基于某地鐵車站的結構抗震分析

2.中交城市軌道交通設計研究院有限公司""河北石家莊""050000

摘要：隨著我國經濟建設的迅猛發展、城市人口壓力的不斷攀升，地鐵這種快捷而又便利的交通方式成為人們的首要選擇。伴隨著地下結構的增多，以及近年來震害出現的傷亡，地鐵抗震逐漸被人們開始重視，并加強了對地下結構建立抗震設計理論與方法的研究。本文結合實際案例對地鐵的抗震設計進行了分析研究，希望切實能提高地鐵的抗震性能，希望同行可以指導交流。

關鍵詞：地鐵車站;抗震設計

引言

隨著城市化建設不斷發展，城市人口也在不斷攀升，交通擁堵成為了城市的難題，為了緩解壓力，地鐵建設成為了人們的首要選擇，北京、廣州等一些大城市已經建成了很多條地鐵，然后隨著地鐵建設的發展，地鐵抗震問題是當前迫切需要解決的問題。

1.車站抗震響應分析

1.1車站概況

某地鐵車站為地下兩層11m島式車站，有效站臺中心里程為右CK0+372.500，車站總長為455.2"m，有效站臺長度為118m，標準段寬為18.3m，主體建筑面積為15511m2，附屬建筑面積為1316m2，總建筑面積為16827m2。

車站采用明挖順作法施工。車站標準段主體結構寬度為19.7"m，頂板覆土約3.6"m，底板埋深約17.900m，采用地下二層單柱雙跨鋼筋混凝土框架結構。本站附屬結構含兩個與車站上蓋物業連接的出入口，出入口底板埋深約10.75"m。圖1為標準段橫剖面圖。

圖1.標準段橫剖面"""""""""""圖2.反應位移法計算簡圖

1.2"一維場地地震反應分析

采用反應位移法進行地下車站結構的橫向地震反應計算時，可將周圍土體作為支撐結構的地基彈簧，結構可采用梁單元進行建模，考慮了由一維土層地震反應分析計算得到的土層相對位移、結構慣性力和結構周圍剪力三種地震作用。地基彈簧剛度以地基反力系數為依據，并考慮集中彈簧間距和車站縱向計算長度的影響，計算中所采用的地基反力系數采用該項目地勘報告。圖2為反應位移計算簡圖。

本工程抗震設防分類為乙類，抗震等級為三級，按7度抗震設防烈度要求進行抗震驗算。本站基巖處地震加速度時程采用50年超越概率10%（中震作用475年一遇工況）和50年超越概率2%（大震作用2450年一遇工況）兩個概率水準的基巖水平向地震動加速度時程，每概率水準一組，每組3條，計6條。

1.3"主體結構地震反應結果

在475年一遇的地震動作用下，車站標準段主體結構的內力如圖3～5所示。在475年一遇的地震動作用下，車站標準段主體結構的變形計算結果見圖6，最大彈性層間位移比為1/4069。

圖3.475年地震作用下彎矩設計值kN·m"""圖4.475年地震動作用下剪力設計值（kN）

圖5.475年地震動作用下軸力設計值（kN）

圖6.275年地震動作用下變形值（m）""圖7.2450年地震動作用下變形值（m）

一般認為，結構在2450年一遇地震動作用下已處于極限狀態，僅計算其彈塑性變形，以控制其結構整體延性，而不再計算構件內力。彈塑性位移增大系數取為1.3，在大震作用下，車站標準段主體結構的變形計算結果見圖7，最大彈性層間位移比為1/874，彈塑性層間位移比為1/672。抗震計算、驗算結果統計見表8。

表8.抗震計算、驗算結果統計

注：1."中柱內力為單根中柱內力;2.其他截面內力為每延米構件內力。

1.4"抗震驗算結論

1）在中震作用下，對中柱軸力進行調整后，車站的中柱軸壓比未超過0.85"的限值，揭示中柱延性滿足抗震要求。

2）在中震作用下，結構最大層間位移比均小于1"/550，可以認為結構處于彈性工作階段，構件截面及配筋均滿足抗震計算要求。車站各構件截面尺寸及配筋均由準永久荷載組合作用下的裂縫計算控制，抗震工況不起控制作用。

3）在大震作用下，車站彈塑性層間位移未超過1/250"的彈塑性層間位移限值，可以認為結構局部處于彈塑性工作階段。

4）經土層地震反應計算、結構抗震計算、抗震性能驗算，車站結構總體滿足抗震設防性能要求，滿足工程抗震設防目標一和目標二，抗震設計的重點是加強構造措施。

2.抗震構造措施

鋼筋混凝土框架的梁、板、柱的配筋方式、截面尺寸和軸壓比，縱向受力鋼筋的最小配筋率、錨固長度和搭接長度，箍筋的最小直徑、最大間距和加密區長度，（抗震）墻的厚度及其豎向和橫向分布筋的最小配筋率和布置方式，以及帶有孔洞時結構的構造等抗震構造措施，均按抗震等級為三級的同類地面框架和板柱-抗震墻鋼筋混凝土框架結構確定（滿足GB50011—2010《建筑抗震設計規范》的相關要求）。

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