三维振震双控支座在地铁上盖结构中的减振效果研究

地铁振动带来的舒适度问题已经成为地铁上盖开发的重要制约因素,对地铁上盖结构设计提出了更高的要求。三维振震双控支座可以兼顾对水平向地震和竖向地铁振动响应进行控制,在地铁上盖开发中具有重要的研究和应用价值。提出了一种基于橡胶隔震支座和碟形弹簧的三维振震双控支座,并通过原型支座试验对其竖向刚度和解耦效果进行了验证。在此基础上,以某地铁上盖结构工程项目为背景,采用现场振动测试获得的地铁振动时程作为激励,建立了三维振震双控结构模型并进行了时程分析。计算结果表明,设置三维振震双控支座后,该结构水平向隔震效果显著;竖向Z振级减小,有效提高了地铁上盖结构的舒适度。

高烈度区地铁上盖结构层间隔震设计研究

以西安某地铁上盖项目为工程背景,对高烈度地区采用下部框架+隔震层+上部剪力墙体系的地铁上盖结构设计的关键技术要点进行介绍。本项目主体结构存在大底盘多塔、刚度突变、扭转不规则、承载力突变等多项超限;同时存在首层为软弱层和薄弱层、隔震层下一层框架刚度难以满足对隔震层上一层剪力墙结构的嵌固要求、楼面超长、裙房框架和地基基础的抗震设计要求高等众多设计难点。针对以上结构超限项和设计难点,在合理调整结构体系、采用层间隔震技术减小上部结构地震作用的基础上,对盖上盖下各部分结构构件进行抗震性能化包络设计,并结合罕遇地震动力弹塑性分析结果对结构的抗震性能进行了详细的分析与评价。结果表明,在高烈度地区应用上述结构体系的地铁上盖项目技术可行,采用隔震技术结合构件性能化设计等技术措施可有效保证结构的抗震性能。

地铁上盖结构的设计研究和实践

以上海地铁十号线吴中路停车库上盖的酒店项目为例,针对上盖结构设计中存在的问题,从上盖结构振动、上盖整体抗震性能、既有结构桩基承载力等方面,提出了相应的设计策略,可为类似工程提供参考。

地铁上盖层间隔震结构竖向地震响应

为了考察地铁上盖大底盘-层间隔震塔楼在竖向地震作用下的响应,对大底盘-层间隔震塔楼竖向振型的特点、周期和振型质量参与系数进行了分析。在设防烈度竖向地震作用下,通过振型分解反应谱法和时程分析法考察大底盘-层间隔震塔楼结构的基底剪力、隔震垫反力和转换梁内力,研究塔楼高度、隔震层竖向刚度等参数对大底盘-层间隔震塔楼竖向地震响应的影响。结果表明:大底盘-层间隔震塔楼结构存在塔楼竖向主振型,随着塔楼高度增高,竖向主振型的周期和振型质量参与系数逐渐加大;在设防烈度竖向地震作用下,塔楼底部竖向地震力与重力荷载代表值之比(垂重比)的平均值为0.35,比非隔震塔楼平均增大4.6%;隔震垫竖向地震反力与重力荷载代表值下反力之比(反力比)的平均值为0.30;大底盘转换梁竖向地震下弯矩与重力荷载代表值下弯矩之比(弯矩比)的平均值为0.31;随着塔楼高度增大,垂重比、隔震垫竖向反力比以及转换梁弯矩比均相应减小。

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——不同振动控制方案影响研究

通过对十种不同振动控制方案的1∶30缩尺比振动台试验模型进行竖向白噪声扫频,根据动力特性分析确定叠层橡胶支座合理的布置位置,并对具有合理的叠层橡胶支座布置位置的四支座模型和六支座模型以及传统结构设计模型共进行了84组工况的竖向地铁激励振动台试验,研究振动控制层竖向刚度对上部结构的竖向加速度响应和竖向振动控制效果的影响。结果表明:不同叠层橡胶支座布置位置对振动台模型竖向动力特性具有显著的影响,应根据其与原型结构动力特性的吻合度优化调整振动台模型支座布置方案;在满足竖向承载力的前提下,适当减小振动控制层竖向刚度,可降低竖向自振频率,使其进一步远离地铁场地波的卓越频带,竖向峰值加速度和竖向均方根加速度均有显著减小,竖向振动控制效果趋优。

