地鐵車站結構抗震分析

2013-08-21 08:57:44周文濤張曉麗

山西建筑 2013年7期

周文濤張曉麗

(1.鐵道第三勘察設計院集團有限公司城交分院，天津 300251; 2.天津津建造價工程咨詢有限公司，天津 300143)

隨著我國經濟建設的迅猛發展、城市人口壓力的不斷攀升，交通擁堵成為普遍的城市難題。為了緩解這種壓力，地鐵這種快捷、便利的交通方式成為人們的首要選擇。北京、上海、廣州和深圳等城市已經建成相當里程的地鐵。伴隨著地鐵的發展，地鐵抗震的問題也隨之顯現。

長期以來，人們認為地下結構物有較強的抗震性能，然而1995年日本阪神地震中，以地鐵車道，地下隧道為代表的大型地下結構遭受嚴重破壞，暴露出地下結構抗震能力的弱點。因此，有必要對地鐵車站進行抗震分析［1-3］。

1 車站主體結構概述

1號線主體結構形式為2層多跨島式站臺，鋼筋混凝土箱形結構，車站沿嘉禾路布置;2號線主體結構形式為3層多跨島式站臺，鋼筋混凝土箱形結構，車站沿湖濱北路布置。1號，2號線在嘉禾路與湖濱北路交口處端頭十字換乘。為了抗震分析的準確性，建立地下結構的整體模型，如圖1所示。

圖1 呂厝站主體結構板模型

2 工程地質條件

呂厝站場地土的剖面情況與力學特性如表1所示。在計算中根據土層性質對土層進行適當歸并。

表1 呂厝站場地模型資料參數

根據已知的基巖地震波，需要通過一維土層剪切動力反應分析，得到各土層的輸入地震波。其基本原理是假設剪切波從粘彈性半無限基巖空間垂直入射到水平成層非線性土體中，并向上傳播。對于這一計算模型，根據波傳播理論，利用時域變換技術(即傅氏變換法)結合土體非線性特性的復阻尼模擬及等效線性化處理方法可以計算出場地介質的動力反應值。

等效線性化土層地震反應分析計算步驟總結如下:

2)根據第N層給定的輸入地震加速度時程a(t)，利用快速傅里葉變換確定a(t)所對應的傅氏譜A(f)及相應的計算基底輸入位移傅氏譜EN(f)。

6)如果檢查結果滿足精度要求，則進行第7)步驟的計算，如果不滿足精度要求，則令并返回第3) ～第5)計算步驟，直到滿足第5)步精度要求為止。

7)計算并輸出各要求的量，如指定層層頂面處的反應加速度時程、速度時程、反應譜等，并結束計算。

3 材料及參數

1號線主體結構混凝土強度:柱采用C45;頂板、底板、頂縱梁、底縱梁、邊墻、邊墻內的暗梁、暗柱采用C35。中縱梁、中板、次梁采用C35。2號線主體結構混凝土強度:柱采用C45;頂板、底板、頂縱梁、底縱梁、邊墻、邊墻內的暗梁、暗柱采用C35。中縱梁、中板、次梁采用C35。西側主體結構主要采用普通鋼筋HRB335級;東側主體結構縱向受力鋼筋主要采用普通鋼筋HRB400級，箍筋則采用普通鋼筋HRB335級。鋼筋的化學成分及含量限值、力學性能、延性與可焊性等要求符合國家有關標準。鋼筋強度標準值的保證率要求不小于95%。