CN115270274B - 一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法，包括：确定由轨道交通运行产生的振动波激励；建立未隔振建筑物的有限元模型，根据竖向隔振频率fi,v设计竖向隔振结构的竖向刚度参数Ki,v，建立建筑物和竖向隔振结构的整体有限元模型；将地下室结构基础处测量得到的振动波作为输入，对整体有限元模型进行轨道交通运行振动时程分析，计算隔振后竖向隔振结构的响应，分析建筑物楼板响应的1/3倍频程，判断采用竖向隔振结构后建筑物是否满足建筑物振动与二次辐射噪音限制要求，若采用上述的整体有限元模型设计出来的竖向隔振结构使得建筑物不满足建筑物振动与二次辐射噪音限值要求，则重复上述步骤对竖向隔振结构进行重新设计。
Description
技术领域
本申请涉及土木工程振动与噪声控制技术领域，尤其是涉及一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法及其结构。
背景技术
TOD是指：“以公共交通为导向的发展模式”。其中的公共交通主要是指火车站、机场、地铁、轻轨等轨道交通及巴士干线，然后以公交站点为中心、以400～800米（5～10分钟步行路程）为半径建立中心广场或城市中心，其特点在于集工作、商业、文化、教育、居住等为一身的“混合用途”，使居民和雇员在不排斥小汽车的同时能方便地选用公交、自行车、步行等多种出行方式。
在TOD物业开发过程中，运行的列车将产生振动；该振动通过“轨道—隧道—土体”传递至目标结构，导致地铁上盖结构产生二次振动与噪声问题。由轨道交通引发的结构二次振动与噪声对在TOD内生活或工作的人有着严重影响，因此，需要提出一种设计方法使得整个TOD项目可满足国家的振动与噪声规范要求。
发明内容
第一方面，为了提出一种设计方法使得在对TOD在建设完毕后整个TOD项目可满足国家的振动与噪声规范要求，本申请提供一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法。
本申请提供的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法采用如下的技术方案：
一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法，包括：
确定由轨道交通运行产生的振动波激励；根据建筑物与隧道的空间相对位置，确定在地下室结构基础的测点位置和测点数量，测量隧道内轨道运行状态下各个测点的加速度响应，基于拉普拉斯变换通过分析各测点的加速度响应对应的1/3倍频程，得到地下室结构基础位置处激励的频谱；
建立未隔振建筑物的有限元模型，基于利兹法KΦ=MΦΩ2计算未隔振建筑物上结构的各阶频率和振型参与系数，确定需要布置竖向隔振结构节点的数量和位置，对未隔振建筑物上结构施加静力载荷，确定在静力作用下，待布置竖向隔振结构(12)的节点位置处的竖向反力；
确定地下室结构基础位置处激励的卓越频率；确定建筑物的竖向自振频率；根据卓越频率/>和竖向自振频率/>确定建筑物的竖向隔振频率/>；根据竖向隔振频率/>设计竖向隔振结构的竖向刚度参数/>， />，建立建筑物和竖向隔振结构的整体有限元模型；
将地下室结构基础处测量得到的振动波作为输入，对整体有限元模型进行轨道交通运行振动时程分析，基于直接积分法计算隔振后竖向隔振结构的响应，分析建筑物楼板响应的1/3倍频程，对比楼板响应的1/3倍频程与城市环境振动标准、城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准和住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准等给出的振动限值差异，判断采用竖向隔振结构后建筑物是否满足建筑物振动与二次辐射噪音限制要求，当楼板响应的1/3倍频程小于规范限值要求时，即满足规范要求，若采用上述的整体有限元模型设计出来的竖向隔振结构使得建筑物不满足建筑物振动与二次辐射噪音限值要求，则重复上述步骤对竖向隔振结构进行重新设计。
