CN110145156A - 提升大跨度轨道交通车辆段上盖建筑高度的隔震框支结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了提升大跨度轨道交通车辆段上盖建筑高度的隔震框支结构，一种采用层间隔震技术解决轨道交通车辆段上盖建筑由于上下结构体系差异造成的刚度突变，将上部剪力墙结构荷载通过隔震层传递给下部的框支框架，再由下部框支框架将荷载传至基础的结构。主要用于突破车辆段厂房，尤其是大、架修库区域跨轨道方向无剪力墙落地条件对结构可建高度的限制，使大、架修库上盖建筑可建高度提升至120m。通过层间隔震技术直接减小由于刚度突变产生的地震作用放大效应，对隔震结构在不同水准烈度地震作用下进行弹性计算、弹塑性计算，分级考虑构件承载力安全系数、控制屈服部位、延性构造要求配筋等方法进行设计，满足预期的抗震性能目标。

Description

提升大跨度轨道交通车辆段上盖建筑高度的隔震框支结构

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆段上盖隔震技术领域，具体为提升大跨度轨道交通车辆段上盖建筑高度的隔震框支结构，层间隔震技术的直接目的是解决轨道交通车辆段上盖建筑由于上下结构体系差异造成的刚度突变所采取的一种措施。

背景技术

随着城市用地的日趋紧张，轨道交通车辆段上盖建筑的综合开发成为发展趋势，已开发建筑多以小高层为主，土地利用率偏低，目前盖上建筑以住宅和公寓为主，而高层或超高层住宅、公寓多采用剪力墙结构，与下部车辆段采用框架结构的主要矛盾是跨轨道方向柱距较大且没有剪力墙落地条件，此矛盾直接导致结构出现构件间断、刚度突变、承载力突变等不规则项目，成为超限高层建筑，给设计带来了一系列困扰，在大、架修库区域(柱网一般为7.5m×18.6～21m，层高在14m以上，厂房内多数设有桥式起重机)这个矛盾更加突出。

发明内容

本发明的目的在于解决车辆段上盖建筑跨轨道方向构件间断、刚度突变、承载力突变等问题，提升大跨度轨道交通车辆段上盖建筑高度的隔震框支结构，可使上盖建筑可建高度由通常的50m提升至120m。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：提升大跨度轨道交通车辆段上盖建筑高度的隔震框支结构，步骤：

1)选择车辆段大、架修库屋面层或屋面上一层等结构刚度突变的位置，设置隔震层。

2)综合结构的抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素对隔震层、隔震层上部结构、隔震层下部结构分别选定结构抗震性能目标。

3)一般抗震设防为丙类的结构，可将隔震层上部剪力墙结构的结构性能目标定为C类，隔震层及隔震层下部结构的结构性能目标定为B类，根据结构构件的重要性，适当提高隔震层下部结构梁、柱的性能要求至中、大震弹性；隔震层转换梁及隔震支墩的性能要求至中、大震弹性。

4)大跨度轨道交通车辆段上盖隔震框支结构按设防地震、罕遇地震二水准进行设计，在设防地震和罕遇地震作用下，分别进行结构的承载力和变形验算。

5)采用时程分析法对结构进行设防地震作用下的内力和变形计算，隔震层采用隔震产品试验提供的滞回模型，按非线性阻尼特性以及非线性荷载－位移关系特性进行分析。

6)在设防地震作用下，隔震层下部结构楼层内最大的弹性层间位移角不应大于1/550，隔震层上部结构楼层内最大弹性层间位移角不应大于1/800，大、架修库屋面及其上一层形成的立体桁架层间位移角不应大于1/2500。

7)隔震层上部结构的地震作用计算可根据水平向减震系数降低地震作用，但上部结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在6度设防时的总水平地震作用，并进行抗震验算。

8)隔震层下部结构的地震作用计算和抗震构造措施按本地区非隔震结构抗震设防烈度设计。

9)验算风载和其它非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不超过结构总重力的10％。

10)采用动力弹塑性时程分析方法进行罕遇地震作用下的计算分析，对隔震层支墩和隔震层下部结构进行承载力验算，隔震层下部结构的层间位移角不应大于1/100；考察结构在罕遇地震作用下的传力途径和特点，对关键构件及梁柱、梁墙节点等进行应力分析，并根据应力分析结果对结构构件尺寸、节点构造等进行复核和调整，确保隔震层下部结构在罕遇地震作用下抗剪和抗弯弹性，隔震层转换梁抗剪弹性，抗弯不屈服。使结构在遭受预估罕遇地震作用时，达到经过一般修理后，可继续使用的性能目标。

