淺談軌道交通地下車站結構抗震設計范文

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摘要：隨著我國社會和經濟不斷發展，為我國城市化發展帶來巨大變化，不僅使人們的生活水平不斷提高，也使人們的生活和工作環境發生巨大的變化。在目前城市發展過程中，隨著人口數量不斷增長，需要更多的城市基礎設施投入使用，不但要滿足人們的生活需要，同時也要利用更多的空間，從而使城市交通壓力獲得緩解。在當前城市交通建設過程中，增加多種軌道交通設施，不僅要求軌道交通具有穩定的運輸能力，同時在使用過程中，要增加多種安全質量保護措施，使軌道交通能夠具有較高的抗震能力。本文圍繞城市軌道交通工程展開討論，針對地下車站結構抗震設計內容，進而對車站的抗震能力進行分析。

關鍵詞：軌道交通；地下車站；抗震設計；設防目標；反應位移法；時程分析法

1引言

在目前城市發展建設過程中，增加多種交通基礎設施，不僅使城市建設和經濟發展獲得巨大的提升，同時也為人們的出行提供更多便利的條件。根據城市交通發展具有的作用，要充分挖掘城市空間，并進行科學合理的設計和規劃，從而使城市軌道交通具有良好的運輸能力。所以為提升城市軌道運行能力，并使軌道交通具有良好的穩定性和安全性，在目前城市軌道交通建設過程中，需要在設計中完善地下車站結構抗震能力。在進行軌道交通工程地下車站結構施工過程中，要嚴格按照抗震設計標準，開展正確的施工建設，不僅能夠使地下車站結構抗震能力具有較高的能力，同時也為社會和經濟發展提供良好的基礎。在目前軌道交通建設過程中，根據地下車站結構抗震設計，主要按照以下幾點要求進行討論：（1）抗震設防類別；（2）抗震等級及烈度；（3）論證對象的判定；（4）抗震設防目標；（5）抗震論證方法。并結合某城市地下車站抗震設計要求，從而進行詳細的分析和研究。

2抗震設防目標

2.1抗震設防類別、烈度及等級

根據我國城市軌道交通工程地下車站建設要求，同時按照地下車站結構功能類型，主要分為三種：（1）特殊設防類（甲類）；（2）重點設防類（乙類）；（3）標準設防類（丙類）。在上述地下結構功能類型分類中，根據車站日平均客流計算，從而確定地下車站結構的類型。在目前重點設防類地下車站結構施工中，對于結構抗震設計具有明確的要求和規定，同時在進行抗震設計、結構施工和竣工驗收過程中，都需要對抗震能力進行檢查，并將檢查數據和實際信息進行記錄，并建立完善的抗震數據管理體系。

2.2論證對象的判定

隨著城市軌道建設的規模和功能不斷增加，在目前地下車站結構抗震設計中，要求地下車站工程建設面積要超過一萬平米，從而進行充分的抗震能力分析，使抗震結構符合抗震設計內容標準。

2.3抗震設防目標

根據地下車站結構抗震標準，在進行地下結構抗震設計施工中，需要對地下環境進行全面的分析，從而在進行地下結構設計施工過程中，根據抗震設計要求和標準，能夠使結構具有良好的抗震能力。

3抗震設計論證方法

3.1分析方法比選

隨著我國城市軌道交通工程施工不斷發展，在目前地下車站結構抗震設計中，主要按照該工程客流要求，地質環境條件等多種因素進行考慮，并在對結構抗震能力設計和計算過程中，需要按照以下方法進行計算：（1）地震系數法；（2）反應位移法；（3）反應加速度法；（4）時程分析法。在上述抗震設計計算方法中，需要設計人員充分掌握地下車站承擔的客流壓力，同時根據地質結構進行綜合的考慮，從而使用簡單快捷的抗震設計方法，從而使抗震設計要求更加符合地下車站結構使用標準。

3.2車站反應位移法計算模型

按照城市對交通工程不同要求，在進行地下車站結構抗震設計中，根據客流運行能力和地質環境特點，使用反應位移法進行抗震計算時，首先要將三種作用力進行分析和研究：（1）結構慣性力；（2）土層相對位移力；（3）結構周圍剪力。地下車站結構發生震動過程中，上述三種作用力的產生會加速結構出現質量問題，同時由于地下空間中地質環境遭到破壞后，使地下車站承受更多的荷載作用。因此地下結構抗震設計時，需要按照土層相對位移和土層剪力分別的特點，能夠在豎向位置中減少對地下車站結構的影響。另外按照空間中作用力分布位置的不同，結構受到作用力的同時，由于地質結構產生的巨大荷載，從而導致土體變化速度不斷加快，并加劇對地下車站結構的破壞。所以在進行地下車站結構抗震設計中，應用反應位移法計算方法，將結構與環境土體建立模擬的模型，從而使計算設計更加精準。