通过采用上述技术方案，采用竖向隔振结构的设置用于隔离由建筑地下室传递至建筑物的地铁振动波，从而有利于减小轨道交通振动导致的的临近建筑室内的二次振动和噪声，增强了轨道交通上盖结构体系在市场中的竞争力，保证了结构的安全性和可靠性；通过对地下室结构基础处测量到的轨道交通运行产生的振动波激励从而得到地下室结构基础位置处的卓越频率，通过建立建筑物的有限元模型，便于对实际轨道交通运行时的建筑物情况进行模拟，从而便于得到建筑物在轨道交通运行时的竖向隔振频率，从而便于对竖向隔振结构进行有效的设计，通过不断的模拟设计从而提高了竖向隔振结构对地铁振动波的隔离效果，提高了整个地铁上盖建筑的竖向隔振设计方法设计后在实际运用时的有效性。
可选的，确定在静力作用下，待布置竖向隔振结构的节点位置处的竖向反力之后，确定需要布置防摇摆结构节点的数量和位置，对未隔振建筑物上结构施加地震作用，确定在地震作用下，待布置防摇摆结构的节点位置处的水平反力和水平位移，确定防摇摆结构沿水平方向的刚度；在建立建筑物和竖向隔振结构的整体有限元模型时，同时建立建筑物、竖向隔振结构和防摇摆结构的整体有限元模型。
通过采用上述技术方案，通过采用防摇摆结构的设置，使得整个地铁上盖建筑不仅可实现对噪音的隔绝，还可以实现在地震情况下，整个地铁上盖建筑的稳固性，在确定竖向隔振结构测点的位置和数量的同时，对布置防摇摆结构节点的数量和位置，便于同时对竖向隔振结构和防摇摆结构进行同时试验设计，通过施加地震作用便于对建筑物在地震作用下的抗震效果进行模拟试验，通过建立建筑物、竖向隔振结构和防摇摆结构的整体有限元模型，从而便于对建筑物的竖向隔振效果以及防摇摆效果进行同时验证，进一步使得整个地铁上盖建筑实际运用竖向隔振结构和防摇摆结构后的有效性。
可选的，若采用设计出来的整体有限元模型使得建筑物满足建筑物振动与二次辐射噪音限值要求之后：
对满足要求的整体有限元模型进行罕遇地震时程分析，对建筑物地下室、竖向隔振结构和防摇摆结构进行抗震设计和验算；
根据设计要求，确定竖向隔振结构和防摇摆结构的初步规格和性能，对竖向隔振结构和防摇摆支座进行优化选型，验算优选后整个建筑物在轨道交通运行作用下的室内振动与噪音，验算优选后隔振建筑在罕遇地震作用下的抗震性能。
通过采用上述技术方案，通过对满足噪音和普通地震要求的有限元模型再次进行罕遇地震的时程分析，使得设计出来后的整个建筑物可满足噪音、地震以及罕遇地震的要求，从而进一步提高了设计出来的建筑物的稳固性，而通过对竖向隔振结构和防摇摆结构进行罕遇地震的优化选型设计，使得竖向隔振结构和防摇摆结构可进一步满足噪音和普通地震的要求，进一步提高了设计出来后的建筑物的隔振和防摇摆效果。
可选的，利用振动台试验技术反演轨道交通运行产生的振动波激励，实现对竖向隔振支座隔振性能的验证。
通过采用上述技术方案，通过利用振动台试验技术验证所设计的竖向隔振结构和防摇摆结构的性能；由于是动力试验，试验结果考虑了竖向隔振结构和防摇摆结构的率相关特征；在一般隔震设计方法中，仅利用隔振支座的动/静刚度来评价隔振效果；因此，考虑率相关特征的振动台试验验证结果更符合实际工程结果。
第二方面，为了提出一种预先设计方法使得在对TOD在建设完毕后整个TOD项目可满足国家的振动与噪声规范要求，本申请提供一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构。
本申请提供的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构采用如下的技术方案：
一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构，包括待隔振建筑物、建筑物地下室、竖向隔振结构和防摇摆结构，所述待隔振建筑物和建筑物地下室通过竖向隔振结构和防摇摆结构连接。
通过采用上述技术方案，将设计出来的竖向隔振结构和防摇摆结构设置在待隔振建筑物和建筑物地下室之间，竖向隔振结构用于隔离由建筑物地下室传递至待隔振建筑物的地铁振动波，防摇摆支座用于限制待隔振建筑物的水平大变形，并减小待隔振建筑物的摇摆反应，从而使得竖向隔振结构和防摇摆结构可实现对待隔振建筑物的噪音隔绝、普通地震防御和罕遇地震防御，并且可使得竖向隔振结构和防摇摆结构实现最佳的噪音隔绝以及地震防御效果。
