張錦 李官輝 楊東福 吳賀賓 梁宇翔

中建八局第一建設(shè)有限公司 山東濟(jì)南 250000

鄰近地面建筑一體化結(jié)構(gòu)受地震波頻譜特性的影響顯著，其中，體系基頻附近能量分布相對(duì)集中的地震波能夠?qū)σ惑w化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)產(chǎn)生顯著的影響；鄰近地面建筑一體化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)具有明顯的空間效應(yīng)，應(yīng)該按照空間問(wèn)題進(jìn)行一體化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算；受地面建筑的影響，一體化地鐵車(chē)站中柱出現(xiàn)了扭矩，在進(jìn)行一體化車(chē)站結(jié)構(gòu)中柱抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮軸力、剪力、彎矩和扭矩的共同作用。研究成果對(duì)該類(lèi)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)與分析具有一定的參考意義。

1 總體結(jié)構(gòu)

地震應(yīng)對(duì)系統(tǒng)由地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)、中央管理系統(tǒng)組成。地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)由多個(gè)監(jiān)測(cè)站組成，地震監(jiān)測(cè)站由地震儀、管理計(jì)算機(jī)、震度顯示器和相應(yīng)軟件系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。中央管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)災(zāi)害事件數(shù)據(jù)的接收、加工、判斷，以及災(zāi)害事件的告警、應(yīng)對(duì)措施的控制和監(jiān)控等。具備將報(bào)警數(shù)據(jù)接入其它系統(tǒng)，對(duì)其他災(zāi)害事件信息進(jìn)行管理。同時(shí)預(yù)留其它（如地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)）數(shù)據(jù)信息接入的接口。地震災(zāi)害應(yīng)對(duì)系統(tǒng)包括以下硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)：地震儀、服務(wù)器、工作站、操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、分析研判軟件、管理控制軟件等。各地鐵站的地震儀采集數(shù)據(jù)后接入就近的綜合監(jiān)控系統(tǒng)交換機(jī)，再通過(guò)地鐵的通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳至控制中心。

2 車(chē)站結(jié)構(gòu)相對(duì)水平位移分析

地下結(jié)構(gòu)的破壞主要是由周?chē)馏w的變形強(qiáng)加于結(jié)構(gòu)上造成的，因此研究地下結(jié)構(gòu)的位移具有十分重要的意義。將地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)不同深度處的水平位移幅值與車(chē)站結(jié)構(gòu)底部水平位移幅值的差定義為車(chē)站結(jié)構(gòu)的相對(duì)水平位移。將地鐵車(chē)站各層頂?shù)装逅轿灰品档牟疃x為車(chē)站的層間相對(duì)水平位移。影響百分比定義為：影響百分比=（計(jì)算最大值－計(jì)算最小值）/計(jì)算最小值。一體化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)的層間相對(duì)水平位移包絡(luò)值及影響百分比。一體化地鐵車(chē)站側(cè)墻的相對(duì)水平位移沿高度的變化曲線(xiàn)形式基本相同，均表現(xiàn)為隨著埋深的減小逐漸增大。不同類(lèi)型地震波作用下，一體化地鐵車(chē)站側(cè)墻的相對(duì)水平位移左擺時(shí)均表現(xiàn)為EL-Centro波最大，Taft波次之，Kobe波最?。欢覕[時(shí)則表現(xiàn)為Kobe波最大，Taft波次之，EL-Centro波最小。這是由地震波峰值加速度方向不同和土-結(jié)構(gòu)的單向塑性變形累積效應(yīng)所導(dǎo)致[1]。一體化地鐵車(chē)站的層間相對(duì)水平位移表現(xiàn)為隨車(chē)站埋深的增加逐漸增大，一體化區(qū)域（截面1）與非一體化區(qū)域（截面2）在Kobe波、Taft波和EL-Centro波作用下的層間相對(duì)水平位移最大影響百分比分別為4.4%、4.3%和11.8%，說(shuō)明EL-Centro波作用下一體化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)不同區(qū)域的層間相對(duì)水平位移差異最明顯。不同地震波作用下，截面1位置的層間相對(duì)水平位移影響百分比為60.9%，發(fā)生在底層位置，截面2位置的層間相對(duì)水平位移影響百分比為60.3%，同樣發(fā)生在底層位置；其中，Kobe波作用下的層間相對(duì)水平位移最大，Taft波最小，這是因?yàn)镵obe波在土-結(jié)構(gòu)體系基頻（0.6738）附近的能量分布更集中，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)更加明顯，體現(xiàn)了不同地震波頻譜特性對(duì)一體化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)相對(duì)水平位移的影響規(guī)律?？傮w而言，不同類(lèi)型地震波作用下一體化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)層間相對(duì)水平位移差異明顯，結(jié)構(gòu)位移驗(yàn)算時(shí)應(yīng)選取多條具有不同頻譜特性的地震波。