11)根据步骤10)的计算结果，采取相应的增加构件延性的措施，如在框支柱及转换梁内增加适量的型钢等，可以有效地提高构件及节点的抗剪承载力。

12)中、大震弹性设计的构件，设计时取消内力调整系数，保留荷载分项系数，材料强度按设计强度取值；按中、大震不屈服设计的构件，设计除需取消内力调整系数外，荷载分项系数、承载力抗震调整系数取为1.0，材料强度取为标准值。

13)按中、大震弹性设计将引起构件尺寸过大，因此可在性能要求较高的构件中增加型钢或钢板，以减小构件截面尺寸，满足建筑的使用要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过创造性地利用层间隔震技术解决了在大、架修库上盖建造高层建筑遇到的构件间断、刚度突变、承载力突变等问题，使大、架修库上盖建筑高度由通常的50m提升至120m，大大提高了土地的利用效率，是一种值得推广的技术。

附图说明

图1为本发明结构整体三维示意图；

图2为本发明标准层结构示意图；

图3为本发明隔震层结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，提升大跨度轨道交通车辆段上盖建筑高度的隔震框支结构，步骤：

1)选择车辆段大、架修库屋面层或屋面上一层等结构刚度突变的位置，设置隔震层。

2)综合结构的抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素对隔震层、隔震层上部结构、隔震层下部结构分别选定结构抗震性能目标。

3)一般抗震设防为丙类的结构，可将隔震层上部剪力墙结构的结构性能目标定为C类，隔震层及隔震层下部结构的结构性能目标定为B类，根据结构构件的重要性，适当提高隔震层下部结构梁、柱的性能要求至中、大震弹性；隔震层转换梁及隔震支墩的性能要求至中、大震弹性。

4)大跨度轨道交通车辆段上盖隔震框支结构按设防地震、罕遇地震二水准进行设计，在设防地震和罕遇地震作用下，分别进行结构的承载力和变形验算。

5)采用时程分析法对结构进行设防地震作用下的内力和变形计算，隔震层采用隔震产品试验提供的滞回模型，按非线性阻尼特性以及非线性荷载－位移关系特性进行分析。

6)在设防地震作用下，隔震层下部结构楼层内最大的弹性层间位移角不应大于1/550，隔震层上部结构楼层内最大弹性层间位移角不应大于1/800，大、架修库屋面及其上一层形成的立体桁架层间位移角不应大于1/2500。

7)隔震层上部结构的地震作用计算可根据水平向减震系数降低地震作用，但上部结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在6度设防时的总水平地震作用，并进行抗震验算。

8)隔震层下部结构的地震作用计算和抗震构造措施按本地区非隔震结构抗震设防烈度设计。

9)验算风载和其它非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不超过结构总重力的10％。

10)采用动力弹塑性时程分析方法进行罕遇地震作用下的计算分析，对隔震层支墩和隔震层下部结构进行承载力验算，隔震层下部结构的层间位移角不应大于1/100；考察结构在罕遇地震作用下的传力途径和特点，对关键构件及梁柱、梁墙节点等进行应力分析，并根据应力分析结果对结构构件尺寸、节点构造等进行复核和调整；确保隔震层下部结构在罕遇地震作用下抗剪和抗弯弹性，隔震层转换梁抗剪弹性，抗弯不屈服。使结构在遭受预估罕遇地震作用时，达到经过一般修理后，可继续使用的性能目标。

11)根据步骤10)的计算结果，采取相应的增加构件延性的措施，如在框支柱及转换梁内增加适量的型钢等，可以有效地提高构件及节点的抗剪承载力。

12)中、大震弹性设计的构件，设计时取消内力调整系数，保留荷载分项系数，材料强度按设计强度取值；按中、大震不屈服设计的构件，设计除需取消内力调整系数外，荷载分项系数、承载力抗震调整系数取为1.0，材料强度取为标准值。

13)按中、大震弹性设计将引起构件尺寸过大，因此可在性能要求较高的构件中增加型钢或钢板，以减小构件截面尺寸，满足建筑的使用要求。

采用层间隔震框支结构可以直接减小由于刚度突变产生的地震作用放大效应，减轻地震中结构损坏，提高建筑的抗震能力；层间隔震设计通过隔震层将盖上结构和盖下结构分开，为盖上结构灵活布置提供了条件，提升了项目的品质，同时可以大大提升土地利用率，增加开发强度，缓解用地日益紧张的状况，有效增加住房供应；层间隔震框支结构上部墙体多，层高小，侧向刚度大，与下部结构无落地剪力墙，层高大，侧向刚度小的矛盾比较突出；通过在刚度突变位置设置隔震层上部结构与下部底盘“脱开”，解决了抗震设计中“构不连续”、“侧向刚度不规则”、“楼层承载力突变”等不规则项目的困扰。

