

14.2.4 地下建筑不同于地面建筑的抗震验算内容如下:
    1 一般应进行多遇地震下承载力和变形的验算。
    2 考虑地下建筑修复的难度较大,将罕遇地震作用下混凝土结构弹塑性层间位移角的限值取为[θp]=1/250。由于多遇地震作用下按结构弹性状态计算得到的结果可能不满足罕遇地震作用下的弹塑性变形要求,建议进行设防地震下构件承载力和结构变形验算,使其在设防地震下可安全使用,在罕遇地震下能满足抗震变形验算的要求。
    3 在有可能液化的地基中建造地下建筑结构时,应注意检验其抗浮稳定性,并在必要时采取措施加固地基,以防地震时结构周围的场地液化。鉴于经采取措施加固后地基的动力特性将有变化,本条要求根据实测标准贯入锤击数与临界锤击数的比值确定液化折减系数,并进而计算地下连续墙和抗拔桩等的摩阻力。

14.1.1 本章是新增加的,主要规定地下建筑不同于地面建筑的抗震设计要求。
    地下建筑种类较多,有的抗震能力强,有的使用要求高,有的服务于人流、车流,有的服务于物资储藏,抗震设防应有不同的要求。本章的适用范围为单建式地下建筑,且不包括地下铁道和城市公路隧道,因为地下铁道和城市公路隧道等属于交通运输类工程。
    高层建筑的地下室(包括设置防震缝与主楼对应范围分开的地下室)属于附建式地下建筑,其性能要求通常与地面建筑一致,可按本规范有关章节所提出的要求设计。
    随着城市建设的快速发展,单建式地下建筑的规模正在增大,类型正在增多,其抗震能力和抗震设防要求也有差异,需要在工程设计中进一步研究,逐步解决。

14.1.2 建设场地的地形、地质条件对地下建筑结构的抗震性能均有直接或间接的影响。选择在密实、均匀、稳定的地基上建造,有利于结构在经受地震作用时保持稳定。

14.1.3、14.1.4 对称、规则并具有良好的整体性,及结构的侧向刚度宜自下而上逐渐减小等是抗震结构建筑布置的常见要求。地下建筑与地面建筑的区别是,地下建筑结构尤应力求体型简单,纵向、横向外形平顺,剖面形状、构件组成和尺寸不沿纵向经常变化,使其抗震能力提高。
    关于钢筋混凝土结构的地下建筑的抗震等级,其要求略高于高层建筑的地下室,这是由于:
        ①高层建筑地下室,在楼房倒塌后一般即弃之不用,单建式地下建筑则在附近房屋倒塌后仍常有继续服役的必要,其使用功能的重要性常高于高层建筑地下室;
        ②地下结构一般不宜带缝工作,尤其是在地下水位较高的场合,其整体性要求高于地面建筑;
        ③地下空间通常是不可再生的资源,损坏后一般不能推倒重来,需原地修复,而难度较大。
    本条的具体规定主要针对乙类、丙类设防的地下建筑,其他设防类别,除有具体规定外,可按本规范相关规定提高或降低。

14.1.5 岩石地下建筑的口部结构往往是抗震能力薄弱的部位,洞口的地形、地质条件则对口部结构的抗震稳定性有直接的影响,故应特别注意洞口位置和口部结构类型的选择的合理性。