CN111305263B - 一种两层车站内部上层与下层分离的隔震结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，包括中板、侧墙以及中柱，所述侧墙通过牛角腿与所述中板连接，所述中板与所述牛角腿之间设置摩擦滑移支座；所述中板的纵梁与所述中柱的顶端采用铅芯隔震支座连接。本发明的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，能够大大的减轻强地震中两层地铁地下车站结构受地震破坏程度，因此提高两层地铁地下车站结构的整体抗震性能。

Description

一种两层车站内部上层与下层分离的隔震结构

技术领域

本发明涉及地铁车站内的隔震结构技术领域，具体涉及一种两层车站内部上层与下层分离的隔震结构。

背景技术

已有地下结构的震害最早可以追朔到1923年的日本关东大地震，东京城里的供水管道在地震中受到严重破坏，南无谷隧道衬砌裂缝遍及全洞（袁勇等，2014）。我国1976年的唐山大地震中唐山北郊水厂地下清水池内多根柱子的柱脚被震酥，水泥剥落，钢筋外露。1985年墨西哥地震后研究人员也观察到地铁车站及隧道的一些轻微裂缝，这些裂缝主要分布于地铁区间隧道和车站结构的连接处，以及刚度急剧变化的位置。尤其是1995年日本阪神地震中，大规模地铁地下车站及其区间隧道的严重破坏给人们敲响了警钟，学者开始对强震中地铁地下结构抗震性能的研究重视起来，开始认识到强震中城市地铁地下结构的抗震性能对于维护其结构安全与功能以及对生命安全、震后修复与重建等都至关重要。

传统的抗震设计方法多利用结构的塑性变形吸收地震输入的能量，确保其地震安全性。但是，隔震结构能大幅度降低建筑物上部加速度反应，所以结构不需要发生塑性变形，能够保证其结构及其内部设施和设备正常发挥功能。因此，结构的减隔震技术已经被认为对地震工程有重要影响的先进技术，同时更能符合我国未来建设“韧性城市”对提高建（构）筑物防震减灾的总体要求。但是，基于刚性地基假定的减隔震结构主被动控制理论和方法很难实用于地下结构减隔震的具体要求。同时，地下结构很难采用隔震装置使其与周围地基土完全分离，通过延长地下结构周期达到降低其地震反应的方法也是很难做到的。

综上所述，鉴于城市地铁地下车站结构所处工程场地的特殊性、自身抗震性能以及地震破坏机理的复杂性，急需研发地铁地下车站结构的减隔震措施，建立适用于地铁地下车站结构的减隔震控制理论与实用设计方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，能够大大的减轻强地震中两层地铁地下车站结构受地震破坏程度，因此提高两层地铁地下车站结构的整体抗震性能。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，包括中板、侧墙以及中柱，其特征在于，所述侧墙通过牛角腿与所述中板连接，所述中板与所述牛角腿之间设置摩擦滑移支座；所述中板的纵梁与所述中柱的顶端采用铅芯隔震支座连接。

进一步地，所述牛角腿的顶面上设置第一摩擦板，所述中板与所述牛角腿的顶面连接处设置第二摩擦板，所述第一摩擦板与所述第二摩擦板抵接。

进一步地，所述摩擦滑移支座包括第一上连接板、第一下连接板以及滑板，所述第一上连接板以及所述第一下连接板通过第一固定板与所述侧墙连接；所述中板与所述侧墙相对一面上设置第二固定板，所述滑板设置在所述第二固定板上；所述第一上连接板、所述第一下连接板以及所述滑板相互平行，所述第一上连接板以及所述第一下连接板上设有限位孔，所述滑板位于所述第一上连接板以及所述第一下连接板之间，所述滑板通过限位螺丝与所述第一上连接板以及所述第一下连接板连接。

进一步地，所述第一上连接板以及所述第一下连接板的厚度为1~2cm。

进一步地，所述铅芯隔震支座包括第二上连接板、第二下连接板、第二橡胶保护层以及铅芯；所述第二橡胶保护层设置在所述第二上连接板与所述第二下连接板之间，所述第二橡胶保护层沿轴线设有通孔，所述铅芯穿过所述通孔，所述铅芯的上端与所述第二上连接板连接，所述铅芯的下端与所述第二下连接板连接。

