CN111705919A - 一种tod上盖板隔震转换结构 - Google Patents

一种tod上盖板隔震转换结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种TOD上盖板隔震转换结构，包括与上层建筑的若干第一支撑结构连接的上转换层、与下层建筑的若干第二支撑结构连接的下转换层以及设置于所述上转换层与所述下转换层之间的隔震缓冲支座；在垂直方向上，上转换层具第一投影范围位于下转换层的第二投影范围的内部，或第一投影范围与第二投影范围重叠。其优点在于，通过双转换层分别与上层建筑、下层建筑连接，实现了上层建筑、下层建筑分离转换，使得上层建筑的开发与下层建筑的开发之间互不影响；在上转换层与下转换层之间设置隔震缓冲支座，降低了上部结构地震力，减少了车辆运行产生的震动对上层建筑的影响；通过隔震支座的合理布置，提高上层建筑的高宽比限制，增加实际使用面积。

Description

一种TOD上盖板隔震转换结构
技术领域
本发明涉及TOD技术领域，尤其涉及一种TOD上盖板隔震转换结构。
背景技术
在TOD(transit-oriented development，TOD，以公共交通为导向的开发)项目中，通常会利用地铁上方空间作为规划建设基地，即地铁上盖板空间。与传统项目中以土地地面为基地相比，TOD项目以地铁建筑的屋面作为基地进行建设。
在TOD项目中，遇到的首要结构问题是上盖板的上部结构柱网与上盖板的下部结构柱网无法对应，需要采用转换层进行结构转换，以满足开发需求。
常规的结构转换方式包括梁氏转换、板式转换、箱型转换等方式，这些结构转换方式均为硬转换，如图1所示，即利用车辆段的屋盖结构层进行结构转换。屋盖结构既是下部车场(如地铁、铁路等)的屋面层，又是上部建筑的结构转换层，其能解决结构受力传递问题。
然而，这种结构转换方式无法降低上部结构的地震效应，也无法降低下部车辆段车辆行驶震动对上部建筑的影响。
因此，亟需一种适用于TOD项目的转换结构，解决上盖板的上部结构的地震效应以及车辆行驶震动对上部结构造成影响的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种TOD上盖板隔震转换结构。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种TOD上盖板隔震转换结构，包括：
上转换层，所述上转换层的上表面与位于所述上转换层的上部的上层建筑的若干第一支撑结构连接，所述上转换层的下表面设置有若干下挂构件；
下转换层，所述下转换层的下表面与位于所述下转换层的下部的下层建筑的若干第二支撑结构连接；
若干隔震缓冲支座，若干所述隔震缓冲支座设置于所述上转换层与所述下转换层之间，并分别与所述上转换层的下表面、所述下转换层的上表面连接，且若干所述隔震缓冲支座与若干所述下挂构件不接触；
其中，所述隔震缓冲支座为第一隔震缓冲支座、第二隔震缓冲支座中的至少一种，其中，所述第一隔震缓冲支座为具有阻尼的隔震缓冲支座；
在垂直方向上，所述上转换层具有第一投影范围，所述下转换层具有第二投影范围，所述上层建筑具有第三投影范围；
其中，所述第一投影范围位于所述第二投影范围的内部，或所述第一投影范围与所述第二投影范围重叠；
所述第三投影范围位于所述第一投影范围的内部，或所述第三投影范围与所述第一投影范围重叠。
在其中的一个实施例中，还包括：
阻尼装置，所述阻尼装置设置在所述上转换层与所述下转换层之间。
在其中的一个实施例中，所述第一隔震缓冲支座包括：
第一上连接钢板，所述第一上连接钢板的上表面与所述上转换层的下表面连接；
第一下连接钢板，所述第一下连接钢板的下表面与所述下转换层的上表面连接；
阻尼元件，所述阻尼元件的一端与所述第一上连接钢板的下表面连接，所述阻尼元件的另一端与所述第一下连接钢板的上表面连接；
