摘要：為開(kāi)發(fā)北京地鐵八王墳車(chē)輛段大平臺上部空間,層間隔震技術(shù)被采用。通過(guò)非線(xiàn)性時(shí)程分析和模擬地震動(dòng)振動(dòng)臺試驗,研究了此層間隔震結構體系的抗震性能。研究結果表明采用隔震技術(shù)后,結構體系抗震性能得到很大提高,其地震響應滿(mǎn)足規范要求。

　　關(guān)鍵詞：層間隔震；地鐵車(chē)輛段；上部空間開(kāi)發(fā)；大平臺結構

　　1、前言

　　近年來(lái),隨著(zhù)大都市土地價(jià)格的不斷增加,人們開(kāi)始尋求提高城市土地的有效利用率方法,其中一個(gè)有效途徑是開(kāi)發(fā)地鐵上部空間。國內外現已出現了一些成功開(kāi)發(fā)地鐵上部空間的工程實(shí)例[1]。作為一種特殊的結構形式,這種工程通常面臨著(zhù)許多不同于常規建筑的困難[2]。特別當結構處于高烈度地震區時(shí),其抗震設計極為困難。如果按常規方法進(jìn)行抗震設計,則極有可能導致原有地鐵系統結構的抗震承載力的嚴重不足,而且受地鐵線(xiàn)路及其正常運營(yíng)要求的限制,對地鐵系統的結構進(jìn)行加固幾乎是不可行的。正在建設中北京地鐵八王墳車(chē)輛段開(kāi)發(fā)工程就面臨著(zhù)此難題,為解決這個(gè)工程難題,本文提出在地鐵車(chē)輛段大平臺上部空間開(kāi)發(fā)時(shí)采用鉛芯橡膠墊隔震技術(shù),將上部建筑結構通過(guò)隔震層與下部大平臺連接,使得整個(gè)系統實(shí)際成為一種層間隔震結構形式。隔震是一種新型抗震技術(shù),它通過(guò)調整原有結構體系的自振周期,使其遠離地震地面運動(dòng)的卓越周期,從而顯著(zhù)的降低結構地震響應。對于隔震技術(shù),國內外已進(jìn)行了大量的研究[3～6],并已出現了很多工程應用,其中一些在地震中表現出了良好的抗震性能[7]。層間隔震作為一種新型隔震形式,因其在已有結構增層加固工程以及一些不宜進(jìn)行采用基礎隔震的特殊結構工程中的特有優(yōu)勢,近年來(lái)逐漸受到了人們的重視[8,9],并且國內現已建造了少量層間隔震結構的房屋。

　　為研究在此工程中采用層間隔震技術(shù)的減震效果,本文對隔震結構體系進(jìn)行了非線(xiàn)性時(shí)程分析,隨后又對1/30比例的結構模型進(jìn)行了模擬地震動(dòng)振動(dòng)臺試驗研究。理論分析和試驗結果表明隔震結構體系抗震性能良好,完全能夠滿(mǎn)足規范要求,具有很好的應用推廣價(jià)值。

　　2、工程概況

　　正在建設中的北京地鐵八王墳車(chē)輛段開(kāi)發(fā)工程是為提高土地資源利用率,充分利用地鐵車(chē)輛段上部空間的市級重點(diǎn)工程。工程位于北京市朝陽(yáng)區高碑店鄉,開(kāi)發(fā)平臺用地29.4公頃,主體平臺東西長(cháng)1291m,南北寬226m。平臺為兩層純框架結構,結構柱網(wǎng)主要為11×7.2(m),柱斷面以1×1(m)為主。平臺首層層高7.5m,為車(chē)輛段層,提供北京復八線(xiàn)地鐵車(chē)輛停車(chē)列檢、維修、洗刷保養等服務(wù);平臺二層層高4.1m,為設備管道層,平臺住宅區的變電所、水泵房、熱力站、機動(dòng)車(chē)停車(chē)場(chǎng)、各種管理用房和設備管道設置在該層。住宅小區位于距地面約11.6m的2層平臺上,總建筑面積54.6萬(wàn)m²,是以6層、9層為主的經(jīng)濟適用住宅小區。

　　3、工程設計特點(diǎn)

　　該工程將功能、性質(zhì)完全不同的地鐵車(chē)輛段和居民住宅小區結合在一起,此開(kāi)發(fā)形式在國內尚屬首例,在開(kāi)發(fā)規模、技術(shù)難度等方面都是少見(jiàn)的。由于下部?jì)蓪哟笃脚_以地鐵車(chē)輛段為主,受地鐵線(xiàn)路、車(chē)輛限界和功能劃分影響,下部平臺的柱網(wǎng)、柱斷面受到嚴格限制。為保證地鐵及時(shí)通車(chē)運營(yíng),兩層混凝土平臺已基本施工完畢,若按常規抗震設計,在此大平臺上建筑9層住宅,將有以下問(wèn)題：

　�、僖咽┕て脚_框架柱抗震能力不足;

　�、谏喜�9層住宅設計超限,若單獨對9層住宅進(jìn)行抗震加強,例如,增加抗震墻或加大柱斷面等,又導致下部平臺抗震剪力增加,使下部平臺抗震能力更加不足。所以在不對下部平臺柱補強、加固,又不減少上部開(kāi)發(fā)面積的前提下,擬在平臺9層住宅部分采用層間橡膠隔震技術(shù),以期既提高9層住宅的抗震安全性,同時(shí)改善和降低下部平臺的地震作用,使其滿(mǎn)足抗震要求。

　　本工程在距地面約11.6m的2層平臺和9層住宅首層之間設置鉛芯橡膠墊隔震支座,屬于層間隔震技術(shù)。該項目已申報國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)項目,相關(guān)的研究課題《超大平臺結構抗震及車(chē)輛段開(kāi)發(fā)區減振降噪技術(shù)研究》為北京市科委資助支持的重大科研項目。

　　本文僅以最具代表性小區為例,進(jìn)行隔震計算分析和振動(dòng)臺試驗分析研究。該區位于整個(gè)八王墳大平臺的11區北側,三類(lèi)場(chǎng)地,8度設防,在大平臺上建筑一幢9層和6層住宅。計算和試驗輸入的地震波采用北京市勘察設計研究院和中國地震局地質(zhì)研究所聯(lián)合提供的地震波,包括1條人工地震波和3條實(shí)際強震記錄(ElCentro、Taft和八戶(hù)地震記錄),其中人工波為經(jīng)場(chǎng)地地震安全性評估得到的場(chǎng)地波。地震波水平加速度峰值為:8度小震取0.07g,8度中震取0.20g,8度大震取0.40g。

　　4、計算結果與減震效果分析

　　計算采用三維空間有限元時(shí)程分析程序SAP2000非線(xiàn)性版。計算時(shí)考慮非線(xiàn)性變形集中在隔震層,而結構構件均保持線(xiàn)彈性階段。

　　計算結果分析整理如下：

　　綜合上述表中數據,9層住宅V隔/V不隔在0.17～0.29之間,小于0.35,可以認為水平減震系數按0.5設計,大平臺上9層住宅水平地震作用按降一度即7度設計;大平臺V隔/V不隔最大值在0.62～0.79之間,水平地震剪力降低21%～38%,其抗震性能得到改善。