地铁车站结构抗震分析

2013-08-21周文涛张晓丽

山西建筑 2013年7期

周文涛张晓丽

(1.铁道第三勘察设计院集团有限公司城交分院，天津 300251; 2.天津津建造价工程咨询有限公司，天津 300143)

随着我国经济建设的迅猛发展、城市人口压力的不断攀升，交通拥堵成为普遍的城市难题。为了缓解这种压力，地铁这种快捷、便利的交通方式成为人们的首要选择。北京、上海、广州和深圳等城市已经建成相当里程的地铁。伴随着地铁的发展，地铁抗震的问题也随之显现。

长期以来，人们认为地下结构物有较强的抗震性能，然而1995年日本阪神地震中，以地铁车道，地下隧道为代表的大型地下结构遭受严重破坏，暴露出地下结构抗震能力的弱点。因此，有必要对地铁车站进行抗震分析［1-3］。

1 车站主体结构概述

1号线主体结构形式为2层多跨岛式站台，钢筋混凝土箱形结构，车站沿嘉禾路布置;2号线主体结构形式为3层多跨岛式站台，钢筋混凝土箱形结构，车站沿湖滨北路布置。1号，2号线在嘉禾路与湖滨北路交口处端头十字换乘。为了抗震分析的准确性，建立地下结构的整体模型，如图1所示。

图1 吕厝站主体结构板模型

2 工程地质条件

吕厝站场地土的剖面情况与力学特性如表1所示。在计算中根据土层性质对土层进行适当归并。

表1 吕厝站场地模型资料参数

根据已知的基岩地震波，需要通过一维土层剪切动力反应分析，得到各土层的输入地震波。其基本原理是假设剪切波从粘弹性半无限基岩空间垂直入射到水平成层非线性土体中，并向上传播。对于这一计算模型，根据波传播理论，利用时域变换技术(即傅氏变换法)结合土体非线性特性的复阻尼模拟及等效线性化处理方法可以计算出场地介质的动力反应值。

等效线性化土层地震反应分析计算步骤总结如下:

2)根据第N层给定的输入地震加速度时程a(t)，利用快速傅里叶变换确定a(t)所对应的傅氏谱A(f)及相应的计算基底输入位移傅氏谱EN(f)。

6)如果检查结果满足精度要求，则进行第7)步骤的计算，如果不满足精度要求，则令并返回第3) ～第5)计算步骤，直到满足第5)步精度要求为止。

7)计算并输出各要求的量，如指定层层顶面处的反应加速度时程、速度时程、反应谱等，并结束计算。

3 材料及参数

1号线主体结构混凝土强度:柱采用C45;顶板、底板、顶纵梁、底纵梁、边墙、边墙内的暗梁、暗柱采用C35。中纵梁、中板、次梁采用C35。2号线主体结构混凝土强度:柱采用C45;顶板、底板、顶纵梁、底纵梁、边墙、边墙内的暗梁、暗柱采用C35。中纵梁、中板、次梁采用C35。西侧主体结构主要采用普通钢筋HRB335级;东侧主体结构纵向受力钢筋主要采用普通钢筋HRB400级，箍筋则采用普通钢筋HRB335级。钢筋的化学成分及含量限值、力学性能、延性与可焊性等要求符合国家有关标准。钢筋强度标准值的保证率要求不小于95%。