CN112523578A - 一种地下结构抗震韧性结构体系 - Google Patents

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    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids

Abstract

本发明涉及一种地下结构抗震韧性结构体系，属于结构抗震技术领域，用于减小地下结构在地震中的反应和残余变形，通过阻尼器自复位力实现震后结构功能的快速恢复，包括围护结构、地下结构、预埋件、阻尼器。围护结构对称分布在结构两侧，围护结构与地下结构之间为肥槽，地下结构底板与围护结构浇筑在一起，围护结构和地下结构侧墙上设置有预埋件，围护结构和地下结构侧墙之间通过预埋件连接位移型阻尼器，阻尼器水平布置，阻尼间距与参数取决于围岩土体水平向刚度、地下结构和围岩土体的最大容许变形。该地下结构抗震韧性体系是一种兼顾地下结构抗震能力和震后功能快速恢复的韧性抗震结构体系。

Description

一种地下结构抗震韧性结构体系
技术领域
本发明涉及一种地下结构抗震韧性结构体系，属于结构抗震技术领域。
背景技术
目前我国正在进行大规模的城市空间开发与建设，以地铁为代表的城市地下结构建设取得了突飞猛进的进展。历史震害表明，在地震过程中，地下结构上覆土体的重力与竖向惯性力引起结构中柱轴压比显著增大、侧向变形能力降低，中柱容易因侧向变形能力不足而发生破坏，进而导致结构整体塌毁。地下结构赋存于土体中，其地震反应受围岩土体变形的约束，因此，减小结构地震反应的关键在于减小作用于地下结构的水平变形。传统的地下结构减隔震控制措施，主要是通过减小结构中柱侧向变形，或提高中柱侧向变形能力实现，主要关注了地下结构的抗震性能，而忽视了震后结构功能的可恢复性。韧性抗震要求结构不仅要有较强的抗震能力，同时要求能够实现震后结构功能的快速恢复。因此，传统的地下结构减隔震控制措施还不能称得上是完善的地下结构抗震韧性结构体系。
发明内容
为了提高地下结构的抗震能力，减小地下结构在地震中的反应与残余变形，实现震后结构功能的快速恢复，本发明提出了一种地下结构抗震韧性结构体系，用于减小地下结构在地震中的变形反应和震后残余变形，并提高震后结构功能的快速恢复能力。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种地下结构抗震韧性结构体系，用于减小地下结构地震反应与残余变形，提高结构的震后功能可恢复性，包括顶板、顶梁、顶层柱、肥槽、中板、中梁、底层柱、底梁、底板，预埋件、冠梁、腰梁、阻尼器、围护结构和侧墙，所述地下结构由顶板、顶梁、顶层柱、中板、中梁、底层柱、底梁、底板和侧墙组成，顶板两侧设置有侧墙，中板设置在顶板和底板之间，中板与顶板和底板之间分别设置有顶层柱以及底层柱，顶层柱上部与顶板之间设置有顶梁，底层柱与中板和底板之间分别设置有中梁和底梁；所述地下结构两侧均设置有围护结构；围护结构的中部和顶部分别设有腰梁和冠梁；所述腰梁和冠梁标高分别与中板和顶板的标高相同；围护结构与地下结构的侧墙之间设有肥槽；在侧墙与冠梁和腰梁同标高的位置处设置预埋件，围护结构冠梁和腰梁也设有预埋件；围护结构冠梁顶与地下结构顶板通过阻尼器连接，围护结构腰梁与地下结构中板也通过阻尼器连接，阻尼器直接固定在预埋件上；
地下结构正常工作时，主要由两侧围护结构承担土压力；在地震作用时，两侧围护结构将受到的地震荷载，通过阻尼器传递至侧墙，同时阻尼器变形消耗地震能量，减小施加于地下结构的变形，地下结构侧墙提供给阻尼器的反力可以抵抗部分土压力；地震结束后，阻尼器变形提供恢复力，将地下结构与围护结构恢复到变形前位置，消除地下结构和围护结构残余位移，实现震后结构功能的快速恢复。
进一步地，所述的围护结构对称布置在地下结构两侧。
进一步地，所述的围护结构与底板浇筑在一起。
进一步地，所述阻尼器布置在肥槽中，布置间距取决于静止土压力。
进一步地，所述的阻尼器水平布置，具有变形耗能和提供自恢复力的作用，其阻尼耗能和变形参数取决于围岩土体水平向刚度、地下结构与围岩土体的最大容许变形。
进一步地，所述冠梁横截面呈侧向的“凸”字型，其凸起部的底部部分压在所述顶板顶部，接触面光滑处理，并设置防水材料。
进一步地，所述顶梁、中梁以及底梁的宽度均大于所述顶层柱和底层柱的宽度。