3 側(cè)向水平位移響應(yīng)分析

地下結(jié)構(gòu)的破壞主要是由周?chē)馏w的變形強(qiáng)加于結(jié)構(gòu)上造成的，因此研究地下結(jié)構(gòu)的位移具有十分重要的意義。

（1）一體化地鐵車(chē)站側(cè)墻的相對(duì)水平位移沿高度的變化形式相同，均表現(xiàn)為隨埋深的減小逐漸增大。側(cè)墻相對(duì)水平位移沿高度的變化曲線(xiàn)不具有對(duì)稱(chēng)性，左擺時(shí)表現(xiàn)為T(mén)aft波最大，而右擺時(shí)則表現(xiàn)為Kobe波最大，這是由地震波峰值加速度方向不同和土－結(jié)構(gòu)的單向塑性變形累積效應(yīng)所導(dǎo)致。

（2）一體化地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)的層間相對(duì)水平位移表現(xiàn)為隨著埋深的減小逐漸減小，Taft波作用下地鐵車(chē)站的層間相對(duì)水平位移幅值大于Kobe波，各層層間相對(duì)水平位移影響百分比分別為9.3%、20.0%、18.1%可見(jiàn)，不同類(lèi)型地震波能夠?qū)σ惑w化地鐵車(chē)站層間相對(duì)水平位移產(chǎn)生顯著的影響，表現(xiàn)為中層和底層的影響差異較大而頂層較小。

4 大底盤(pán)－隔震塔樓豎向動(dòng)力特性

大底盤(pán)－隔震塔樓結(jié)構(gòu)的豎向振型大致可分為3類(lèi)：第1類(lèi)為大底盤(pán)樓蓋彎曲變形引起的豎向振動(dòng)，此時(shí)底盤(pán)豎向構(gòu)件與塔樓均無(wú)明顯變形，低階振型出現(xiàn)在豎向剛度較小的非塔樓區(qū)樓面梁中，高階振型則出現(xiàn)在豎向剛度較大的轉(zhuǎn)換梁中；第2類(lèi)為上部塔樓的豎向振動(dòng)，通過(guò)隔震支座帶動(dòng)底盤(pán)大跨度轉(zhuǎn)換梁及相鄰跨屋蓋豎向振動(dòng)，塔樓投影范圍的豎向構(gòu)件及非相鄰跨屋蓋無(wú)明顯變形；第3類(lèi)為底盤(pán)豎向構(gòu)件的軸向變形，帶動(dòng)與其相連的樓蓋一起豎向振動(dòng)，上部塔樓無(wú)明顯振動(dòng)，低階振型出現(xiàn)在軸向剛度較小的非塔樓區(qū)框架柱中，高階振型出現(xiàn)在軸向剛度較大的塔樓區(qū)框架柱中。大與單獨(dú)隔震塔樓相比，大底盤(pán)－隔震塔樓的豎向振型最早發(fā)生在裙房樓蓋，自振周期較長(zhǎng)，但振型質(zhì)量參與系數(shù)較小。大底盤(pán)－隔震塔樓豎向主振型為塔樓豎向振動(dòng)，周期略長(zhǎng)于單獨(dú)隔震塔樓，但由于結(jié)構(gòu)總質(zhì)量增大，其振型質(zhì)量參與系數(shù)變小。隨著建筑高度增大，豎向主振型相應(yīng)的周期逐漸加長(zhǎng)，振型參與系數(shù)相應(yīng)增大[2]。與單獨(dú)隔震塔樓相比，豎向自振周期與振型階數(shù)大致呈線(xiàn)性關(guān)系，與建筑高度關(guān)系不大，豎向振型分布不均勻；豎向振型質(zhì)量參與系數(shù)累計(jì)值呈階梯形增長(zhǎng)，在豎向主振型處突然增大。由于受到裙房豎向振型的影響，當(dāng)振型階數(shù)為80時(shí)，結(jié)構(gòu)豎向振型質(zhì)量參與系數(shù)累計(jì)值為72.2%-80.8%，明顯小于單獨(dú)隔震塔樓。

5 結(jié)語(yǔ)

地震動(dòng)的頻譜特性對(duì)平行地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)的損傷、位移響應(yīng)和加速度放大效應(yīng)有很大影響，對(duì)地鐵車(chē)站的地震災(zāi)害應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析、功能實(shí)現(xiàn)的論述，給出了一個(gè)較完整地鐵地震災(zāi)害應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。