可选的，所述待隔振建筑物和建筑物地下室均包括竖向承载件，所述建筑物地下室还包括横向承载件，沿着俯视待隔振建筑物的方向将待隔振建筑物投影至建筑物地下室的区域设置为投影区域，所述待隔振建筑物的竖向承载件和建筑物地下室的竖向承载件之间且位于投影区域的四角、四条边的中点以及中心位置处均设置有所述竖向隔振结构，所述待隔振建筑物的竖向承载件和建筑物地下室的横向承载件之间且位于投影区域四条边的中点所在的位置处均设置有单个的防摇摆结构，所述待隔振建筑物的竖向承载件和建筑物地下室的横向承载件之间且位于投影区域的四角所在的位置处均设置有两个防摇摆结构。
通过采用上述技术方案，通过在投影区域的四角、四条边的重点以及中心位置处均设置竖向隔振结构，在投影区域四条边的重点以及四角位置处设置不同数量的防摇摆结构，从而进一步提高了多个竖向隔振结构以及多个防摇摆结构对待隔振建筑物的隔振以及防摇摆效果，在不同的方位均设置防摇摆结构，使得多个防摇摆结构可提高待隔振建筑物在地震时不同方位的防摇摆效果。
可选的，所述竖向隔振结构包括支座下盖板、支座上盖板和竖向弹性支座，所述支座下盖板上设置有用于将支座下盖板固定至建筑物地下室的竖向承载件上的第一固定件，所述支座上盖板上设置有用于将支座上盖板固定至待隔振建筑物的竖向承载件上的第二固定件，所述竖向弹性支座固定设置在支座下盖板和支座上盖板之间。
通过采用上述技术方案，竖向弹性支座可实现对地铁振动波的隔离，从而减小了由建筑物地下室传递至待隔振建筑物的噪音，采用支座下盖板、支座上盖板和竖向弹性支座的设置其结构简单，便于更换和维护，提高了对待隔振建筑物的隔振效果；第一固定件和第二固定件的设置便于将竖向弹性支座固定在待隔振建筑物的竖向承载件和建筑物地下室的竖向承载件之间。
可选的，所述防摇摆结构包括外侧盖板、内侧盖板和横向弹性支座，所述外侧盖板上设置有用于将外侧盖板固定至建筑物地下室的横向承载件上的第三固定件，所述内侧盖板上设置有用于将内侧盖板固定至待隔振建筑物的竖向承载件上的第四固定件，所述横向弹性支座固定设置在外侧盖板和内侧盖板之间。
通过采用上述技术方案，横向弹性支座可限制待隔振建筑物的水平大变形和摇摆反应，从而提高了待隔振建筑物的防摇摆效果，采用外侧盖板、内侧盖板和横向弹性支座的设置其结构简单，便于更换和维护，提高了对待隔振建筑物的防摇摆效果；第三固定件和第四固定件的设置便于将横向弹性支座固定在待隔振建筑物的竖向承载件和建筑物地下室的横向承载件之间。
可选的，所述投影区域四角位置处的支座上盖板朝向两侧内侧盖板所在的位置延伸设置，所述投影区域四角位置处的两侧所述防摇摆结构的内侧盖板均固定设置在所述支座上盖板上，所述投影区域四条边中点的支座上盖板朝向内侧盖板所在的位置延伸设置，所述投影区域四条边中点的所述防摇摆结构的内侧盖板均固定设置在所述支座上盖板上。
通过采用上述技术方案，将投影区域四角的支座上盖板与内侧盖板连接至一起，从而使得竖向隔振结构和防摇摆结构形成一个整体进行隔振和防摇摆，提高了将竖向隔振结构和防摇摆结构设置在待隔振建筑物的竖向承载件上的固定效果。
可选的，所述建筑物地下室还包括位于投影区域外的楼板和位于投影区域内的楼板，所述投影区域内的楼板与投影区域外的楼板之间留有抗震缝。
通过采用上述技术方案，抗震缝的设置可防止在地震时导致投影区域内的楼板与投影区域外的楼板之间碰撞出现断裂，从而提高了在搭建竖向隔振结构和防摇摆结构后整个建筑物地下室和待隔振建筑物的整体防震效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.采用竖向隔振结构的设置用于隔离由建筑地下室传递至建筑物的地铁振动波，从而有利于减小轨道交通振动导致的临近建筑室内的二次振动和噪声，增强了轨道交通上盖结构体系在市场中的竞争力，保证了结构的安全性和可靠性；通过对地下室结构基础处测量到的轨道交通运行产生的振动波激励从而得到地下室结构基础位置处的卓越频率，通过建立建筑物的有限元模型，便于对实际轨道交通运行时的建筑物情况进行模拟，从而便于得到建筑物在轨道交通运行时的竖向隔振频率，从而便于对竖向隔振结构进行有效的设计，通过不断的模拟设计从而提高了竖向隔振结构对地铁振动波的隔离效果，提高了整个地铁上盖建筑的竖向隔振设计方法设计后在实际运用时的有效性；