进一步地，所述预埋件为预埋钢板，预埋钢板内侧设置有钩筋，其伸入并设置在对应的侧墙、冠梁以及腰梁内。
进一步地，所述阻尼器为位移型阻尼器。
进一步地，所述阻尼器为软钢阻尼器、铅阻尼器、摩擦阻尼器。
相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：
1、本发明所述的设置于肥槽中的水平向阻尼器，通过变形耗散地震能量，同时减小作用于地下结构的水平向变形，起到减小地下结构地震反应的作用。
2、震后产生变形的阻尼器，可以提供恢复力，实现震后结构功能的快速恢复。
3、该结构体系形式简单，符合地下结构抗震韧性的理念。
附图说明
图1为本发明结构体系横断面图。
图2为本发明俯视图。
图中，1-顶板；2-顶梁；3-顶层柱；4-肥槽；5-中板；6-中梁；7-底层柱；8-底梁；9-底板；10-预埋件；11-冠梁；12-腰梁；13-阻尼器；14-围护结构；15-侧墙。
具体实施方式
下面结合附图1-2对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明适用的典型地下结构横断面图如图1-2所示，为一种地下结构抗震韧性结构体系，用于减小地下结构地震反应与残余变形，提高结构的震后功能可恢复性，包括顶板1、顶梁2、顶层柱3、肥槽4、中板5、中梁6、底层柱7、底梁8、底板9，预埋件10、冠梁11、腰梁12、阻尼器13、围护结构14和侧墙15，地下结构由顶板1、顶梁2、顶层柱3、中板5、中梁6、底层柱7、底梁8、底板9和侧墙15组成，顶板1两侧设置有侧墙15，中板5设置在顶板1和底板9之间，中板5与顶板1和底板9之间分别设置有顶层柱3以及底层柱7，顶层柱3上部与顶板1之间设置有顶梁2，底层柱7与中板5和底板9之间分别设置有中梁6和底梁8。地下结构两侧均设置有围护结构14。围护结构14对称布置在地下结构两侧，且围护结构14与底板9浇筑在一起。围护结构14的中部和顶部分别设有腰梁12和冠梁11。腰梁12和冠梁11标高分别与中板5和顶板1的标高相同。围护结构14与地下结构的侧墙15之间设有肥槽4。在侧墙15与冠梁11和腰梁12同标高的位置处设置预埋件10，围护结构14冠梁11和腰梁12也设有预埋件10，预埋件10为预埋钢板，预埋钢板内侧设置有钩筋，其伸入并设置在对应的侧墙15、冠梁11以及腰梁12内。围护结构14冠梁11顶与地下结构顶板1通过阻尼器13连接，围护结构14腰梁12与地下结构中板5也通过阻尼器13连接，阻尼器13直接固定在预埋件10上。本实施例中，顶梁2、中梁6以及底梁8的宽度均大于顶层柱3和底层柱7的宽度。同时，冠梁11横截面呈侧向的“凸”字型，其凸起部的底部部分压在顶板1顶部，接触面光滑处理，并设置防水材料，地震作用时也起到一定摩擦耗能作用。
阻尼器13布置在肥槽4中，布置间距取决于静止土压力。同时，阻尼器13水平布置，具有变形耗能和提供自恢复力的作用，其阻尼耗能和变形参数取决于围岩土体水平向刚度、地下结构与围岩土体的最大容许变形。本实施例中的阻尼器13能起到有效的变形耗能、减小作用于地下结构水平变形的能力，阻尼器13为各种类型的位移型阻尼器，本实施例中采用摩擦阻尼器。阻尼器水平布置，其参数取决于围岩土体的侧向刚度和作用于位于结构的静止土压力，阻尼器13的最大位移量取决于围岩土体最大容许变形。阻尼器13与预埋件10之间锚固连接，但不限于锚固连接。地下结构梁、板、柱、墙可以是现浇构件，也可以是预制构件，梁、板、柱、墙的连接方式可以是现浇方式、装配式，但不限于以上两种方式。
地下结构正常工作或使用时，主要由两侧围护结构14承担土压力。在地震作用时，两侧围护结构14将受到的地震荷载，通过阻尼器13传递至侧墙15，同时阻尼器13变形消耗地震能量，减小施加于地下结构的变形，地下结构侧墙15提供给阻尼器13的反力可以抵抗部分土压力。地震结束后，阻尼器13变形提供恢复力，将地下结构与围护结构14恢复到变形前位置，消除地下结构和围护结构14残余位移，实现震后结构功能的快速恢复。