第一隔震层，所述第一隔震层环绕所述阻尼元件设置，所述第一隔震层的一端与所述第一上连接钢板的下表面连接，所述第一隔震层的另一端与所述第一下连接钢板的上表面连接。
在其中的一个实施例中，所述第二隔震缓冲支座包括：
第二上连接钢板，所述第二上连接钢板的上表面与所述上转换层的下表面连接；
第二下连接钢板，所述第二下连接钢板的下表面与所述下转换层的上表面连接；
第二隔震层，所述第二隔震层的一端与所述第二上连接钢板的下表面连接，所述第二隔震层的另一端与所述第二下连接钢板的上表面连接。
在其中的一个实施例中，还包括：
支撑装置，所述支撑装置设置在每一所述隔震缓冲支座与所述上转换层之间以及设置在每一所述隔震缓冲支座与所述下转换层之间。
在其中的一个实施例中，所述上转换层的上表面与所述上层建筑的楼板之间的距离为第一距离，所述第一距离至少为0.5m。
在其中的一个实施例中，所述下转换层的下表面与所述下层建筑的上表面之间的距离为第二距离，所述第二距离至少为0.5m。
在其中的一个实施例中，在垂直方向上，若干所述隔震缓冲支座位于所述第一投影范围的内部。
在其中的一个实施例中，还包括：
若干暗梁，若干所述暗梁设置于所述上转换层的内部和/或所述下转换层的内部。
在其中的一个实施例中，所述暗梁还包括：
型钢，所述型钢设置于所述暗梁的内部。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的一种TOD上盖板隔震转换结构，通过双转换层分别与上层建筑、下层建筑连接，实现了上层建筑、下层建筑分离转换，使得上层建筑的开发与下层建筑的开发之间互不影响；在上转换层与下转换层之间设置隔震缓冲支座，不仅降低了上部结构地震力，使上层建筑的抗震构造措施至少降低一烈度设置，还减少了车辆运行产生的水平震动、竖向震动对上层建筑的影响；通过隔震支座的合理布置，可以提高上层建筑的高宽比限制，提高上层建筑的结构高度，增加实际使用面积。
附图说明
图1是现有技术中的转换结构的示意图。
图2是本发明的隔震转换结构的示意图。
图3是本发明的上转换层与隔震缓冲支座之间的投影关系示意图。
图4是本发明的上转换层、下转换层与隔震缓冲支座之间的投影关系示意图。
图5是本发明的第一隔震缓冲支座的剖面图。
图6是本发明的第二隔震缓冲支座的剖面图。
图7是本发明的一个具体应用实施例的示意图。
图8是本发明的隔震转换结构在地震发生时的状态示意图。
其中的附图标记为：上层建筑100、下层建筑200、上转换层300、下转换层400、隔震缓冲支座500；
第一支撑结构101、楼板102；
第二支撑结构201；
下挂构件301；
第一隔震缓冲支座510、第一上连接钢板511、第一下连接钢板512、阻尼元件513、第一隔震层514；
第二隔震缓冲支座520、第二上连接钢板521、第二下连接钢板522、第二隔震层523。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
如图2所示，一种TOD上盖板隔震转换结构，包括上转换层300、下转换层400和若干隔震缓冲支座500，若干隔震缓冲支座500设置于上转换层300与下转换层400之间。
上转换层300设置于上层建筑100的下部，上转换层300的上表面与上层建筑100的若干第一支撑结构101连接，第一支撑结构101可以是支撑柱，也可以是剪力墙。
其中，上层建筑100可以为住宅、商场、酒店等建筑。
上转换层300的上表面与上层建筑100的最下层的楼板102之间的第一距离至少为0.5m。
下转换层400设置于下层建筑200的上部，下转换层400的下表面与下层建筑200的若干第二支撑结构201连接。
其中，第二支撑结构201可以是支撑柱，用于使下层建筑200与地基牢固连接。
其中，下层建筑200可以为地铁段、高铁段等具有列车通行、列车停靠、检修的地下建筑。