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——振动传播规律研究

位于广州市的某超高层结构在地下1层采用叠层橡胶支座设置了振动控制层,以降低上部结构的竖向振动响应。对设置和不设置振动控制层的结构,分别进行了缩尺比为1∶30的模型振动台试验。输入实测竖向地铁场地波,测量和比较两个振动台模型在各代表楼层的竖向加速度响应情况。结果表明,振动控制层可以明显降低模型竖向自振频率,使其远离地铁竖向振动的卓越频带,且有效降低高阶竖向振型的动力响应。振动控制模型上部结构的竖向加速度响应低于非振动控制模型,说明振动控制层对竖向振动具有衰减作用。非振动控制模型上部楼层加速度响应随楼层的增大逐渐增大,通过设置振动控制层,使上部结构沿竖向趋于整体运动状态,有效抑制上部楼层对竖向振动的放大效应。

上盖一体化地铁车站结构非线性地震响应分析

基于ABAQUS软件建立了地下地铁车站-土-上盖建筑一体化结构大型三维有限元数值模型,计算分析了上盖一体化地铁车站结构的地震响应规律和破坏机理,探讨了上盖一体化地铁车站结构与单体车站结构地震响应的差异。结果表明:地铁上盖一体化结构体系各阶自振频率与自由场地较为接近,地铁上盖结构的存在对场地动力特性的影响较小;强震作用下,一体化地铁车站结构的损伤破坏区域主要是车站各层楼板和墙柱的交接位置,尤其是中柱和侧墙顶底部的损伤最为严重;单体车站与上盖一体化地铁车站结构地震响应规律存在一定差异,上盖一体化地铁车站结构的地震反应略小,其中,上盖地铁车站结构的地震响应同时受上盖结构和周围土体介质的影响,上盖结构对上盖地铁一体化区域的影响显著,周围土体对上盖地铁非一体化区域的影响显著。

隔震技术在地铁上盖建筑结构中的应用分析

由于空间条件的限制等因素,地铁结构按照传统的抗震设计难以达到使用要求,各城市地铁工程正逐渐尝试将减隔震技术运用到地铁上盖结构中。为研究隔震技术应用于地铁上盖结构的减震效果,对厦门某地铁车辆基地上盖结构进行了隔震设计,基于ETABS有限元软件,建立隔震与非隔震结构模型并对两种模型进行结构动力分析,结果表明:相对于非隔震结构,隔震结构的自振周期明显延长,隔震前后各层层间剪力比值不大于35.13%,各层层间倾覆力矩比值不大于32.73%。在大震作用下隔震层水平位移249mm且小于限值。隔震结构最大层间位移角为1/295,隔震支座最大拉应力为0.77MPa,均小于限值。因此,隔震技术应用于地铁上盖结构满足安全性和可靠性要求,具有良好的减震效果。

土-地铁车站及其上盖结构体系地震反应分析

为研究地震作用下地铁车站及其上盖结构体系的地震反应特征,本文以一典型的地铁车站及上盖结构体系为背景,采用ABAQUS软件建立土-地铁车站及其上盖结构体系的三维有限元模型,利用等效线性化方法考虑土的非线性,以不同类型的单向地震波和双向地震波(含水平向和竖向)作为输入,对土-地铁车站及其上盖结构体系进行了地震反应分析,比较了不同类型地震波作用下地铁车站及其上盖结构体系地震反应的差异,探讨了竖向地震动效应和转换梁刚度的影响.本文的算例结果表明:与普通基岩波和El-centro反演波输入相比较,在长周期基岩地震波作用下地铁车站及其上盖结构体系的内力响应和位移响应均最大.这一地铁车站及其上盖结构体系的薄弱部位位于地铁车站底层第2列、第3列柱的柱端和侧墙与底板连接处.竖向地震动对地铁车站及其上盖结构体系中柱的轴力响应值有较大影响.对于本文的动力计算工况,适当弱化转换梁刚度可降低上盖结构层间位移角的动力响应值.

上盖地铁车站结构振动台试验对比研究

为了研究上盖地铁车站结构的地震响应规律,以两种地铁上盖结构体系为研究对象,开展了粉细砂场地振动台试验研究,分别从加速度和应变两方面对地铁车站结构部分进行地震响应研究,并将两种试验结果进行对比。试验数据表明:①两种试验模型土监测点的加速度峰值随着输入地震强度的增加逐渐增大,而加速度放大系数则逐渐减小,加速度放大系数变化幅度随地震强度的增大而逐渐减小;②与上盖一体化地铁车站结构相比,上盖密贴地铁车站中柱上部监测点的加速度峰值和放大系数相对较小,而底部监测点则相对较大;③上盖地铁车站各测点的应变幅值表现为随着输入地震强度的增加逐渐增大;当地震强度较小时,两种试验工况下应变幅值相差较小;当地震强度较大时,上盖一体化地铁车站结构的应变增幅明显大于上盖密贴地铁车站结构。研究成果可为上盖地铁车站结构的抗震设计与分析提供参考依据。