CN112942424A - 实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构及施工方法，地铁车站围护墙与侧墙之间的顶板、中板和底板对应位置均设置钢套管‑弹簧支座，并在缝隙处回填低刚度材料，组合形成复合弹性隔震层；钢套管‑弹簧支座均包括高弹性弹簧和可伸缩钢套管；高弹性弹簧外均套设相应的可伸缩钢套管；可伸缩钢套管均包括互相套接，且能够沿轴向方向相对移动的第一钢套管和第二钢套管。施工时，先施工地下连续墙和侧墙，并设置预埋钢板；然后施工钢套管‑弹簧支座施工；最后浇筑顶板，并在完成后向地墙与内部结构侧墙缝隙回填低刚度材料。本发明能够消除地震水平波对车站横向结构的剪切作用以及提高结构的协调变形能力。

Description

实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构及施工方法
技术领域
本发明涉及地铁车站抗震技术领域，特别涉及实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构及施工方法。
背景技术
地铁作为大运量公共交通***的典型代表，具备容量大、速度快、绿色环保等特点。地下车站中，常用围护墙加车站侧墙的复合墙结构型式。根据已建成地铁的高烈度区域的地震灾害显示(日本阪神Ms7.2级地震)，强震作用下，复合墙中的围护墙与侧墙共同受力，地震作用通过围护墙等效、均衡地传递至车站结构，使车站横向结构承受巨大的侧向剪切力，而侧墙与立柱抗剪能力不足，导致结构发生层间剪切破坏。
目前，地铁工程中地下车站多采用增加车站结构立柱以及侧墙尺寸的方法以提高结构横向抗剪能力，但该方法代价高，使工程造价显著提高，尤其是在高烈度地区，地震作用对结构的破坏作用呈指数级上升，一味地增加结构构件尺寸以提高结构抗震性能，不仅增加工程造价，并且使结构设计极不合理。
因此，在强震作用下，如何能够消除地震水平波对车站横向结构的剪切作用以及提高结构的协调变形能力，从而加强地下车站结构安全性是目前工程界亟待解决的棘手问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构及施工方法，实现的目的是针对强震作用，消除地震水平波对车站横向结构的剪切作用以及提高结构的协调变形能力。
为实现上述目的，本发明公开了实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构，地铁车站围护墙与侧墙之间的顶板、中板和底板对应位置均设置钢套管-弹簧支座，并在缝隙处回填低刚度材料，组合形成复合弹性隔震层；
每一所述钢套管-弹簧支座均包括高弹性弹簧和可伸缩钢套管；
每一所述高弹性弹簧外均套设相应的所述可伸缩钢套管；
每一所述可伸缩钢套管均包括互相套接，且能够沿轴向方向相对移动的第一钢套管和第二钢套管；
所述第一钢套管和所述第二钢套管之间设置连接片进行限位。
优选的，所述第一钢套管和所述第二钢套管的一端采用锚栓等方式进行连接。
优选的，所述低刚度材料为橡胶。
本发明还提供实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构的施工方法，步骤如下：
步骤1、施工地下连续墙和侧墙，并预埋用于设置所述钢套管-弹簧支座的预埋钢板；
步骤2、钢套管-弹簧支座施工；将所述高弹性弹簧、所述第一钢套管和所述第二钢套管分别与相应的所述预埋钢板焊接连接；
步骤3、浇筑所述顶板，并在完成后向地墙与内部结构侧墙缝隙回填低刚度材料；所述低刚度材料回填至相应的所述顶板顶部位置。
优选的，在步骤1中，所述地下连续墙的钢筋笼绑扎时，预埋用于设置所述钢套管-弹簧支座的预埋钢板；
每一所述预埋钢板均与所述钢筋笼相应的位置采用焊接进行连接；
每一所述预埋钢板的竖向定位均与相应的所述顶板、相应的所述中板或相应的所述底板位置对应；
若干所述预埋钢板的水平定位根据施工要求间距设置；
所述钢筋笼制作完成后，按照正常工序进行沉槽、钢筋笼吊装和混凝土浇筑工序。
优选的，在所述地下连续墙施工完成后，进行基坑开挖、垫层施工，在所述地铁车站内部结构施工时，在所述侧墙内预埋用于设置所述钢套管-弹簧支座的预埋钢板，完成后进行混凝土浇筑。
本发明的有益效果：
本发明的应用赋予车站结构协调变形能力；充分利用支座与回填材料的刚度差异性，将地震荷载进行分配，大幅减小地震荷载对侧墙的横向剪切作用，摆脱传统的“增加结构构件尺寸”来提高结构抗剪能力的方法，有效的减少高烈度地区中工程投资，拓展了地铁建设手段，推动了行业技术进步，具有良好的经济以及社会效应。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本发明一实施例中车站剖面示意图。
图2示出本发明一实施例中车站平面示意图。
图3示出本发明一实施例中钢套管-弹簧支座正常状态的结构示意图。
图4示出本发明一实施例中钢套管-弹簧支座压缩状态的结构示意图。
具体实施方式
实施例
如图1至图4所示，实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构，地铁车站围护墙与侧墙之间的顶板、中板和底板对应位置均设置钢套管-弹簧支座，并在缝隙处回填低刚度材料6，组合形成复合弹性隔震层；
每一钢套管-弹簧支座均包括高弹性弹簧1和可伸缩钢套管；
