明挖地铁车站实用抗震设计方法

摘要

近年来，城市轨道交通建设呈现高速发展的势头，在国家宏观政策的支持下，新一轮轨道交通建设的高潮即将到来。但同时，四川汶川特大地震带给我们的伤痛还在时刻提醒我们，要重视和加强建构筑物的抗震减灾工作。地铁车站结构具有自身独特的结构形式及震动特性，与地面建筑结构、地下管线等构筑物的抗震性能有较大不同，应形成完整配套的地铁地下结构抗震设计方法。明挖地铁车站量大面广，且易遭受震害，为地铁工程抗震设计的重点，应进行详细的抗震分析计算及抗震构造设计。但与地下工程抗震设计有关的设计规范却存在条文规定不具体、设计参数不明确或设计方法不适用于地铁车站工程等不足，无法满足地铁工程设计实践的需求。 本文通过对多种抗震设计方法的比较，结合国际隧协、美国和日本等相关规范或文献的规定，以明挖地铁车站为研究重点，提出采用刚度修正反应位移法进行结构抗震计算，在设计参数的取值方面立足于设计实践中的基础依据文件，形成一套完整的，从参数来源及确定、计算模型建立、程序计算及分析、荷载组合、构件承载力验算及构造设计等全流程的抗震设计方法，以推动地下结构抗震设计的实践应用，提高地铁地下结构的抗震设防能力。 本文的研究内容主要在以下几个方面展开： 1、以简化和实用为目的，尽量回避复杂的动力分析过程、避免不确定的计算参数来源和复杂的计算模型，提出实用性较强的地铁车站抗震设计方法-刚度修正反应位移法，可以满足一般工程应用的要求； 2、针对北京地区两种常见的明挖地铁车站断面形式，应用该实用方法进行了分析并对比。计算后发现，中柱及中柱-梁节点为车站抗震的薄弱环节，柱截面尺寸及配筋可能受地震组合控制，并应加强对中柱-梁节点的抗震构造设计；除中柱外的其它构件一般不受地震组合控制。

目录

文摘

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声明

致谢

1 绪论

1.1 序言

1.2 地下结构抗震设计方法概述

1.2.1 地震系数法

1.2.2 自由场变形法(BART法)

1.2.3 反应位移法

1.2.4 福季耶娃法

1.2.5 相互作用法(ITA法)

1.2.6 动力反应分析法

1.3 本文研究目标

1.4 主要研究工作

2 国内外规范抗震设计方法概述

2.1 国内现行设计规范及抗震设计方法概述

2.1.1《地铁设计规范》GB50157——2003

2.1.2 《铁路工程抗震设计规范》GB50111——2006

2.1.3《核电厂抗震设计规范》GB 50267—97

2.1.4《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》

2.1.5《水工建筑物抗震设计规范》DL5073—2000

2.1.6《地下铁道设计与施工》

2.2 国内规范抗震设计方法的特点及不足

2.3 国外设计规范及抗震设计方法概述

2.3.1 日本

2.3.2 美国

2.3.3 国际隧协

2.4 国外规范抗震设计方法的特点

3 明挖地铁车站的抗震特点及设防

3.1 不同类型的地下结构的抗震特性

3.2 地下结构地震响应与地面结构的不同

3.3 明挖地下结构的震害特点

3.4 明挖地铁车站的结构类型

3.5 明挖地铁车站的视容重与惯性力

3.6 明挖地铁车站的等效剪切刚度

3.7 明挖地铁车站的抗震设防分类

3.8 明挖地铁车站的抗震设防标准

4 明挖地铁车站反应位移法抗震计算

4.1 抗震设计依据的基础资料

4.2 计算模型的选取

4.2.1 荷载结构模型

4.2.2 地层结构模型

4.2.3 推荐的计算模型

4.3 计算流程图

4.4 地层的简化

4.4.1 水平成层地层

4.4.2 地震震动基准面的确定

4.5 地层的变形模式

4.6 地层固有周期T8

4.7 设计参数的选取

4.8 结构等效剪切刚度及柔度系数

4.9 结构变形系数

4.9.1 日本规范公式

4.9.2 美国规范公式

4.9.3 推荐的近似公式

4.10 地震等代荷载

4.11 竖向地震

4.12 荷载组合

4.13 截面抗震验算

4.14 抗震变形验算

5 双层三跨地铁车站横截面抗震计算

5.1 工程概况

5.2 地质概况

5.3 常载组合计算

5.4 抗震组合计算

5.5 柱端弯矩计算(柱上板带法)

5.6 配筋计算及截面抗震验算

6 三层三跨地铁车站横截面抗震计算

6.1 工程概况

6.2 地质概况

6.3 常载组合计算

6.4 抗震组合计算

6.5 柱端弯矩计算(柱上板带法)

6.6 配筋计算及截面抗震验算

6.7 竖向地震作用计算

7 明挖地铁车站抗震构造措施

7.1 抗震等级

7.2 节点设计

7.2.1 节点类型及关键节点

7.2.2 节点区混凝土强度等级

7.2.3 节点区配筋

7.3 中柱

7.3.1 柱压弯承载力验算及轴压比

7.3.2 柱抗剪承载力及剪跨比

7.4 其它抗震措施

8 结论

参考文献

作者简历