第一章地下结构抗震概论全国除个别省之外，都发生过6级以上的地震。地震设防区域(地震基本烈度6度以上地区)的面积占全国国土面积60%以上。地震震源浅，强度大。我国450个城市中，位于地震区的占74.5%；有一半位于地震基本烈度7度及以上地区。28个百万以上人口的特大城市，有85.7%位于地震区；50-100万人口的大城市和20～50万人口的中等城市80％位于地震区。地下结构在国民经济和国防建设中发挥着重要作用。地下空间的开发利用是城市现代化建设中的重要发展方向。地下结构具有隐蔽性，震害不易发现，修复困难，破坏后果影响大等特点，其抗震安全性受到广泛关注。但地下结构抗震设计方法还缺乏比较深入的研究。以1966年至1976年观测，我国大陆发生的八大地震均具有强度大、频度高、震源浅的特点。从地质构造上看，都是断裂剧烈活动的地区。近年来，我国的地震活动较为频繁，因而，城市抗震防灾尤为重要。世界上多次破坏性地震都集中在城市。例如：1906年美国旧金山大地震(M8.3)1923年日本关东大地震(M8.2)1960年智利南部大地震(M8.5)1964年美国阿拉斯加大地震(M8.4)1968年日本十胜冲大地震(M8.0)1976年中国唐山大地震(M7.8)1989年美国洛马普里埃地震(M7.0)1994年诺斯雷奇地震(M6.7)1995年日本阪神大地震(M7.2)这些城市在地震中均遭到严重的、甚至毁灭件的破坏，经济损失惨重。地震灾害不仅是因其巨大的能量造成大量地面构筑物和各种设施的破坏与倒塌，而且也造成诸如地下生命线工程等地下结构和设施的破坏和塌陷，并由此造成次生灾害，产生巨大的间接经济损失。图1.2为1960年以来大地震所造成的经济损失，反映出年均经济损失每十年几乎翻一番，个别的地震灾害的经济损失更是巨大，如1995年阪神地震，它的总损失达1000亿美元。第二节地下结构地震反应的特点地面结构的振动形态受地震波入射方向的影响相对较小，例如，即使如拱坝这样的半埋设结构，也只有正对称和反对称两种基本振动形态，地震波入射方向在某一范国内变化时，主要只发生正对称的振动，在另一范围内变化时，主要只发生反对称振动。(4)地下结构在振动中各点的相位差别十分明显。地面结构各点在振动中的相位差不很明显。(5)一般而言，地下结构在振动中的主要应变与地震加速度大小的联系不很明显，但与周围岩土介质在地震作用下的应变或变形的关系密切。对地面结构来说，地震加速度则是影响结构动力反应大小的一个重要因素。(6)地下结构的地震反应随埋深发生的变化不很明显。对地面结构来说，埋深是影响地震反应大小的—个重要因素。(7)对地下结构和地面结构来说，它们与地基的相互作用都对它们的动力反应产生重要影响，但影响的方式和影响的程度则是不相同的。总的看来，对地面结构和地下结构来说，虽然结构的自振特性与地基振动场对结构动力反应产生重要影响，但对地面结构来说，结构的形状、质量、刚度的变化，即其自振特性的变化，对结构反应的影响很大，可以引起质的变化；而对地下结构来说，对反应起主要作用的因素是地基的运动特性，一般来说，结构形状的改变，对反应的影响相对较小，仅产生量的变化。因此，在当前所进行的研究工作中，对地面结构来说，结构自振特性的研究占很大的比重，而对地下结构来说，地基地震动的研究则占比较大的比重。第三节地下结构抗震分析方法的分类大家有疑问的，可以询问和交流一、原型观测二、模型实验三、理论分析(一)地震系数法这种方法用于地面结构时，将随时间变化的地震力用等代的静地震荷载或静地层位移代替，然后再用静力计算模型分析地震荷载。该法计算的结构内力，其量值一般偏大于动力响应分析值。地下结构中，纵向尺寸远大于横向尺寸的线形结构的横断面抗震计算、地下储油罐的抗震设计中，也可用该方法。这时作为地震荷载，不仅要考虑由于结构物自重引起的惯性力，还要考虑上覆土的惯性力影响，地震时的动土压力，以及内部动水压力等。地震时动土压力的计算中多采用物部·冈部公式，该公式中考虑了设计加速度等，但其结果与实际地震中观测到的动土压力结果有较大的差别，仍存在一定的问题。另外，对于大深度地下结构，地震加速度在其深度方向的分布往往决定了计算结果，因此地层中的地震加速度的分布如何进行考虑也是一个问题。在计算刚度特大、变形甚小的地下结构时，地震系数法至今仍被采用。(二)反应位移法反应位移法(Responsedisplace)，在有的文献里也译为“响应位移法”、“反应变位法”或“响应变位法”。该法可分为纵向反应位移法和横向反应位移法。后者在有的文献中称之为地基抗力系数法。该方法的基本考虑是，在地震时地下结构的变形受周围地层变形的控制，地层变形的一部分传给结构，使结构产生应变、应力和内力。对于纵向反应位