每一高弹性弹簧1外均套设相应的可伸缩钢套管；
每一可伸缩钢套管均包括互相套接，且能够沿轴向方向相对移动的第一钢套管2和第二钢套管3；
第一钢套管2和第二钢套管3之间设置连接片4进行限位。
本发明的原理如下：
本发明通过在围护墙与侧墙之间的顶板、中板、底板对应位置设置钢套管-弹簧支座，并在缝隙处回填低刚度材料，组合形成复合弹性隔震层。
地震发生时，荷载通过围护墙根据刚度分配原则分别传递至结构侧墙与结构顶板、中板、底板，弹簧刚度明显大于回填材料刚度，因此将荷载主要传递至结构顶板、中板、底板，大幅减小地震荷载对侧墙的横向剪切作用，从而避免横向构件发生层间破坏。
在实际应用中，如图3所示，在正常情况下，钢套管-弹簧支座为刚性连接，钢套管传递荷载；如图4所示，当地震破坏力极大时，第一钢套管2和第二钢套管3受到横向地震力时，连接片4发生破坏作用失效，第一钢套管2和第二钢套管3发生自由移动，高弹性弹簧1产生作用，转化为弹性连接，起到消除地震能量的作用，增加结构的协调变形能力，以确保结构不被破坏。
本发明的应用在不增加结构构件尺寸的基础上，通过弹性隔震措施，提高结构协调变形能力，与此同时，通过刚度差异对地震荷载进行分配，大幅减小传递至车站横向构件的水平荷载，以确保车站结构不被地震破坏，保障地铁正常运营、以及生命财产安全。
在某些实施例中，第一钢套管2和第二钢套管3的一端采用锚栓等方式进行连接。
在某些实施例中，低刚度材料6为橡胶。
本发明还提供实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构的施工方法，步骤如下：
步骤1、施工地下连续墙和侧墙，并预埋用于设置钢套管-弹簧支座的预埋钢板5；
步骤2、钢套管-弹簧支座施工；将高弹性弹簧1、第一钢套管2和第二钢套管3分别与相应的预埋钢板5焊接连接；
步骤3、浇筑顶板，并在完成后向地墙与内部结构侧墙缝隙回填低刚度材料6；低刚度材料6回填至相应的顶板顶部位置。
在某些实施例中，在步骤1中，地下连续墙的钢筋笼绑扎时，预埋用于设置钢套管-弹簧支座的预埋钢板5；
每一预埋钢板5均与钢筋笼相应的位置采用焊接进行连接；
每一预埋钢板5的竖向定位均与相应的顶板、相应的中板或相应的底板位置对应；
若干预埋钢板5的水平定位根据施工要求间距设置；
钢筋笼制作完成后，按照正常工序进行沉槽、钢筋笼吊装和混凝土浇筑工序。
在某些实施例中，在地下连续墙施工完成后，进行基坑开挖、垫层施工，在地铁车站内部结构施工时，在侧墙内预埋用于设置钢套管-弹簧支座的预埋钢板5，完成后进行混凝土浇筑。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构，其特征在于，地铁车站围护墙与侧墙之间的顶板、中板和底板对应位置均设置钢套管-弹簧支座，并在缝隙处回填低刚度材料(6)，组合形成复合弹性隔震层；
每一所述钢套管-弹簧支座均包括高弹性弹簧(1)和可伸缩钢套管；
每一所述高弹性弹簧(1)外均套设相应的所述可伸缩钢套管；
每一所述可伸缩钢套管均包括互相套接，且能够沿轴向方向相对移动的第一钢套管(2)和第二钢套管(3)；
所述第一钢套管(2)和所述第二钢套管(3)之间设置连接片(4)进行限位。
2.根据权利要求1所述的实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构，其特征在于，所述第一钢套管(2)和所述第二钢套管(3)的一端采用锚栓等方式进行连接。
3.根据权利要求1所述的实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构，其特征在于，所述低刚度材料(6)为橡胶。
4.根据权利要求1所述的实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构的施工方法，步骤如下：
步骤1、施工地下连续墙和侧墙，并预埋用于设置所述钢套管-弹簧支座的预埋钢板(5)；
步骤2、钢套管-弹簧支座施工；将所述高弹性弹簧(1)、所述第一钢套管(2)和所述第二钢套管(3)分别与相应的所述预埋钢板(5)焊接连接；
步骤3、浇筑所述顶板，并在完成后向地墙与内部结构侧墙缝隙回填低刚度材料(6)；所述低刚度材料(6)回填至相应的所述顶板顶部位置。
5.根据权利要求4所述的实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构的施工方法，其特征在于，在步骤1中，所述地下连续墙的钢筋笼绑扎时，预埋用于设置所述钢套管-弹簧支座的预埋钢板(5)；
每一所述预埋钢板(5)均与所述钢筋笼相应的位置采用焊接进行连接；
每一所述预埋钢板(5)的竖向定位均与相应的所述顶板、相应的所述中板或相应的所述底板位置对应；
若干所述预埋钢板(5)的水平定位根据施工要求间距设置；
所述钢筋笼制作完成后，按照正常工序进行沉槽、钢筋笼吊装和混凝土浇筑工序。
6.根据权利要求4所述的实现复合墙地铁车站不同刚度的弹性隔震结构的施工方法，其特征在于，在所述地下连续墙施工完成后，进行基坑开挖、垫层施工，在所述地铁车站内部结构施工时，在所述侧墙内预埋用于设置所述钢套管-弹簧支座的预埋钢板(5)，完成后进行混凝土浇筑。
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