3.3二維平面時程分析法

圍繞不同地下車站結構具有的抗震性能，按照二維平面時程分析法進行抗震設計時，通常將地下車站結構的抗震能力提升到Ⅱ級，同時增加多種抗震保護措施，防止地下土體結構發生變化時，能夠對地下車站結構起到良好的保護作用。同時根據地震動力時程變化特點，需要將地下車站結構出現的抗震問題進行綜合的分析，有效減少對地下車站結構受到進一步的破壞。在目前應用二維平面時程分析法過程中，將地下車站結構進行二維平面分析，對震動產生的動力能量計算在結構邊界中，從而當土體結構發生變化時，按照結構具有的彈塑性能，對地下車站結構外部起到保護作用。同時在進行實際計算過程中，按照簡化后的抗震設計計算方式，地震發生導致土體結構出現彈性位移后，需要按照實際彈性位移變化，并確定地下車站結構的屈服強度系數。

4典型車站抗震分析

4.1工程概況

在某城市軌道交通建設過程中，根據該城市3號線抗震設計標準，將紫云路地下車站結構進行抗震設計研究。在進行地下軌道交通施工過程中，通過明挖順筑施工方法，實現對車站1.2萬平米車站的施工。在車站施工過程中，按照車站長度要求，確定標準段的施工寬度保持在19.7米。在進行結構施工過程中，需要建立雙層單柱雙跨鋼筋混凝土箱形框架結構，利用該種結構具有的特點，能夠使車站具有穩定的抗震能力。同時在抗震設計中，將車站抗震能力提升到7級，由于該車站地質環境成分中，主要由粘土和風化泥質砂巖組成，同時測定的地震動加速度周期為0.35s。

4.2反應位移法分析結果

應用反應位移法過程中，結合MidasNX建立一維波動模型，目的是對土體結構產生的位移和剪力變化進行分析。如果出現E2地震情況，在土層中由于產生的彈性變化，通過抗震設計，需要將彈性制控制在1/550以內從而使抗震設計符合地下車站結構抗震標準。另外在對地下車站鋼筋混凝土結構設計中，需要按照客流和土質結構變化產生的荷載，對鋼筋混凝土結構進行調整，從而在混凝土結構出現裂縫過程中，能夠滿足車站結構具有的抗震作用。同時在進行不同結構設計中，需要針對不同的荷載截面積變化，能夠減少對結構中柱體的作用力破壞。根據地震情況，如果地震出現E3震動強度時，需要對車站結構設計進行調整。在進行設計計算時，需要將出現的彈性變化控制在1/250以內，并滿足結構具有的抗震作用。

4.3時程分析法分析結果

使用時程分析法，作為地下車站結構抗震設計計算方法，需要將Midas／GTS建立分析模型，并根據E3地震產生的作用，能夠對地下車站結構產生的作用力進行模擬計算，并確保得到正確的計算結構。根據該工程地質環境特點，由于地質結構中存在風化泥巖，且基巖面距結構的距離小于地下結構豎向有效高度的3倍，這里模型底面邊界取至基巖面。在該地下軌道交通建設過程中，根據采集的地震安全數據進行分析，在進行抗震設計計算過程中，要確保該工程地震基準時間超過50年，同時要防止車站結構發生振動破壞。按照抗震設計標準，在對該工程進行模擬計算時，發生震動的過程，會使土質結構發生位移，同時在每個結構發生位移的過程中，都具有相對穩定的振動趨勢。根據模擬計算結果，在該地下車站結構抗震設計中，根據E3地震產生的作用效果，不僅要將彈性區間控制在合理的范圍內，同時減少土體對地下車站結構產生的影響。

5結論

綜上所述，根據某城市進行軌道交通工程建設要求，在進行地下車站結構抗震設計過程中，不僅要求設計過程根據科學的抗震設計計算，同時圍繞地下車站土質環境的變化，確定有效的抗震設計標準，從而滿足地下車站抗震承載能力。按照該工程進行的抗震設計標準，在進行抗震設計過程中，將以下幾點作為總結經驗，為今后的地下軌道交通建設提供參考價值：（1）在進行地下車站工程設計施工前期，要對工程地質環境進行充分的研究，將多種資料和信息作為抗震設計參考內容，從而對抗震設計具有的作用進行分析，減少地下車站結構受到地質環境的影響；（2）在進行抗震設計過程中，地下車站空間需要滿足一萬平米，同時按照重點設防類（乙類）的標準進行抗震設計；（3）在不同地震作用效果分析，為滿足地下車站結構抗震要求，在E2地震條件下，將結構產生的位移角度值控制在1/550內。如果在E3地震條件下，將結構產生的位移角度值控制在1/250內；（4）在該工程抗震設計中，結合反應位移法和時程分析法，針對土體結構發生位移產生的作用力進行計算；（5）如果出現E3地震作用效應，在土質結構發生位移時，需要對產生的位移空間進行計算，并明確出現的位移值增大范圍。

參考文獻：

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作者：賈本萬 劉燕 單位：重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司