6.3 地下工程结构

6.3.1 地下工程的总体布置应力求简单、对称、规则、平顺。结构体系应根据使用要求、场地工程地质条件和施工方法等确定，并应具有良好的整体性，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。出入口通道两侧的边坡和洞口仰坡，应依据地形、地质条件选用合理的口部结构类型，提高其抗震稳定性。

6.3.2 丙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级，6度、7度时不应低于四级，8度、9度时不应低于三级。甲、乙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级，6度、7度时不应低于三级，8度、9度时不应低于二级。

6.3.3 除下列情况外，地下工程均应进行地震响应分析：

1 6度、7度设防时位于I、Ⅱ场地中的丙类、丁类地下工程。

2 8度（0.20g）设防时位于1、Ⅱ类场地、层数不超过2层、体型规则且跨度不超过18m的丙类和丁类地下工程。

6.3.4 地下工程的地震响应分析模型，应能反映周围挡土结构和内部各构件的实际受力状况。对于周围地层分布均匀、规则且具有对称轴的长线型地下工程，允许采用平面应变分析模型；其他情况，应采用空间结构分析模型。

6.3.5 地下工程进行地震响应分析时，各设计参数应符合下列规定：

1 对于采用平面应变分析模型的地下结构，允许仅计算横向水平地震作用。

2 对采用空间结构分析模型的地下工程，应同时计算横向和纵向水平地震作用。

3 采用土层-结构时程分析法或等效水平地震加速度法时，土、岩石的动力特性参数应符合工程实际情况。

6.3.6 地下工程的抗震验算，除应符合本规范第4章的要求外，尚应符合下列规定：

1 应根据预期的设防目标，进行第一或第二水准地震作用下的构件截面承载力和结构弹性变形验算。

2 应根据预期的设防目标，进行第三水准地震作用下的弹塑性变形验算。

3 液化地基中的地下工程，尚应进行液化时的抗浮稳定性验算。

6.3.7 地下工程的顶板、底板和楼板，应符合下列规定：

1 当采用板柱-抗震墙结构时，无柱帽的平板应在柱上板带中设构造暗梁。

2 地下工程的顶板、底板及各层楼板的钢筋锚入长度应满足受力要求，并应不小于规定的锚固长度。

3 楼板开孔时，孔洞宽度不应大于该层楼板典型宽度的30%；洞口周边应设置边梁或暗梁。

6.3.8 地下工程周围土体和地基存在液化土层时，应采取下列措施：

1 对液化土层采取消除或减轻液化影响的措施。

2 进行地下结构液化抗浮验算，必要时采取增设抗拔桩、配置压重等相应的抗浮措施。

6.3.9 地下工程穿越地震时岸坡可能滑动的古河道或可能发生明显不均匀沉陷的软土地带时，应采取更换软弱土或设置桩基础等防治措施。

6.3.10 位于岩石中的地下工程，应采取下列抗震措施：

1 口部通道和未经注浆加固处理的断层破碎带区段采用复合式支护结构时，内衬结构应采用钢筋混凝土衬砌，不得采用素混凝土衬砌。

2 采用离壁式衬砌时，内衬结构应在拱墙相交处设置水平撑抵紧围岩。

3 采用钻爆法施工时，初期支护和围岩地层间应密实回填。干砌块石回填时应注浆加强。

条文说明

6.3.1 本条明确地下工程布局的基本要求。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。区别在于，与地面建筑结构相比较，地下建筑结构尤应力求体型简单，纵向、横向外形平顺，断面形状、构件组成和尺寸不沿纵向经常变化，使其抗震能力提高。口部结构往往是岩石地下建筑抗震能力薄弱的部位，而洞口的地形、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选择的合理性。

6.3.2 本条明确钢筋混凝土地下工程结构的抗震等级。鉴于以往并未对地下钢筋混凝土建筑结构开展抗震等级的研究，本条主要根据积累的经验并参照地面建筑的规定提出具体建议，相关要求略高于高层建筑地下室，这是由于：高层建筑地下室使用功能的重要性与地面建筑相同，楼房倒塌后地下室一般即弃之不用，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；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，其抗震设计要求应高于地面建筑；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，而要求原地修复难度较大，抗震设防要求应高于地面建筑。