2.通过对满足噪音和普通地震要求的有限元模型再次进行罕遇地震的时程分析，使得设计出来后的整个建筑物可满足噪音、地震以及罕遇地震的要求，从而进一步提高了设计出来的建筑物的稳固性，而通过对竖向隔振结构和防摇摆结构进行罕遇地震的优化选型设计，使得竖向隔振结构和防摇摆结构可进一步满足噪音和普通地震的要求，进一步提高了设计出来后的建筑物的隔振和防摇摆效果；
3.将设计出来的竖向隔振结构和防摇摆结构设置在待隔振建筑物和建筑物地下室之间，竖向隔振结构用于隔离由建筑物地下室传递至待隔振建筑物的地铁振动波，防摇摆支座用于限制待隔振建筑物的水平大变形，并减小待隔振建筑物的摇摆反应，从而使得竖向隔振结构和防摇摆结构可实现对待隔振建筑物的噪音隔绝、普通地震防御和罕遇地震防御，并且可使得竖向隔振结构和防摇摆结构实现最佳的噪音隔绝以及地震防御效果。
附图说明
图1是本申请实施例的待隔振建筑和建筑物地下室的立面示意图；
图2是图1中的A-A剖面图；
图3是图2中的B-B剖面图；
图4是图3中的C-C剖面图；
图5是图2中的D-D剖面图；
图6是图5中的E-E剖面图；
图7是图2中的F-F剖面图；
图8是本申请实施例的确定在地下室结构基础的测点位置和测点数量的结构示意图。
附图标记说明：1、待隔振建筑物；11、建筑物地下室；12、竖向隔振结构；121、支座下盖板；122、支座上盖板；123、竖向弹性支座；124、第一固定螺栓；125、第二固定螺栓；13、防摇摆结构；131、外侧盖板；132、内侧盖板；133、横向弹性支座；134、第三固定螺栓；135、第四固定螺栓；14、竖向承载件；141、横向承载件；15、连接梁；16、加强块；17、抗震缝。
实施方式
以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。
本发明实施例属于土木工程振动与噪声控制技术领域，应用于TOD物业项目，主要用于解决轨道交通引发的上盖结构二次振动与噪声问题。通常意义上，目标结构可以是住宅、文教类建筑、医院，也可以是商业建筑；针对这类对人体暴露于全身振动要求较高的工程结构，不实施适当的减振或隔振措施将严重影响结构的使用功能。
本申请实施例公开一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法结合图1和图2，一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法，包括：
S1：确定由轨道交通运行产生的振动波激励；根据建筑物与隧道的空间相对位置，确定在地下室结构基础的测点位置和测点数量，参见图8，在地下室结构基础的测点呈阵列式分布，在每一个测点需放置至少一个加速度传感器；离地铁隧道壁最近的测点与隧道壁的距离大于2米；沿地铁轨道走向布置的不同测点间距为5米至40米；垂直于地铁轨道走向布置的不同测点间距为1米至5米；测点布置形式呈阵列式分布；
采用拾振器和采集设备测量隧道内轨道运行状态下各个测点的加速度响应，在本实施例中，拾振器采用的是IEPE型压电式加速度传感器，采集设备采用的是SVSA数据采集仪，基于拉普拉斯变换通过分析各测点的加速度响应对应的1/3倍频程，得到地下室结构基础位置处激励的频谱；
S2：建立未隔振建筑物的有限元模型，基于利兹法KΦ=MΦΩ2计算未隔振建筑物上结构的各阶频率和振型参与系数，确定需要布置竖向隔振结构12节点的数量和位置，对未隔振建筑物上结构施加静力载荷，确定在静力作用下，待布置竖向隔振结构12的节点位置处的竖向反力；确定需要布置防摇摆结构13节点的数量和位置，对未隔振建筑物上结构施加地震作用，确定在地震作用下，待布置防摇摆结构13的节点位置处的水平反力和水平位移，确定防摇摆结构13沿水平方向的刚度；
S3：由步骤S1确定地下室结构基础位置处激励的卓越频率；确定建筑物的竖向自振频率/>；根据卓越频率/>和竖向自振频率/>确定建筑物的竖向隔振频率；根据竖向隔振频率/>设计竖向隔振结构的竖向刚度参数/>，/>，建立建筑物和竖向隔振结构的整体有限元模型；
