地鐵高架站抗震設(shè)計的幾個問題與建議

1、專業(yè)專業(yè)知識分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程［摘［摘要］要］目前，我國有關(guān)規(guī)范對于“建橋結(jié)合”結(jié)構(gòu)型式的地鐵高架站抗震設(shè)計可能存在一定的盲區(qū)。論述了抗震設(shè)計有關(guān)問題，并提出了解決有關(guān)問題的建議，以供推動、完善設(shè)計規(guī)范體系。［關(guān)鍵詞］［關(guān)鍵詞］高架結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力法抗震概念設(shè)計延性設(shè)計性能設(shè)計1“建橋結(jié)合橋結(jié)合”的結(jié)構(gòu)型式及相關(guān)規(guī)范的規(guī)定的結(jié)構(gòu)型式及相關(guān)規(guī)范的規(guī)定《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157—2003)［1］第

2、911條和新修訂《地鐵設(shè)計規(guī)范》(2009年10月征求意見稿)［2］第1211條均規(guī)定，車站高架結(jié)構(gòu)中軌道梁、支承軌道梁的橫梁、支承橫梁的柱等構(gòu)件及柱下基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，均按現(xiàn)行鐵路橋涵設(shè)計相關(guān)規(guī)范(以下簡稱“橋規(guī)”)執(zhí)行。高架結(jié)構(gòu)中其他構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)按現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001)(2008年版)(以下簡稱“建規(guī)”)執(zhí)行。即承受列車移動荷載的構(gòu)件，按“橋規(guī)”設(shè)計不承受列車移動荷載的構(gòu)件，按“建規(guī)”設(shè)計。因此，業(yè)內(nèi)習(xí)慣

3、上依據(jù)這兩類構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)是否獨立(兩者間設(shè)置防震縫)，將車站結(jié)構(gòu)型式分為“建橋分離”式和“建橋結(jié)合”式兩類。前者是獨立的建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)，最多是基礎(chǔ)合一而后者一般是多數(shù)構(gòu)件按橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，少數(shù)構(gòu)件按建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)或框支框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計復(fù)雜，為本文討論的對象。如圖1所示為典型的“建橋結(jié)合”路中高架車站橫剖面，軌道梁與軌道層的橫向框架梁整澆。也有的型式是將工廠預(yù)制的簡支軌道梁，通過橋梁支座，架于車站橫向框架梁上，這種型式受力分析簡

4、單，車站站臺層層高較大，可更換支座，但在車站內(nèi)部，更換支座往往因空間狹小而比較困難，非本文討論的對象。專業(yè)專業(yè)知識分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程β(單質(zhì)點的最大絕對加速度與地面最大加速度的比值β)表述，稱為動力系數(shù)反應(yīng)譜曲線，或β譜曲線［3］。而建規(guī)采用相對于重力加速度的單質(zhì)點絕對最大加速度———地震影響系數(shù)α表述，稱為α反應(yīng)譜［4］。兩者之間存在關(guān)系:α=κβ，其中κ為地面運動的最大加速度與重力加速度的比

5、值?！惰F路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50111—2006)(2009年版)［3］第303條、712條規(guī)定，用多遇地震進(jìn)行墩身及基礎(chǔ)的強度及穩(wěn)定性驗算用設(shè)防烈度地震計算橋梁上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的連接強度用罕遇地震進(jìn)行鋼筋混凝土橋墩的延性及最大位移驗算。然而，對于圖1所示的框支框架結(jié)構(gòu)，如何應(yīng)用規(guī)范顯然，規(guī)范不適合這種結(jié)構(gòu)型式。那么如何設(shè)計方法一，結(jié)合抗震設(shè)防分類進(jìn)行地震作用計算。按《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223—2008)［5］

6、，地鐵高架站為重點設(shè)防類，且為框支框架結(jié)構(gòu)，所以按照設(shè)防烈度(中震)地震進(jìn)行地震作用計算，按提高一度采取抗震措施，相應(yīng)地采用極限概率理論進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計。方法二，參照《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50111—2006)(2009年版)［3］，按照多遇地震(小震)進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度計算，按照設(shè)防烈度(中震)地震進(jìn)行節(jié)點域設(shè)計，并按照罕遇地震進(jìn)行鋼筋混凝土橋墩的延性設(shè)計及最大位移驗算，相應(yīng)地采用容許應(yīng)力法進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計。然后，對兩種不同方式的計

7、算結(jié)果，取不利值進(jìn)行設(shè)計。我們知道，我國的建筑抗震規(guī)范是“三水準(zhǔn)、兩階段”設(shè)計方法，中震是通過小震下地震作用計算結(jié)合材料強度調(diào)整、構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整，并且通過不同的調(diào)整系數(shù)融入了強剪弱彎、強柱弱梁、強節(jié)點弱桿件等抗震設(shè)計基本概念。因此，上述方法一，也就是按照現(xiàn)行建筑抗震規(guī)范執(zhí)行。需要強調(diào)的是，對如圖1所示的這種結(jié)構(gòu)型式，需按照豎向構(gòu)件不連續(xù)進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)力調(diào)整。32注意結(jié)構(gòu)的剛?cè)釂栴}注意結(jié)構(gòu)的剛?cè)釂栴}當(dāng)站臺層設(shè)置于最上層時(圖1)，一般采用輕鋼

8、結(jié)構(gòu)屋蓋，視野開闊、結(jié)構(gòu)輕盈。因屋蓋鋼結(jié)構(gòu)很柔，納入整體模型計算，第1周期會長很多，以結(jié)構(gòu)柔的假象，致使計算地震作用偏低很多，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全。不計入頂層屋蓋的結(jié)構(gòu)時，計算剛度大，地震作用也相應(yīng)增大。因此，對這類結(jié)構(gòu)，屋蓋不納入整體模型計算，只按永久荷載、可變荷載分別輸入，另對柱腳的連接進(jìn)行抗震驗算。對規(guī)范的要求，需理解其實質(zhì)、靈活應(yīng)用。33提高底層柱的延性提高底層柱的延性這類結(jié)構(gòu)由于考慮汽車撞擊力、承受列車荷載等承載原因，致使結(jié)構(gòu)偏剛