下转换层400的下表面与下层建筑200的上表面之间的第二距离为0.5m。
若干第一支撑结构101与若干第二支撑结构201可以存在对应的关系；也可以不存在对应的关系，即每一第二支撑结构201的正上方无第一支撑结构101设置。
利用上转换层300、下转换层400这种双转换层设计，可以使上层建筑100的开发与下层建筑200的开发互不影响。
如图3～4所示，在垂直方向上，上转换层300具有第一投影范围，下转换层400具有第二投影范围，第一投影范围与第二投影范围的关系如下：
第一投影范围在第二投影范围的内部，即上转换层300的边缘与下转换层400的边缘未对齐，或上转换层300的部分边缘与下转换层400的部分边缘对齐；
第一投影范围与第二投影范围重叠，即上转换层300的边缘与下转换层400的边缘对齐。
其中，上转换层300一般为规则的形状，主要是需要与上层建筑100的形状相配合；下转换层400可以是规则的形状，也可以是不规则的形状，需要与上转换层300的形状以及若干第二支撑结构201的布置相配合。
在垂直方向上，上层建筑100具有第三投影范围，第三投影范围与第一投影范围的关系如下：
第三投影范围在第一投影范围的内部，即上层建筑100的边缘与上转换层300的边缘未对齐，或上层建筑100的部分边缘与上转换层300的部分边缘对齐；
第三投影范围与第一投影范围重叠，即上层建筑100的边缘与上转换层300的边缘对齐。
对于下转换层400而言，其为箱形转换结构，包括依次设置的上盖板层、转换主体层和下盖板层，其中，下转换层400的厚度为2000mm～3000mm，上盖板层的厚度为200mm～400mm，下盖板层的厚度为200mm～400mm。优选地，下转换层400的厚度为2500mm，上盖板层的厚度为300mm，下盖板层的厚度为300mm。
如图3～4所示，在垂直方向上，若干隔震缓冲支座500均位于第一投影范围的内部，避免出现单一隔震缓冲支座500的部分与上转换层300连接，单一隔震缓冲支座500的其余部分位于上转换层300的外部。
在布置隔震缓冲支座500时，可以根据第一支撑结构101、第二支撑结构201选择隔震缓冲支座500的位置。如隔震缓冲支座500可以设置在第一支撑结构101的正下方；或者设置在第二支撑结构201的正上方；或者既不设置在第一支撑结构101的正下方，也不设置在第二支撑结构201的正下方。
此外，上转换层300还包括若干下挂构件301，如楼梯间、电梯间等结构。在布置隔震缓冲支座500时，需要使隔震缓冲支座500避开上述下挂构件301，即隔震缓冲支座500无法设置在下挂构件301的下方，仅能设置在下挂构件301的侧部，且与下挂构件301既没有连接也没有接触。
隔震缓冲支座500包括第一隔震缓冲支座510和第二隔震缓冲支座520中的至少一种，其中，第一隔震缓冲支座510为具有阻尼的隔震缓冲支座。
如图5所示，第一隔震缓冲支座510包括第一上连接钢板511、第一下连接钢板512、阻尼元件513和第一隔震层514。第一上连接钢板511的上表面与上转换层300的下表面固定连接，第一下连接钢板512的下表面与下转换层400的上表面固定连接，阻尼元件513的两端分别与第一上连接钢板511的下表面、第一下连接钢板512的上表面连接，第一隔震层514环绕阻尼元件513设置，且第一隔震层514的两端分别与第一上连接钢板511的下表面、第一下连接钢板512的上表面连接。其中，第一上连接钢板511、第一下连接钢板512、阻尼元件513和第一隔震层514共轴设置。
在一些实施例中，第一隔震缓冲支座510为铅芯橡胶支座，阻尼元件513为铅芯，第一隔震层514为橡胶、钢板构成的复合结构。
