[發明專利]一種地鐵上蓋建筑物振震一體化控制結構及設計方法

有效

• 申請號: 201810042992.2
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108301523B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張同億;秦敬偉;胡明祎;黃偉;蘭日清;唐瓊;柴萬先;付仰強;祖曉臣;李穎
• 申請（專利權）人: 中國中元國際工程有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 11583 北京華旭智信知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李麗

本發明提供了一種地鐵上蓋建筑物振震一體化控制結構及其設計方法，該振震一體化控制結構包括建筑地基、建筑物基礎、建筑物基礎與建筑地基之間的隔振層，隔振層包括鋼質彈簧減振器和粘滯阻尼器，鋼質彈簧減振器設置在建筑物主體結構柱下方對應的位置，粘滯阻尼器連接在建筑物基礎與建筑物周圍的建筑地基之間。在此結構基礎上,還建立了一套完整可行的定量分析一體化的設計方法，該結構和設計方法可同時滿足地鐵振動控制運行和抗震設防需求，且更換和維修方便。

技術領域

本發明涉及一種地鐵上蓋建筑物振震一體化控制結構及設計方法，屬于工程減振隔震技術領域。

背景技術

目前，很多建筑物僅做了抗震設計，沒有隔振設計，或使用減振墊或橡膠減振器隔振，但地鐵上蓋、毗鄰、穿建等工程中，地鐵運行對建筑物會造成不利影響，需要對地鐵上蓋建筑物進行隔振，一般需設置隔振層，而且多采用橡膠減振器減振，但是針對建筑物有空間等方面的限制而無法設置隔振層時，目前還沒有一套統一的標準和設計流程，多為依靠經驗來設計隔振方案，或直接套用相似已建工程的方案。傳統設計方法具有以下不足：

(1)對橡膠減振器的誤區。橡膠減振器廣泛應用于建筑工程中，對于建筑物的隔振來說，其往往并不是最佳的選擇，比如在對地鐵上蓋建筑物進行隔振時，地鐵的卓越頻段為3～20Hz，橡膠隔振器固有頻率一般大于等于12Hz，鋼質彈簧減振器固有頻率一般可達到3～5Hz甚至更低，顯然用鋼質彈簧減振器的減振效果更好。

(2)無統一設計標準，多為經驗工程。對于地鐵上蓋建筑物的隔振設計，目前缺少一套完整、可行的定量分析一體化控制技術，僅靠以往經驗來設計隔振方案，缺少針對性和科學合理性，因此設計的方案很可能達不到預期的隔振效果，影響建筑物的正常使用，甚至帶來安全隱患，并給后期的設備維護帶來一系列問題，個別的還需要返工或重新設計，造成很多不必要的花銷。

發明內容

為解決地鐵上蓋、毗鄰、穿建等工程中，地鐵運行對建筑物造成的不利影響，本發明提出了一種地鐵上蓋建筑物振震一體化控制結構及其減振和抗震設計方法，其在建筑物基礎下方設置隔振層，將建筑結構含基礎整體托起，并于周邊設置隔振縫，該結構和技術可以在不改變建筑物上部結構設計參數的情況下，同時滿足建筑振動控制要求以及罕遇地震下的抗震設防，以保證建筑物的正常使用和地震作用下人員的安全。

為了實現本發明，其采用了如下技術方案：

一種地鐵上蓋建筑物振震一體化控制結構，其特征在于，該一體化控制結構包括建筑地基、建筑物基礎、建筑物基礎與建筑地基之間的隔振層，所述隔振層包括鋼質彈簧減振器和粘滯阻尼器，所述鋼質彈簧減振器設置在建筑物主體結構柱下方對應的位置，所述粘滯阻尼器連接在建筑物基礎與建筑物周圍的建筑地基之間。

進一步地，在建筑物地下部分的建筑物外墻側面設置隔振縫，在隔振縫內填塞聚苯類材料，增強阻尼特性，起到側向耗能減振作用。

進一步地，所述鋼質彈簧減振器為多個，所述粘滯阻尼器為多個。

上述一種地鐵上蓋建筑物振震一體化控制結構的減振和抗震設計方法，其特征在于：步驟如下：

(1)將建筑物和隔振層作為整體結構建模，計算整體結構各階振型的基本頻率和振型質量參與系數；

(2)對整體結構施加靜力荷載，進行重力作用靜力計算，計算各支點的支反力，依據支反力初選鋼質彈簧減振器；

(3)進行初步隔振分析和設計，通過整體結構模態計算，反復比較調整豎向剛度，確保整體結構整體振型質量參與系數最大化，滿足振動容許值和舒適度容許值；；

(4)進行罕遇地震驗算，施加粘滯阻尼器，滿足隔振層變形協調；

(5)對初步計算的鋼質彈簧減振器和粘滯阻尼器分別進行定型分組剛度優化，二次振動控制驗算和抗震設防驗算，使得整體結構滿足減振和抗震綜合要求；