S4：将地下室结构基础处测量得到的振动波作为输入，对步骤S3给出的整体有限元模型进行轨道交通运行振动时程分析，计算隔振后竖向隔振结构12的响应，基于直接积分法分析建筑物楼板响应的1/3倍频程，对比楼板响应的1/3倍频程与城市环境振动标准、城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准和住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准等给出的振动限值差异，判断采用竖向隔振结构12后建筑物是否满足建筑物振动与二次辐射噪音限制要求，当楼板响应的1/3倍频程小于规范限值要求时，即满足规范要求，若采用上述的整体有限元模型设计出来的竖向隔振结构12使得建筑物不满足建筑物振动与二次辐射噪音限值要求，则重复步骤S3和步骤S4对竖向隔振结构12进行重新设计；
S5：若采用步骤S4设计出来的整体有限元模型使得建筑物满足建筑物振动与二次辐射噪音限值要求之后：
对满足要求的整体有限元模型进行罕遇地震时程分析，对建筑物地下室11、竖向隔振结构12和防摇摆结构13进行抗震设计和验算；
S6：根据设计要求，确定竖向隔振结构12和防摇摆结构13的初步规格和性能，对竖向隔振结构12和防摇摆支座进行优化选型，验算优选后整个建筑物在轨道交通运行作用下的室内振动与噪音，验算优选后隔振建筑在罕遇地震作用下的抗震性能；
S7：利用振动台试验技术反演步骤S1中轨道交通运行产生的振动波激励，实现对竖向隔振支座隔振性能的验证。
结合图1和图2，一种根据地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法设计出来的地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构，包括待隔振建筑物1、建筑物地下室11、竖向隔振结构12和防摇摆结构13，待隔振建筑物1和建筑物地下室11通过竖向隔振结构12和防摇摆结构13连接；沿着俯视待隔振建筑物1的方向将待隔振建筑物1投影至建筑物地下室11的区域设置为投影区域，在本实施例中，投影区域呈矩形设置。
如图2所示，待隔振建筑物1和建筑物地下室11均包括竖向承载件14，在本实施例中，竖向承载件14设置为结构柱，在其他实施例中，竖向承载件14可以是剪力墙或其他结构承重件，建筑物地下室11还包括横向承载件141，在本实施例中，横向承载件141设置为结构梁，在其他实施例中，横向承载件141可以是其他水平方向的结构承载件，在本实施例中，投影区域内待隔振建筑物1的竖向承载件14共设置了9个，投影区域内建筑物地下室11的竖向承载件14同样设置了9个，9个建筑物地下室11的竖向承载件14一一对应的设置在待隔振建筑物1的9个竖向承载件14上，9个竖向承载件14位于矩形的投影区域的四角、四条边的中点以及中心位置处；在其他实施例中，待隔振建筑物1的竖向承载件14和建筑物地下室11的竖向承载件14的数量可以是合适的任意数量。
如图2所示，待隔振建筑物1的竖向承载件14和建筑物地下室11的竖向承载件14之间且位于投影区域的四角、四条边的中点以及中心位置处均设置有竖向隔振结构12；在其他实施例中，当待隔振建筑物1的竖向承载件14和建筑物地下室11的竖向承载件14的数量改变时，竖向隔振结构12的数量可跟随竖向承载件14的改变进行适应性的调整，竖向隔振结构12的数量与竖向承载件14的数量相同；在本实施例中，待隔振建筑物1的沿水平方向和竖直方向的相邻的竖向承载件14之间设置有用于将相邻的竖向承载件14固定连接至一起的连接梁15。
如图2所示，在本实施例中，建筑物地下室11的横向承载件141位于投影区域四条边的中点均设置有单个，待隔振建筑物1的竖向承载件14和建筑物地下室11的横向承载件141之间且位于投影区域四条边的中点所在的位置处均设置有单个的防摇摆结构13；在其他实施例中，当建筑物地下室11的横向承载件141位于投影区域四条边的中点出现数量的改变时，可将防摇摆结构13进行适应性的调整；在本实施例中，建筑物地下室11的横向承载件141位于投影区域四角所在的位置均设置有两个，两个横向承载件141呈相互垂直设置，待隔振建筑物1的竖向承载件14和建筑物地下室11的横向承载件141之间且位于投影区域的四角所在的位置处均设置有两个防摇摆结构13，两个防摇摆结构13设置在待隔振建筑物1的竖向承载件14的相邻的两个面上，两个防摇摆结构13与两个建筑物地下室11的横向承载件141呈一一对应设置；在其他实施例中，当建筑物地下室11的横向承载件141位于投影区域四角的位置出现数量的改变时，可将防摇摆结构13进行适应性的调整。