以上对本发明进行了详细说明，但内容不能被认为用于限定本发明的实施范围，凡依本发明申请范围所作的地下结构形式、围护结构类型、阻尼器与肥槽形式、尺寸等的改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种地下结构抗震韧性结构体系，用于减小地下结构地震反应与残余变形，提高结构的震后功能可恢复性，包括顶板(1)、顶梁(2)、顶层柱(3)、肥槽(4)、中板(5)、中梁(6)、底层柱(7)、底梁(8)、底板(9)，预埋件(10)、冠梁(11)、腰梁(12)、阻尼器(13)、围护结构(14)和侧墙(15)，其特征在于：所述地下结构由顶板(1)、顶梁(2)、顶层柱(3)、中板(5)、中梁(6)、底层柱(7)、底梁(8)、底板(9)和侧墙(15)组成，顶板(1)两侧设置有侧墙(15)，中板(5)设置在顶板(1)和底板(9)之间，中板(5)与顶板(1)和底板(9)之间分别设置有顶层柱(3)以及底层柱(7)，顶层柱(3)上部与顶板(1)之间设置有顶梁(2)，底层柱(7)与中板(5)和底板(9)之间分别设置有中梁(6)和底梁(8)；所述地下结构两侧均设置有围护结构(14)；围护结构(14)的中部和顶部分别设有腰梁(12)和冠梁(11)；所述腰梁(12)和冠梁(11)标高分别与中板(5)和顶板(1)的标高相同；围护结构(14)与地下结构的侧墙(15)之间设有肥槽(4)；在侧墙(15)与冠梁(11)和腰梁(12)同标高的位置处设置预埋件(10)，围护结构(14)的冠梁(11)和腰梁(12)也设有预埋件(10)；围护结构(14)的冠梁(11)顶与地下结构顶板(1)通过阻尼器(13)连接，围护结构(14)的腰梁(12)与地下结构中板(5)也通过阻尼器(13)连接，阻尼器(13)直接固定在预埋件(10)上；
地下结构正常工作时，主要由两侧围护结构(14)承担土压力；在地震作用时，两侧围护结构(14)将受到的地震荷载，通过阻尼器(13)传递至侧墙(15)，同时阻尼器(13)变形消耗地震能量，减小施加于地下结构的变形，地下结构侧墙(15)提供给阻尼器(13)的反力可以抵抗部分土压力；地震结束后，阻尼器(13)变形提供恢复力，将地下结构与围护结构(14)恢复到变形前位置，消除地下结构和围护结构(14)残余位移，实现震后结构功能的快速恢复。
2.根据权利要求1所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述的围护结构(14)对称布置在地下结构两侧。
3.根据权利要求1所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述的围护结构(14)与底板(9)浇筑在一起。
4.根据权利要求1所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述阻尼器(13)布置在肥槽(4)中，布置间距取决于静止土压力。
5.根据权利要求1所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述的阻尼器(13)水平布置，具有变形耗能和提供自恢复力的作用，其阻尼耗能和变形参数取决于围岩土体水平向刚度、地下结构与围岩土体的最大容许变形。
6.根据权利要求1所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述冠梁(11)横截面呈侧向的“凸”字型，其凸起部的底部部分压在所述顶板(1)顶部，接触面光滑处理，并设置防水材料。
7.根据权利要求1所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述顶梁(2)、中梁(6)以及底梁(8)的宽度均大于所述顶层柱(3)和底层柱(7)的宽度。
8.根据权利要求1所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述预埋件(10)为预埋钢板，预埋钢板内侧设置有钩筋，其伸入并设置在对应的侧墙(15)、冠梁(11)以及腰梁(12)内。
9.根据权利要求1所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述阻尼器(13)为位移型阻尼器。
10.根据权利要求1-9所述的一种地下结构抗震韧性结构体系，其特征在于：所述阻尼器(13)为软钢阻尼器、铅阻尼器、摩擦阻尼器。
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