地鐵高架站抗震設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)化進程使命：加速中國職業(yè)化進程［摘［摘要］要］目前，我國有關規(guī)范對于“建橋結合”結構型式的地鐵高架站抗震設計可能存在一定的盲區(qū)。論述了抗震設計有關問題，并提出了解決有關問題的建議，以供推動、完善設計規(guī)范體系。［關鍵詞］［關鍵詞］高架結構容許應力法抗震概念設計延性設計性能設計1“建橋結合橋結合”的結構型式及相關規(guī)范的規(guī)定的結構型式及相關規(guī)范的規(guī)定《地鐵設計規(guī)范》(GB50157—2003)［1］第

2、911條和新修訂《地鐵設計規(guī)范》(2009年10月征求意見稿)［2］第1211條均規(guī)定，車站高架結構中軌道梁、支承軌道梁的橫梁、支承橫梁的柱等構件及柱下基礎的結構設計，均按現(xiàn)行鐵路橋涵設計相關規(guī)范(以下簡稱“橋規(guī)”)執(zhí)行。高架結構中其他構件的設計應按現(xiàn)行《建筑抗震設計規(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件，按“橋規(guī)”設計不承受列車移動荷載的構件，按“建規(guī)”設計。因此，業(yè)內(nèi)習慣

3、上依據(jù)這兩類構件組成的結構是否獨立(兩者間設置防震縫)，將車站結構型式分為“建橋分離”式和“建橋結合”式兩類。前者是獨立的建筑結構、橋梁結構，最多是基礎合一而后者一般是多數(shù)構件按橋梁結構設計，少數(shù)構件按建筑結構設計的框架結構或框支框架結構，設計復雜，為本文討論的對象。如圖1所示為典型的“建橋結合”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)化進程使命：加速中國職業(yè)化進程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反應譜［4］。兩者之間存在關系: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路工程抗震設計規(guī)范》(GB50111—2006)(2009年版)［3］第303條、712條規(guī)定，用多遇地震進行墩身及基礎的強度及穩(wěn)定性驗算用設防烈度地震計算橋梁上部結構與下部結構的連接強度用罕遇地震進行鋼筋混凝土橋墩的延性及最大位移驗算。然而，對于圖1所示的框支框架結構，如何應用規(guī)范顯然，規(guī)范不適合這種結構型式。那么如何設計方法一，結合抗震設防分類進行地震作用計算。按《建筑工程抗震設防分類標準》(GB50223—2008)［5］

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

7、算結果，取不利值進行設計。我們知道，我國的建筑抗震規(guī)范是“三水準、兩階段”設計方法，中震是通過小震下地震作用計算結合材料強度調(diào)整、構件內(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所示的這種結構型式，需按照豎向構件不連續(xù)進行相應的內(nèi)力調(diào)整。32注意結構的剛柔問題注意結構的剛柔問題當站臺層設置于最上層時(圖1)，一般采用輕鋼

8、結構屋蓋，視野開闊、結構輕盈。因屋蓋鋼結構很柔，納入整體模型計算，第1周期會長很多，以結構柔的假象，致使計算地震作用偏低很多，嚴重影響結構安全。不計入頂層屋蓋的結構時，計算剛度大，地震作用也相應增大。因此，對這類結構，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，另對柱腳的連接進行抗震驗算。對規(guī)范的要求，需理解其實質(zhì)、靈活應用。33提高底層柱的延性提高底層柱的延性這類結構由于考慮汽車撞擊力、承受列車荷載等承載原因，致使結構偏剛