进一步地，所述铅芯隔震支座剪切模量为0.5-0.6MPa，所述铅芯隔震支座的竖向刚度2000-4000KN/mm。

进一步地，所述弹性橡胶层的弹性模量为1~10MPa。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，侧墙与中板采用摩擦滑移支座连接，在地震发生时所述摩擦滑移支座能在滑板滑动以及两块摩擦板的摩擦位移过程中通过摩擦力消耗部分地震动能，保护中板与侧墙、中板与牛角腿的连接结构尽量小的受地震的破坏，通过所述限位孔可以防止地铁车站结构中板与主体结构之间的过度滑移。同时，在强地震中可通过摩擦滑移支座在侧墙的自身塑性大变形，来保护中板端部的混凝土塑性免受破坏。通过震后可以通过对摩擦滑移支座的更换，实现地铁地下车站结构的震后可恢复性结构抗震设计。

（2）本发明的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，中柱与纵梁采用铅芯隔震支座，可以减小中柱与纵梁连接结构在地震中受到的剪切力以及拉拔力，使得中柱在地震中由受拉压循环受力状态转变为完全受压应力状态，极大的减轻中柱与纵梁结构在地震中的损坏程度，保护中柱在地震中不产生严重的地震破坏，进而避免地铁车站结构的顶板严重地震垮塌，提高地铁车站结构的整体抗震性能。

（2）本发明的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，能够有效减小两层地铁地下车站结构的中柱以及侧板被地震破坏风险，提高地铁车站结构的整体抗震性能，有效地填补对地下结构减隔震技术的不足，减轻地铁地下车站结构地震破坏带来的巨大经济损失和人员伤亡。并有力地推动我国城市轨道交通这一重大城市生命线工程防震减灾工作的快速发展，为我国“韧性城市”建设中提高地下空间“韧性”提供重要的科学依据和技术保障。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。

图1所示为本发明一实施例的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构的结构图。

图2所示为本发明一实施例的牛角腿与中板的连接结构图；

图3所示为本发明一实施例的摩擦滑移支座的结构图；

图4所示为本发明一实施例的铅芯隔震支座的结构图。

附图标记

1中板、11纵梁、2侧墙、3中柱、4牛角腿、5摩擦滑移支座、51第一摩擦板、52第二摩擦板、53第一固定板、54第二固定板、55限位孔、56第一上连接板、57第一下连接板、58滑板、59限位螺丝、6铅芯隔震支座、61第二上连接板、62第二下连接板、63第二橡胶保护层、64铅芯。

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，本领域技术人员在没有作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。

如图1所示，本发明实施例公开了一种两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，包括：中板1、侧墙2以及中柱3。所述侧墙2通过牛角腿4与所述中板1连接。所述中板1与所述牛角腿4之间设置摩擦滑移支座5。所述中板1的纵梁11与所述中柱3的顶端采用铅芯隔震支座6连接。

如图2~图3所示，所述牛角腿4的顶面上设置第一摩擦板51，所述中板1与所述牛角腿4的顶面连接处设置第二摩擦板52，所述第一摩擦板51与所述第二摩擦板52抵接。所述摩擦滑移支座5包括第一上连接板56、第一下连接板57以及滑板58，所述第一上连接板56以及所述第一下连接板57通过第一固定板53与所述侧墙2连接；所述中板1与所述侧墙2相对一面上设置第二固定板54，所述滑板58设置在所述第二固定板54上；所述第一上连接板56、所述第一下连接板57以及所述滑板58相互平行，所述第一上连接板56以及所述第一下连接板57上设有限位孔55，所述滑板58位于所述第一上连接板56以及所述第一下连接板57之间，所述滑板58通过限位螺丝59与所述第一上连接板56以及所述第一下连接板57连接。所述第一上连接板56以及所述第一下连接板57的厚度为1~2cm。

所述牛角腿4的顶面优选方形，所述牛角腿的顶面为所述牛角腿4与所述中板1连接的一面。所述牛角腿的顶面41的边长等于所述牛角腿4的侧边42的边长，所述牛角腿4的斜边43与水平面的角度为45°，此结构设计可以提高所述牛角腿4的顶面的承重。