参见图3、图4和图7，竖向隔振结构12包括支座下盖板121、支座上盖板122和竖向弹性支座123，支座下盖板121上设置有用于将支座下盖板121固定至建筑物地下室11的竖向承载件14上的第一固定件，在本实施例中，第一固定件包括穿设在支座下盖板121四角位置处的第一固定螺栓124，第一固定螺栓124用于插接且螺纹连接在建筑物地下室11的竖向承载件14上，支座上盖板122上设置有用于将支座上盖板122固定至待隔振建筑物1的竖向承载件14上的第二固定件，在本实施例中，第二固定件包括穿设在支座上盖板122四角位置处的第二固定螺栓125，第二固定螺栓125用于插接且螺纹连接在待隔振建筑物1的竖向承载件14上，竖向弹性支座123固定设置在支座下盖板121和支座上盖板122之间；在本实施例中，竖向弹性支座123设置为橡胶支座，橡胶支座是由多层天然橡胶与至少两层以上相同厚度的薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成的；竖向弹性支座123的尺寸、形状、材料和加工方式等参数由竖向刚度参数确定。
结合图5和图6，防摇摆结构13包括外侧盖板131、内侧盖板132和横向弹性支座133，外侧盖板131上设置有用于将外侧盖板131固定至建筑物地下室11的横向承载件141上的第三固定件，在本实施例中，第三固定件包括穿设在外侧盖板131四角位置处的第三固定螺栓134，第三固定螺栓134用于插接且螺纹连接在建筑物地下室11的横向承载件141上，内侧盖板132上设置有用于将内侧盖板132固定至待隔振建筑物1的竖向承载件14上的第四固定件，在本实施例中，第四固定件包括穿设在内侧盖板132四角位置处的第四固定螺栓135，第四固定螺栓135用于插接且螺纹连接在待隔振建筑物1的竖向承载件14上，横向弹性支座133固定设置在外侧盖板131和内侧盖板132之间；在本实施例中，横向弹性支座133设置为橡胶支座，橡胶支座是由多层天然橡胶与至少两层以上相同厚度的薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成的；横向弹性支座133的尺寸、形状、材料和加工方式等参数由横向刚度参数确定。
结合图3和图4，为了提高投影区域四角位置处竖向隔振结构12和防摇摆结构13的强度，投影区域四角位置处的支座上盖板122朝向两侧内侧盖板132所在的位置延伸设置，投影区域四角位置处的两侧防摇摆结构13的内侧盖板132均固定设置在所述支座上盖板122上；投影区域四角位置处的支座上盖板122的横截面呈“L”形设置，结合图5和图6，投影区域四条边中点的支座上盖板122朝向内侧盖板132所在的位置延伸设置，投影区域四条边中点的防摇摆结构13的内侧盖板132均固定设置在所述支座上盖板122上，投影区域四条边中点的支座上盖板122整体呈“L”形设置。
结合图4和图5，在本实施例中，投影区域四条边的中点以及四角位置处的竖向承载件14上均设置有加强块16，加强块16远离竖向承载件14的一侧固定设置在投影区域外的建筑物地下室11的横向承载件141上；加强块16的横截面呈直角梯形状设置。
如图2所示，建筑物地下室11还包括位于投影区域外的楼板和位于投影区域内的楼板，投影区域外的建筑物地下室11的横向承载件141位于投影区域外的楼板内，多个连接梁15位于投影区域内的建筑物地下室11的楼板内，为了防止在地震时导致投影区域内的楼板与投影区域外的楼板挤压破裂，投影区域内的楼板与投影区域外的楼板之间留有抗震缝17，抗震缝17的宽度根据防摇摆结构13的尺寸确定。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法，其特征在于：包括：