如图6所示，第二隔震缓冲支座520包括第二上连接钢板521、第二下连接钢板522和第二隔震层523。第二上连接钢板521的上表面与上转换层300的下表面固定连接，第二下连接钢板522的下表面与下转换层400的上表面固定连接，第二隔震层523的两端分别与第二上连接钢板521的下表面、第二下连接钢板522的上表面连接。其中，第二上连接钢板521、第二下连接钢板522和第二隔震层523共轴设置。
在一些实施例中，第二隔震缓冲支座520为天然橡胶支座，第二隔震层523为橡胶、钢板构成的复合结构。
其中，隔震缓冲支座500为S2＝5系列的大直径天然橡胶支座，其长期面压限值为12Mpa。
对于隔震缓冲支座500的布置，其需要根据上部结构(至少包括上层建筑100)的质量及刚度分布进行受力分析，计算得到隔震缓冲支座500的数量和位置，从而确保每个隔震缓冲支座500的竖向压力、拉力、剪力及各个方向的变形不大于规范限值。此外，每个隔震缓冲支座500在重力载荷代表值作用下的竖向变形值和平均变形值的偏差相近，小于30％，从而保证整个隔震转换结构的安全。
一般而言，在上转换层300与下转换层400之间设置若干第一隔震缓冲支座510和若干第二隔震缓冲支座520，从而不需要额外设置阻尼器，降低隔震转换结构的复杂度，减少后续维护成本。
在一些特殊情况下，如果在设置若干第一隔震缓冲支座510和若干第二隔震缓冲支座520后，仍然不满足设计要求，可以在上转换层300与下转换层400之间设置若干阻尼装置，即阻尼器，从而使隔震缓冲支座满足设计要求。
此外，在将隔震缓冲支座500布置在上转换层300与下转换层400之间时，可以通过布置支撑装置以满足结构强度、支撑要求。具体地，在每个隔震缓冲支座500的上表面连接一个上支撑装置(如上支墩)，以提高隔震缓冲支座500与上转换层300之间的连接强度；在每个隔震缓冲支座500的下表面连接一个下支撑装置(如下支墩)，以提高隔震缓冲支座500与下转换层400之间的连接强度。
其中，每个上支撑装置和每个下支撑装置均具有一定的厚度，如500mm、1000mm等。
此外，上支撑装置和下支撑装置的厚度可以根据需要进行调整，以使全部安装于上支撑装置和下支撑装置之间的隔震缓冲支座500处于同一水平面。
进一步地，根据结构布置需要，在上转换层300的内部、下转换层400的内部还设置有暗梁，在暗梁的内部还可以设置型钢。上述结构布置，可以提高上转换层300、下转换层400的结构强度。
此外，在下转换层400的内部还设置有转换主梁和转换次梁，在每个下支撑装置的下方双向设置转换主梁。其中，在下支撑装置的下方未双向设置转换主梁的情况下，需要在下支撑装置的下方双向设置转换次梁，以承担隔震缓冲支座500传递的集中力。
进一步地，为了提高转换主梁、转换次梁的抗剪承载力，部分转换主梁、部分转换次梁采用型钢混凝土梁。
此外，为了提高下转换层400的刚度，在下转换层400的内部还设置有若干隔板。相邻两个隔板之间的间距小于或等于3000mm。其中，每个隔板的厚度为300mm～500mm，优选的隔板厚度为400mm。
其中，隔震缓冲支座500均位于转换主梁或转换次梁，并避开隔板设置。
本实施例的具体使用方法如下：如图2所示，在施工过程中，基于上层建筑100的外部轮廓以及第一支撑结构101的布置，确定上转换层300的外部轮廓；基于上转换层300的外部轮廓以及下层建筑200的第二支撑结构201的布置，确定下转换层400的外部轮廓；基于上层建筑100的设计要求以及上转换层300的外部轮廓，确定隔震缓冲支座500的位置；将下转换层400安装在下层建筑200的上部，并与若干第二支撑结构201连接；将若干隔震缓冲支座500安装于下转换层400的上部；将上转换层300安装在下转换层400的上部，并与若干隔震缓冲支座500连接；将若干第一支撑结构101的底部与上转换层300连接，即可进行后续的上层建筑施工。
实施例2
