基于某地鐵車站的結(jié)構(gòu)抗震分析

2.中交城市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司""河北石家莊""050000

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展、城市人口壓力的不斷攀升，地鐵這種快捷而又便利的交通方式成為人們的首要選擇。伴隨著地下結(jié)構(gòu)的增多，以及近年來(lái)震害出現(xiàn)的傷亡，地鐵抗震逐漸被人們開始重視，并加強(qiáng)了對(duì)地下結(jié)構(gòu)建立抗震設(shè)計(jì)理論與方法的研究。本文結(jié)合實(shí)際案例對(duì)地鐵的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析研究，希望切實(shí)能提高地鐵的抗震性能，希望同行可以指導(dǎo)交流。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;抗震設(shè)計(jì)

引言

隨著城市化建設(shè)不斷發(fā)展，城市人口也在不斷攀升，交通擁堵成為了城市的難題，為了緩解壓力，地鐵建設(shè)成為了人們的首要選擇，北京、廣州等一些大城市已經(jīng)建成了很多條地鐵，然后隨著地鐵建設(shè)的發(fā)展，地鐵抗震問(wèn)題是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

1.車站抗震響應(yīng)分析

1.1車站概況

某地鐵車站為地下兩層11m島式車站，有效站臺(tái)中心里程為右CK0+372.500，車站總長(zhǎng)為455.2"m，有效站臺(tái)長(zhǎng)度為118m，標(biāo)準(zhǔn)段寬為18.3m，主體建筑面積為15511m2，附屬建筑面積為1316m2，總建筑面積為16827m2。

車站采用明挖順作法施工。車站標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)寬度為19.7"m，頂板覆土約3.6"m，底板埋深約17.900m，采用地下二層單柱雙跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。本站附屬結(jié)構(gòu)含兩個(gè)與車站上蓋物業(yè)連接的出入口，出入口底板埋深約10.75"m。圖1為標(biāo)準(zhǔn)段橫剖面圖。

圖1.標(biāo)準(zhǔn)段橫剖面"""""""""""圖2.反應(yīng)位移法計(jì)算簡(jiǎn)圖

1.2"一維場(chǎng)地地震反應(yīng)分析

采用反應(yīng)位移法進(jìn)行地下車站結(jié)構(gòu)的橫向地震反應(yīng)計(jì)算時(shí)，可將周圍土體作為支撐結(jié)構(gòu)的地基彈簧，結(jié)構(gòu)可采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行建模，考慮了由一維土層地震反應(yīng)分析計(jì)算得到的土層相對(duì)位移、結(jié)構(gòu)慣性力和結(jié)構(gòu)周圍剪力三種地震作用。地基彈簧剛度以地基反力系數(shù)為依據(jù)，并考慮集中彈簧間距和車站縱向計(jì)算長(zhǎng)度的影響，計(jì)算中所采用的地基反力系數(shù)采用該項(xiàng)目地勘報(bào)告。圖2為反應(yīng)位移計(jì)算簡(jiǎn)圖。

本工程抗震設(shè)防分類為乙類，抗震等級(jí)為三級(jí)，按7度抗震設(shè)防烈度要求進(jìn)行抗震驗(yàn)算。本站基巖處地震加速度時(shí)程采用50年超越概率10%（中震作用475年一遇工況）和50年超越概率2%（大震作用2450年一遇工況）兩個(gè)概率水準(zhǔn)的基巖水平向地震動(dòng)加速度時(shí)程，每概率水準(zhǔn)一組，每組3條，計(jì)6條。

1.3"主體結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)結(jié)果

在475年一遇的地震動(dòng)作用下，車站標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力如圖3～5所示。在475年一遇的地震動(dòng)作用下，車站標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)的變形計(jì)算結(jié)果見圖6，最大彈性層間位移比為1/4069。

圖3.475年地震作用下彎矩設(shè)計(jì)值kN·m"""圖4.475年地震動(dòng)作用下剪力設(shè)計(jì)值（kN）

圖5.475年地震動(dòng)作用下軸力設(shè)計(jì)值（kN）

圖6.275年地震動(dòng)作用下變形值（m）""圖7.2450年地震動(dòng)作用下變形值（m）

一般認(rèn)為，結(jié)構(gòu)在2450年一遇地震動(dòng)作用下已處于極限狀態(tài)，僅計(jì)算其彈塑性變形，以控制其結(jié)構(gòu)整體延性，而不再計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力。彈塑性位移增大系數(shù)取為1.3，在大震作用下，車站標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)的變形計(jì)算結(jié)果見圖7，最大彈性層間位移比為1/874，彈塑性層間位移比為1/672?？拐鹩?jì)算、驗(yàn)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表8。

表8.抗震計(jì)算、驗(yàn)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)

注：1."中柱內(nèi)力為單根中柱內(nèi)力;2.其他截面內(nèi)力為每延米構(gòu)件內(nèi)力。

1.4"抗震驗(yàn)算結(jié)論

1）在中震作用下，對(duì)中柱軸力進(jìn)行調(diào)整后，車站的中柱軸壓比未超過(guò)0.85"的限值，揭示中柱延性滿足抗震要求。

2）在中震作用下，結(jié)構(gòu)最大層間位移比均小于1"/550，可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段，構(gòu)件截面及配筋均滿足抗震計(jì)算要求。車站各構(gòu)件截面尺寸及配筋均由準(zhǔn)永久荷載組合作用下的裂縫計(jì)算控制，抗震工況不起控制作用。

3）在大震作用下，車站彈塑性層間位移未超過(guò)1/250"的彈塑性層間位移限值，可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)局部處于彈塑性工作階段。

4）經(jīng)土層地震反應(yīng)計(jì)算、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算、抗震性能驗(yàn)算，車站結(jié)構(gòu)總體滿足抗震設(shè)防性能要求，滿足工程抗震設(shè)防目標(biāo)一和目標(biāo)二，抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是加強(qiáng)構(gòu)造措施。

2.抗震構(gòu)造措施

鋼筋混凝土框架的梁、板、柱的配筋方式、截面尺寸和軸壓比，縱向受力鋼筋的最小配筋率、錨固長(zhǎng)度和搭接長(zhǎng)度，箍筋的最小直徑、最大間距和加密區(qū)長(zhǎng)度，（抗震）墻的厚度及其豎向和橫向分布筋的最小配筋率和布置方式，以及帶有孔洞時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造等抗震構(gòu)造措施，均按抗震等級(jí)為三級(jí)的同類地面框架和板柱-抗震墻鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)確定（滿足GB50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求）。

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