确定由轨道交通运行产生的振动波激励；根据建筑物与隧道的空间相对位置，确定在地下室结构基础的测点位置和测点数量，测量隧道内轨道运行状态下各个测点的加速度响应，基于拉普拉斯变换通过分析各测点的加速度响应对应的1/3倍频程，得到地下室结构基础位置处激励的频谱；
建立未隔振建筑物的有限元模型，基于利兹法KΦ=mΦΩ2计算未隔振建筑物上结构的各阶频率和振型参与系数；确定需要布置竖向隔振结构(12)节点的数量和位置，对未隔振建筑物上结构施加静力载荷，确定在静力作用下，待布置竖向隔振结构(12)的节点位置处的竖向反力；
确定地下室结构基础位置处激励的卓越频率；确定建筑物的竖向自振频率/>；根据卓越频率/>和竖向自振频率/>确定建筑物的竖向隔振频率/>；根据竖向隔振频率/>设计竖向隔振结构的竖向刚度参数/>，/>，建立建筑物和竖向隔振结构的整体有限元模型；
将地下室结构基础处测量得到的振动波作为输入，对整体有限元模型进行轨道交通运行振动时程分析，基于直接积分法计算隔振后竖向隔振结构(12)的响应，分析建筑物楼板响应的1/3倍频程，对比楼板响应的1/3倍频程与城市环境振动标准、城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准和住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准给出的振动限值差异，判断采用竖向隔振结构(12)后建筑物是否满足建筑物振动与二次辐射噪音限制要求，当楼板响应的1/3倍频程小于规范限值要求时，即满足规范要求，若采用上述的整体有限元模型设计出来的竖向隔振结构(12)使得建筑物不满足建筑物振动与二次辐射噪音限值要求，则重复上述步骤对竖向隔振结构(12)进行重新设计；
确定在静力作用下，待布置竖向隔振结构(12)的节点位置处的竖向反力之后，确定需要布置防摇摆结构(13)节点的数量和位置，对未隔振建筑物上结构施加地震作用，确定在地震作用下，待布置防摇摆结构(13)的节点位置处的水平反力和水平位移，确定防摇摆结构(13)沿水平方向的刚度；在建立建筑物和竖向隔振结构(12)的整体有限元模型时，同时建立建筑物、竖向隔振结构(12)和防摇摆结构(13)的整体有限元模型。
2.根据权利要求1所述的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法，其特征在于：若采用设计出来的整体有限元模型使得建筑物满足建筑物振动与二次辐射噪音限值要求之后：
对满足要求的整体有限元模型进行罕遇地震时程分析，对建筑物地下室(11)、竖向隔振结构(12)和防摇摆结构(13)进行抗震设计和验算；
根据设计要求，确定竖向隔振结构(12)和防摇摆结构(13)的初步规格和性能，对竖向隔振结构(12)和防摇摆支座进行优化选型，验算优选后整个建筑物在轨道交通运行作用下的室内振动与噪音，验算优选后隔振建筑在罕遇地震作用下的抗震性能。
3.根据权利要求2所述的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法，其特征在于：利用振动台试验技术反演轨道交通运行产生的振动波激励，实现对竖向隔振支座隔振性能的验证。
4.一种根据权利要求2-3任意一项所述的地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振设计方法设计出来的地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构，其特征在于：包括待隔振建筑物(1)、建筑物地下室(11)、竖向隔振结构(12)和防摇摆结构(13)，所述待隔振建筑物(1)和建筑物地下室(11)通过竖向隔振结构(12)和防摇摆结构(13)连接。
5.根据权利要求4所述的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构，其特征在于：所述待隔振建筑物(1)和建筑物地下室(11)均包括竖向承载件(14)，所述建筑物地下室(11)还包括横向承载件(141)，沿着俯视待隔振建筑物(1)的方向将待隔振建筑物(1)投影至建筑物地下室(11)的区域设置为投影区域，所述待隔振建筑物(1)的竖向承载件(14)和建筑物地下室(11)的竖向承载件(14)之间且位于投影区域的四角、四条边的中点以及中心位置处均设置有所述竖向隔振结构(12)，所述待隔振建筑物(1)的竖向承载件(14)和建筑物地下室(11)的横向承载件(141)之间且位于投影区域四条边的中点所在的位置处均设置有单个的防摇摆结构(13)，所述待隔振建筑物(1)的竖向承载件(14)和建筑物地下室(11)的横向承载件(141)之间且位于投影区域的四角所在的位置处均设置有两个防摇摆结构(13)。