如图4所示，所述铅芯隔震支座6包括第二上连接板61、第二下连接板62、第二橡胶保护层63以及铅芯64。所述第二橡胶保护层63设置在所述第二上连接板61与所述第二下连接板62之间。所述第二橡胶保护层63沿轴线设有通孔，所述铅芯64穿过所述通孔，所述铅芯64的上端与所述第二上连接板61连接，所述铅芯64的下端与所述第二下连接板62连接。所述铅芯隔震支座6剪切模量为0.5-0.6MPa，所述铅芯隔震支座6的竖向刚度2000-4000KN/mm。所述弹性橡胶层的弹性模量为1~10MPa。通过车站结构中柱1顶部设置铅芯隔震支座，可以改变中柱1与纵梁11的力学传递，使得地震中车站结构中柱1的受力状态从拉压循环受力状态变化为完全受压状态。

使用时需要将摩擦滑移支座5与铅芯隔震支座6固定在相应的位置。在水平破坏力的作用下，所述第一摩擦板51以及第二摩擦板52相对位移产生与水平破坏力相反的摩擦力，所述滑板58带动限位螺丝59在所述第一连接板56以及第二连接板57之间位移，产生与水平破坏力相反的摩擦力。此两个摩擦力等于所述水平破坏力时可以抵消水平破坏力。进而防止水平破坏力对中板1以及侧墙2的破坏。当地震中所述摩擦滑移支座5发生塑性破坏时，所述摩擦滑移支座5本身的塑性大变形能够大大耗散地震能量，保护中板1端部不受地震破坏，在地震结束后还可以根据破坏情况进行更换。同时可以根据限位孔55的长度、形状，所述第一摩擦板51以及第二摩擦板52的材质、接触面的形状等调整所述摩擦滑移支座5的地震强度的耐受等级。所述铅芯隔震支座6由于竖直设置的铅芯的存在，增加了所述中柱3与所述纵梁11抵抗水平剪切力的能力，极大的减轻了水平破坏力对所述中柱3与所述纵梁11的破坏程度。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，包括中板（1）、侧墙（2）以及中柱（3），其特征在于，所述侧墙（2）通过牛角腿（4）与所述中板（1）连接，所述中板（1）与所述牛角腿（4）之间设置摩擦滑移支座（5）；所述中板（1）的纵梁（11）与所述中柱（3）的顶端采用铅芯隔震支座（6）连接；

其中，所述牛角腿（4）的顶面上设置第一摩擦板（51），所述中板（1）与所述牛角腿（4）的顶面连接处设置第二摩擦板（52），所述第一摩擦板（51）与所述第二摩擦板（52）抵接；

所述摩擦滑移支座（5）包括第一上连接板（56）、第一下连接板（57）以及滑板（58），所述第一上连接板（56）以及所述第一下连接板（57）通过第一固定板（53）与所述侧墙（2）连接；所述中板（1）与所述侧墙（2）相对一面上设置第二固定板（54），所述滑板（58）设置在所述第二固定板（54）上；所述第一上连接板（56）、所述第一下连接板（57）以及所述滑板（58）相互平行，所述第一上连接板（56）以及所述第一下连接板（57）上设有限位孔（55），所述滑板（58）位于所述第一上连接板（56）以及所述第一下连接板（57）之间，所述滑板（58）通过限位螺丝（59）与所述第一上连接板（56）以及所述第一下连接板（57）连接。

2.根据权利要求1所述的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，其特征在于，所述第一上连接板（56）以及所述第一下连接板（57）的厚度为1~2cm。

3.根据权利要求1所述的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，其特征在于，所述铅芯隔震支座（6）包括第二上连接板（61）、第二下连接板（62）、第二橡胶保护层（63）以及铅芯（64）；所述第二橡胶保护层（63）设置在所述第二上连接板（61）与所述第二下连接板（62）之间，所述第二橡胶保护层（63）沿轴线设有通孔，所述铅芯（64）穿过所述通孔，所述铅芯（64）的上端与所述第二上连接板（61）连接，所述铅芯（64）的下端与所述第二下连接板（62）连接。

4.根据权利要求3所述的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，其特征在于，所述铅芯隔震支座（6）剪切模量为0.5-0.6MPa，所述铅芯隔震支座（6）的竖向刚度2000-4000KN/mm。

5.根据权利要求3所述的两层车站内部上层与下层分离的隔震结构，其特征在于，所述第二橡胶保护层（63）的弹性模量为1~10MPa。

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