6.3.3 本条明确地下工程地震响应分析的范围。根据以往的工程设计和震害调查资料，地下工程与地面建筑在地震作用下的振动响应有很大的不同。其主要原因在于地面建筑的自振特性，如质量、刚度等对结构地震响应影响很大，而地下工程受周围岩土介质的约束作用，结构的动力响应一般不能充分表现出自振特性的影响，通常是地震下的土体变形或应变以及土层-结构作用起主要作用。因此，地下工程的地震响应是极为复杂的，为了确保强烈地震时地下工程的安全性与可靠性，要求地下工程进行地震响应分析是必要的。另外，根据我国唐山（1976年）和日本阪神（1995年）等大地震中地下工程的震害资料，对于遭遇烈度较低且地质条件较好的地下工程，采取合适的抗震措施后，其抗震能力是能够满足预期设防目标要求的。因此，对于6度、7度设防时位于Ⅰ、Ⅱ场地中的丙类、丁类地下工程，以及8度（0.20g）设防时位于Ⅰ、Ⅱ类场地、层数不超过2层、体型规则且跨度不超过18m的丙类和丁类地下工程，允许不进行地震响应分析。

6.3.4 本条明确地下工程地震响应分析模型的基本要求。结构、土层和荷载分布的规则性对结构的地震反应都有影响，体型复杂的地下结构，其地震反应将有明显的空间效应，因此，对于体型复杂的地下工程，适用于平面应变问题分析的反应位移法、等效水平地震加速度法和等效侧力法等已不适用，必须采用具有普遍适用性的空间结构分析计算模型并采用土层-结构时程分析法计算设防地震和罕遇地震作用下的地震响应。体型复杂的地下工程指：平面形状和立面、竖向剖面不规则的地下工程，开洞面积较大的地下工程，以及除了“周围地层分布均匀、规则且具有对称轴的长线型地下工程”以外的地下工程。地下工程层数不多，平面面积则较大，地层岩性随平面尺度增加而变化的概率大。建筑面积越大的地下工程，存在不连续（如开洞）情况的概率大大增加，同时，结构竖向地震响应可能增强。当前，城市地下空间开发已经进入快速发展阶段，涌现出越来越多的大面积地下工程。如上海市后世博超高层建筑群地下大空间综合体，一个片区地下工程面积就高达45万m²；再如上海港汇广场3层地下室和临港新城复杂地下大空间综合体。对于诸如此类面积较大的地下工程，鉴于其重要性和安全性，均必须采用空间结构分析计算模型并采用土层-结构时程分析法计算设防地震和罕遇地震作用下的地震响应。

6.3.5 本条明确地下工程地震响应分析时参数取值的基本要求。作用方向与地下工程结构的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，一般可仅计算沿结构横向的水平地震作用。研究表明，按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工程结构。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问题进行分析。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影响，因此，即使是抗震设防烈度为7度的外形相仿的长条形结构，必要时对其也宜按空间结构模型进行抗震计算和分析，包括考虑计及竖向地震作用。采用土层-结构时程分析法或等效水平地震加速度法计算地震反应时，土、岩石的动力特性参数的表述模型及其参数值宜由试验确定。

6.3.6 本条明确地下工程抗震验算的基本要求。一般情况，应进行多遇地震作用下截面承载力和构件变形的抗震验算，并假定结构处于弹性受力状态。对甲、乙类地下工程，应进行设防地震作用下截面承载力和构件变形的抗震验算，并也假定结构处于弹性受力状态。罕遇地震作用下混凝土结构弹塑性层间位移角限值[θ_p]宜取1/250。在有可能液化的地基中建造地下工程结构时，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。经采取措施加固后的地基动力特性将有变化，宜根据实测液化强度比确定液化折减系数，用以计算地下连续墙和抗拔桩等的摩阻力。

6.3.7 本条明确地下工程顶板、底板以及楼板结构的基本构造要求。为加快施工进度，减少基坑暴露时间，地下工程结构的底板、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，故在必要时应通过在柱上板带中设置暗梁对其加强。为加强楼板结构的整体性，提出本条第2款加强周边墙体与楼板连接构造的措施。水平地震作用下，地下工程侧墙、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。

6.3.8 本条明确地下工程抗液化的基本要求。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常有效用于使其消除或减小场地液化的可能性。而在对周围土体和地基中存在的液化土层未采取措施消除或减小其液化的可能性时，应考虑其上浮的可能性，并在必要时对其采取抗浮措施。鉴于采取措施加固后的地基动力特性将得到改善，故在对采取的抗浮措施的有效性进行检验时，应根据实测液化强度比或由经验类比选定的液化强度比确定液化折减系数后，计算地下连续墙和抗拔桩等的摩阻力。

6.3.9 本条明确穿越潜在震陷区或滑动区的基本抗震措施。震陷或滑落等严重的地面变形对地下工程的破坏往往是致命的，对于穿越潜在震陷区或滑动区的地下工程，除了要加强结构本身的刚度、强度和整体性外，尚应采取必要的地质灾害防治措施。

6.3.10 本条明确岩石中地下工程的基本抗震措施要求。汶川地震隧道震害的调查表明，断层破碎带的复合式支护采用素混凝土内衬结构时，地震作用下内衬结构有可能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却仅出现裂缝，表明在断层破碎带中采用钢筋混凝土内衬结构的必要性。

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