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      基于某地鐵車站的結(jié)構(gòu)抗震分析

      2014-04-29 00:00:00王玉雷馬明
      基層建設(shè) 2014年21期

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

      摘要:隨著我國經(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)了對地下結(jié)構(gòu)建立抗震設(shè)計理論與方法的研究。本文結(jié)合實際案例對地鐵的抗震設(shè)計進(jìn)行了分析研究,希望切實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

      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,地鐵抗震問題是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

      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,有效站臺中心里程為右CK0+372.500,車站總長為455.2"m,有效站臺長度為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)位移法計算簡圖

      1.2"一維場地地震反應(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)計算時,可將周圍土體作為支撐結(jié)構(gòu)的地基彈簧,結(jié)構(gòu)可采用梁單元進(jìn)行建模,考慮了由一維土層地震反應(yīng)分析計算得到的土層相對位移、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算長度的影響,計算中所采用的地基反力系數(shù)采用該項目地勘報告。圖2為反應(yīng)位移計算簡圖。

      本工程抗震設(shè)防分類為乙類,抗震等級為三級,按7度抗震設(shè)防烈度要求進(jìn)行抗震驗算。本站基巖處地震加速度時程采用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)兩個概率水準(zhǔn)的基巖水平向地震動加速度時程,每概率水準(zhǔn)一組,每組3條,計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年一遇的地震動作用下,車站標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)的變形計算結(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)計值kN·m"""圖4.475年地震動作用下剪力設(shè)計值(kN)

      圖5.475年地震動作用下軸力設(shè)計值(kN)

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

      一般認(rèn)為,結(jié)構(gòu)在2450年一遇地震動作用下已處于極限狀態(tài),僅計算其彈塑性變形,以控制其結(jié)構(gòu)整體延性,而不再計算構(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。抗震計算、驗算結(jié)果統(tǒng)計見表8。

      表8.抗震計算、驗算結(jié)果統(tǒng)計

      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"抗震驗算結(jié)論

      1)在中震作用下,對中柱軸力進(jìn)行調(diào)整后,車站的中柱軸壓比未超過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)計算、結(jié)構(gòu)抗震計算、抗震性能驗算,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)計的重點是加強(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、錨固長度和搭接長度,箍筋的最小直徑、最大間距和加密區(qū)長度,(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,以及帶有孔洞時結(jié)構(gòu)的構(gòu)造等抗震構(gòu)造措施,均按抗震等級為三級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)計規(guī)范》的相關(guān)要求)。

      參考文獻(xiàn):

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