在上海某一TOD项目中，其初始设计采用的转换结构为硬转换结构(参照图1)，即在下转换层400分别与上层建筑100、下层建筑200直接连接，且下转换层400的厚度至少为2500mm。由于下层建筑200为不规则结构，导致上层建筑100的部分墙体的下方的下转换层400无法满足受力要求，需要进行结构加固才能实施。由于TOD项目的下层建筑200为地铁车辆段，且地铁运营无法停止，因此无法在下层建筑200进行加固施工。此外，由于采用硬转换结构，不存在隔震作用，导致上层建筑100的地震力不会降低。另外，上层建筑100的楼层高度(大都为3m)与下层建筑200的层高(大都为10m)存在巨大的差异，导致下转换层400存在巨大的刚度差异，因此，在下转换层400会存在受力薄弱层。在地震工况下，受力薄弱层位置的地震力会给上层建筑100带来重大破坏。此外，在日常使用过程中，下层建筑200中的地铁运行噪音以及地铁运行查收的震动会通过下转换层400直接传递至上层建筑100，影响上层建筑100内的用户的生活及工作。
为了改进上述缺陷，如图7所示，本发明的一个具体应用实施例，其应用于上海某一TOD项目中。在车辆段范围的上部依次设置下转换层400、若干隔震缓冲支座500和上转换层300，在上转换层300的上部设置住宅建筑。下转换层400与车辆段范围的支撑柱连接，并与车辆段范围的顶部具有一定的距离；上转换层300与住宅建筑的支撑柱连接，并与住宅建筑的最下层的楼板具有一定的距离。
其中，住宅建筑为17层剪力墙住宅，其结构高度为55.8m，结构宽度为14.45m，结构高宽比为3.86，大于上海的建筑规范高宽比的上限值3。此外，住宅建筑的总重量为14000吨以上，根据结构力学计算，上转换层300的厚度为1.2m，下转换层400的厚度为2.5m，隔震缓冲支座500通过具有厚度为0.5m的支墩分别与上转换层300、下转换层400连接。
在本实施例中，如采用常规隔震支座，则需要设置至少50个常规隔震支座。而在本实施例的实际结构中，因采用了大直径橡胶支座(S2＝5系列)，仅采用了18个第一隔震缓冲支座510和2个第二隔震缓冲支座520。其中，每个隔震缓冲支座500在设防烈度下的侧向变形为85mm，在罕遇地震下的侧向变形为325mm。隔震缓冲支座500具有足够的抗风刚度，能确保100年重现期风荷载下隔震支座不发生水平位移。此外，每个隔震缓冲支座500的竖向承载能力约为1300吨。其作用如下：
降低上层建筑的结构刚度，设防烈度地震自振周期增加至原来的2倍以上，罕遇地震自振周期增加至原来的3倍左右；
通过反应谱计算或时程计算，隔震转换结构与上层建筑的底层剪力比小于0.5；
通过反应谱计算或时程计算，隔震转换结构与上层建筑的各层倾覆力矩比剪力比小于0.5；
位于隔震转换结构上方的上层建筑在设防烈度地震作用下最大层间位移角介于1/1000～1/750，基本处于弹性状态；
位于隔震转换结构上方的上层建筑的楼层加速度响应大幅度降低，位于隔震转换结构下方的下层建筑的加速度响应略有增加。
实施例3
本实施例为采用本发明的隔震转换结构的TOD项目的模拟地震的实施例。
如图8所示，在发生地震的情况下，下层建筑200发生变形，其第二支撑结构201倾斜，导致下转换层400产生侧向变形；当变形传递至隔震缓冲支座500时，由于隔震缓冲支座500抵消了大部分地震变形，从而减少了上层建筑100的地震力，使得上层建筑100的抗震设防烈度可以至少降低一度设置，如原设计规范为按7度区设防烈度进行设计，现在可以改为按6度区设防烈度进行设计。
在下层建筑200有车辆通过时，车辆运行产生的震动传递至隔震缓冲支座500时，隔震缓冲支座500的隔震层(如橡胶)可以抵消震动，从而使上层建筑100不会受到车辆震动的影响。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，包括：
上转换层，所述上转换层的上表面与位于所述上转换层的上部的上层建筑的若干第一支撑结构连接，所述上转换层的下表面设置有若干下挂构件；