本发明建筑高度在120m以上，抗风设计的影响较大，在设计中需特别重视。

鉴于现行规范没有明确隔震设计的性能要求，本发明在现行规范的基础上明确了层间隔震框支剪力墙的性能设计及要求，对隔震性能设计是一个补充：基于隔震框支框架对结构安全的重要性，其性能目标要求略高于传统设计的B类，传统设计B类性能目标对框支柱及转换梁的要求：在设防烈度地震作用下，框支柱与转换梁弹性；在罕遇地震作用下，框支柱与转换梁抗剪弹性，抗弯不屈服。而本发明对于关键构件的抗震性能目标提高了要求，即框支柱在罕遇地震作用下抗剪和抗弯均应保持弹性，转换梁性能要求不变。

大跨度轨道交通车辆段上盖隔震框支结构抗震性能目标

注：1.表中B、C分别代表性能目标为B级和C级，

2.D为橡胶隔震支座的有效直径，Tr为橡胶隔震支座内部橡胶的总厚度。

本申请文件中使用到各类部件均为标准件，可以从市场上购买，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉和焊接等常规手段，在此不再作出具体叙述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.提升大跨度轨道交通车辆段上盖建筑高度的隔震框支结构，步骤：

1)选择车辆段大、架修库屋面层或屋面上一层等结构刚度突变的位置，设置隔震层。

2)综合结构的抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素对隔震层、隔震层上部结构、隔震层下部结构分别选定结构抗震性能目标。

3)一般抗震设防为丙类的结构，可将隔震层上部剪力墙结构的结构性能目标定为C类，隔震层及隔震层下部结构的结构性能目标定为B类，根据结构构件的重要性，适当提高隔震层下部结构梁、柱的性能要求至中、大震弹性；隔震层转换梁及隔震支墩的性能要求至中、大震弹性。

4)大跨度轨道交通车辆段上盖隔震框支结构按设防地震、罕遇地震二水准进行设计，在设防地震和罕遇地震作用下，分别进行结构的承载力和变形验算。

5)采用时程分析法对结构进行设防地震作用下的内力和变形计算，隔震层采用隔震产品试验提供的滞回模型，按非线性阻尼特性以及非线性荷载－位移关系特性进行分析。

6)在设防地震作用下，隔震层下部结构楼层内最大的弹性层间位移角不应大于1/550，隔震层上部结构楼层内最大弹性层间位移角不应大于1/800，大、架修库屋面及其上一层形成的立体桁架层间位移角不应大于1/2500。

7)隔震层上部结构的地震作用计算可根据水平向减震系数降低地震作用，但上部结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在6度设防时的总水平地震作用，并进行抗震验算。

8)隔震层下部结构的地震作用计算和抗震构造措施按本地区非隔震结构抗震设防烈度设计。

9)验算风载和其它非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不超过结构总重力的10％。

10)采用动力弹塑性时程分析方法进行罕遇地震作用下的计算分析，对隔震层支墩和隔震层下部结构进行承载力验算，隔震层下部结构的层间位移角不应大于1/100；考察结构在罕遇地震作用下的传力途径和特点，对关键构件及梁柱、梁墙节点等进行应力分析，并根据应力分析结果对结构构件尺寸、节点构造等进行复核和调整；确保隔震层下部结构在罕遇地震作用下抗剪和抗弯弹性，隔震层转换梁抗剪弹性，抗弯不屈服。使结构在遭受预估罕遇地震作用时，达到经过一般修理后，可继续使用的性能目标。

11)根据步骤10)的计算结果，采取相应的增加构件延性的措施，如在框支柱及转换梁内增加适量的型钢等，可以有效地提高构件及节点的抗剪承载力。

12)中、大震弹性设计的构件，设计时取消内力调整系数，保留荷载分项系数，材料强度按设计强度取值，按中、大震不屈服设计的构件，设计除需取消内力调整系数外，荷载分项系数、承载力抗震调整系数取为1.0，材料强度取为标准值。

13)按中、大震弹性设计将引起构件尺寸过大，因此可在性能要求较高的构件中增加型钢或钢板，以减小构件截面尺寸，满足建筑的使用要求。