6.根据权利要求5所述的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构，其特征在于：所述竖向隔振结构(12)包括支座下盖板(121)、支座上盖板(122)和竖向弹性支座(123)，所述支座下盖板(121)上设置有用于将支座下盖板(121)固定至建筑物地下室(11)的竖向承载件(14)上的第一固定件， 所述支座上盖板(122)上设置有用于将支座上盖板(122)固定至待隔振建筑物(1)的竖向承载件(14)上的第二固定件，所述竖向弹性支座(123)固定设置在支座下盖板(121)和支座上盖板(122)之间。
7.根据权利要求6所述的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构，其特征在于：所述防摇摆结构(13)包括外侧盖板(131)、内侧盖板(132)和横向弹性支座(133)，所述外侧盖板(131)上设置有用于将外侧盖板(131)固定至建筑物地下室(11)的横向承载件(141)上的第三固定件，所述内侧盖板(132)上设置有用于将内侧盖板(132)固定至待隔振建筑物(1)的竖向承载件(14)上的第四固定件，所述横向弹性支座(133)固定设置在外侧盖板 (131)和内侧盖板(132)之间。
8.根据权利要求7所述的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构，其特征在于：所述投影区域四角位置处的支座上盖板(122)朝向两侧内侧盖板(132)所在的位置延伸设置，所述投影区域四角位置处的两侧所述防摇摆结构(13)的内侧盖板(132)均固定设置在所述支座上盖板(122)上，所述投影区域四条边中点的支座上盖板(122)朝向内侧盖板(132)所在的位置延伸设置，所述投影区域四条边中点的所述防摇摆结构(13)的内侧盖板(132)均固定设置在所述支座上盖板(122)上。
9.根据权利要求8所述的一种地铁上盖建筑的防摇摆竖向隔振结构，其特征在于：所述建筑物地下室(11)还包括位于投影区域外的楼板和位于投影区域内的楼板，所述投影区域内的楼板与投影区域外的楼板之间留有抗震缝(17)。
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| JP5698402B1 (ja) * | 2014-06-10 | 2015-04-08 | グローバル・ロジスティック・プロパティーズ株式会社 | 免震建物用地震応答解析手法、及び免震建物用地震応答解析手法を用いた免震装置の耐震安全性評価手法 |
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| "竖向基础隔振模型建筑在地铁激励下的振动响应研究";李江宁等;《建筑结构》;第43卷(第13期);全文 * |
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Denomination of invention: A Design Method and Structure of Anti sway Vertical Vibration Isolation for Subway Overcover Buildings Granted publication date: 20240123 Pledgee: Bank of Communications Ltd. Shanghai Fengxian branch Pledgor: SHANGHAI RB VIBRATION SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980021723 |