下转换层，所述下转换层的下表面与位于所述下转换层的下部的下层建筑的若干第二支撑结构连接；
若干隔震缓冲支座，若干所述隔震缓冲支座设置于所述上转换层与所述下转换层之间，并分别与所述上转换层的下表面、所述下转换层的上表面连接，且若干所述隔震缓冲支座与若干所述下挂构件不接触；
其中，所述隔震缓冲支座为第一隔震缓冲支座、第二隔震缓冲支座中的至少一种，其中，所述第一隔震缓冲支座为具有阻尼的隔震缓冲支座；
在垂直方向上，所述上转换层具有第一投影范围，所述下转换层具有第二投影范围，所述上层建筑具有第三投影范围；
其中，所述第一投影范围位于所述第二投影范围的内部，或所述第一投影范围与所述第二投影范围重叠；
所述第三投影范围位于所述第一投影范围的内部，或所述第三投影范围与所述第一投影范围重叠。
2.根据权利要求1所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，还包括：
阻尼装置，所述阻尼装置设置在所述上转换层与所述下转换层之间。
3.根据权利要求1所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，所述第一隔震缓冲支座包括：
第一上连接钢板，所述第一上连接钢板的上表面与所述上转换层的下表面连接；
第一下连接钢板，所述第一下连接钢板的下表面与所述下转换层的上表面连接；
阻尼元件，所述阻尼元件的一端与所述第一上连接钢板的下表面连接，所述阻尼元件的另一端与所述第一下连接钢板的上表面连接；
第一隔震层，所述第一隔震层环绕所述阻尼元件设置，所述第一隔震层的一端与所述第一上连接钢板的下表面连接，所述第一隔震层的另一端与所述第一下连接钢板的上表面连接。
4.根据权利要求1所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，所述第二隔震缓冲支座包括：
第二上连接钢板，所述第二上连接钢板的上表面与所述上转换层的下表面连接；
第二下连接钢板，所述第二下连接钢板的下表面与所述下转换层的上表面连接；
第二隔震层，所述第二隔震层的一端与所述第二上连接钢板的下表面连接，所述第二隔震层的另一端与所述第二下连接钢板的上表面连接。
5.根据权利要求1所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，还包括：
支撑装置，所述支撑装置设置在每一所述隔震缓冲支座与所述上转换层之间以及设置在每一所述隔震缓冲支座与所述下转换层之间。
6.根据权利要求1所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，所述上转换层的上表面与所述上层建筑的楼板之间的距离为第一距离，所述第一距离至少为0.5m。
7.根据权利要求1所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，所述下转换层的下表面与所述下层建筑的上表面之间的距离为第二距离，所述第二距离至少为0.5m。
8.根据权利要求1所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，在垂直方向上，若干所述隔震缓冲支座位于所述第一投影范围的内部。
9.根据权利要求1所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，还包括：
若干暗梁，若干所述暗梁设置于所述上转换层的内部和/或所述下转换层的内部。
10.根据权利要求9所述的TOD上盖板隔震转换结构，其特征在于，所述暗梁还包括：
型钢，所述型钢设置于所述暗梁的内部。
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