地鐵高架站抗震設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題與建議

1、專業(yè)專業(yè)知識(shí)分享版分享版使命：加速中國(guó)職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國(guó)職業(yè)化進(jìn)程［摘［摘要］要］目前，我國(guó)有關(guān)規(guī)范對(duì)于“建橋結(jié)合”結(jié)構(gòu)型式的地鐵高架站抗震設(shè)計(jì)可能存在一定的盲區(qū)。論述了抗震設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題，并提出了解決有關(guān)問(wèn)題的建議，以供推動(dòng)、完善設(shè)計(jì)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(jì)延性設(shè)計(jì)性能設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范》(GB50157—2003)［1］第

2、911條和新修訂《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(2009年10月征求意見(jiàn)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(jì)，均按現(xiàn)行鐵路橋涵設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱“橋規(guī)”)執(zhí)行。高架結(jié)構(gòu)中其他構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)按現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2001)(2008年版)(以下簡(jiǎn)稱“建規(guī)”)執(zhí)行。即承受列車移動(dòng)荷載的構(gòu)件，按“橋規(guī)”設(shè)計(jì)不承受列車移動(dòng)荷載的構(gòu)件，按“建規(guī)”設(shè)計(jì)。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(dú)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(dú)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(jì)，少數(shù)構(gòu)件按建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)或框支框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)復(fù)雜，為本文討論的對(duì)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(jiǎn)支軌道梁，通過(guò)橋梁支座，架于車站橫向框架梁上，這種型式受力分析簡(jiǎn)

4、單，車站站臺(tái)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(duì)象。專業(yè)專業(yè)知識(shí)分享版分享版使命：加速中國(guó)職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國(guó)職業(yè)化進(jìn)程β(單質(zhì)點(diǎn)的最大絕對(duì)加速度與地面最大加速度的比值β)表述，稱為動(dòng)力系數(shù)反應(yīng)譜曲線，或β譜曲線［3］。而建規(guī)采用相對(duì)于重力加速度的單質(zhì)點(diǎn)絕對(duì)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(yùn)動(dòng)的最大加速度與重力加速度的比

5、值。《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)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(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算用設(shè)防烈度地震計(jì)算橋梁上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)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(yàn)算。然而，對(duì)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(jì)方法一，結(jié)合抗震設(shè)防分類進(jìn)行地震作用計(jì)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(diǎn)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(jì)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(jì)。方法二，參照《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)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(qiáng)度計(jì)算，按照設(shè)防烈度(中震)地震進(jìn)行節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì)，并按照罕遇地震進(jìn)行鋼筋混凝土橋墩的延性設(shè)計(jì)及最大位移驗(yàn)算，相應(yīng)地采用容許應(yīng)力法進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。然后，對(duì)兩種不同方式的計(jì)

7、算結(jié)果，取不利值進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們知道，我國(guó)的建筑抗震規(guī)范是“三水準(zhǔn)、兩階段”設(shè)計(jì)方法，中震是通過(guò)小震下地震作用計(jì)算結(jié)合材料強(qiáng)度調(diào)整、構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整，并且通過(guò)不同的調(diào)整系數(shù)融入了強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件等抗震設(shè)計(jì)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(qiáng)調(diào)的是，對(duì)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?wèn)題注意結(jié)構(gòu)的剛?cè)釂?wèn)題當(dāng)站臺(tái)層設(shè)置于最上層時(shí)(圖1)，一般采用輕鋼

8、結(jié)構(gòu)屋蓋，視野開(kāi)闊、結(jié)構(gòu)輕盈。因屋蓋鋼結(jié)構(gòu)很柔，納入整體模型計(jì)算，第1周期會(huì)長(zhǎng)很多，以結(jié)構(gòu)柔的假象，致使計(jì)算地震作用偏低很多，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全。不計(jì)入頂層屋蓋的結(jié)構(gòu)時(shí)，計(jì)算剛度大，地震作用也相應(yīng)增大。因此，對(duì)這類結(jié)構(gòu)，屋蓋不納入整體模型計(jì)算，只按永久荷載、可變荷載分別輸入，另對(duì)柱腳的連接進(jìn)行抗震驗(yàn)算。對(duì)規(guī)范的要求，需理解其實(shí)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