岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (5): 1443-1452.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1382

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

受周边地上建筑影响地铁车站的抗震设计方法

邱滟佳,张鸿儒,于仲洋   

  1. 北京交通大学 土木建筑工程学院,北京 100044
  • 收稿日期:2020-09-14 修回日期:2020-12-28 出版日期:2021-05-11 发布日期:2021-05-08
  • 通讯作者: 张鸿儒,男,1959年生,博士,教授,博士生导师,主要从事地震工程与防灾工程领域的研究。E-mail: hrzhang@bjtu.edu.cn E-mail: 17115316@bjtu.edu.cn
  • 作者简介:邱滟佳,男,1994年生,博士研究生。主要从事地下结构抗震领域的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No. 52078033)

A seismic design method of subway stations affected by surrounding buildings

QIU Yan-jia, ZHANG Hong-ru, YU Zhong-yang   

  1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing, 100044, China
  • Received:2020-09-14 Revised:2020-12-28 Online:2021-05-11 Published:2021-05-08
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52078033).

摘要: 基于地上建筑-土-地铁车站整体模型的动态平衡特性,分析得到地上建筑对地铁车站地震响应影响的机制,并以此为依据进一步推导出受周边建筑影响地铁车站的简化抗震设计方法。取包含地铁车站和地上建筑的近场进行动态平衡分析,并将其与仅有车站的情况进行对比,得到地上建筑的地震作用力通过基础和场地的传递最终作用在地铁车站上,从而引起车站地震响应的变化。由于地上建筑的地震作用力主要为惯性力,且该作用力可由反应谱法进行计算,以此为基础可简化地铁车站的地震响应分析,得到一种简化抗震设计方法。该方法采用拟静力建模计算地铁车站动力响应,能大幅度地减少分析时间。与此同时,为了验证该方法的正确性并分析其计算精度,建立了一系列数值模型试验进行分析。计算结果表明:以动力时程的结果为基准,简化方法在计算结构内力响应时误差能控制在7%以内;而计算结构顶底相对变形的误差均在5%以内,由此得到简化方法是一种计算精度较高的方法。

关键词: 地铁车站, 动力相互作用, 抗震设计, 拟静力方法

Abstract: The mechanism of surrounding buildings on the seismic response of subway stations was investigated based on the dynamic equilibrium characteristics of the building-soil-subway station model and a simplified method for the seismic design of subway stations considering the effects of surrounding buildings was proposed in this paper. A near-field model including a subway station and a surface building was established firstly. Comparing the dynamic characteristics of the near-field model to the model without surface building, we found that the seismic forces of surface building induced in an earthquake would be passed to subway station through the foundation and field. Since the main seismic forces of surface building were inertia forces which could be calculated using the response spectrum method, a simplified method was derived. Owing to acquiring the dynamic response of subway stations via static modeling and calculating, the method proposed herein consumes less analysis time and cost. Furthermore, a series of numerical simulation experiments was conducted to verify the simplified method and further evaluate its computational accuracy. The results of those tests revealed that: compared to the results of dynamic time history, errors in internal forces and deformations of the simplified method are less than 7% and 5%, respectively. Therefore, the simplified method has a high accuracy in engineering design.

Key words: subway station, dynamic interaction, seismic design, pseudo-static method

中图分类号: 

  • TU 435
[1] 禹海涛, 张正伟, 李 攀, . 地下结构抗震设计的改进等效反应加速度法[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2401-2410.
[2] 李平, 张宇东, 薄涛, 辜俊儒, 朱胜. 基于离心机振动台试验的梯形河谷场地 地震动效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1270-1278.
[3] 张恒源, 钱德玲, 沈超, 戴启权. 水平和竖向地震作用下液化场地群桩基础 动力响应试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 905-914.
[4] 刘念武, 陈奕天, 龚晓南, 俞济涛, . 软土深开挖致地铁车站基坑及 邻近建筑变形特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1515-1525.
[5] 韩 冰,梁建文,朱 俊,. 深厚饱和软土场地中透镜体对上部结构地震响应的影响[J]. , 2018, 39(6): 2227-2236.
[6] 付 晓,冀文有,张建经,曹礼聪,范 刚,. 锚索框架梁加固平面滑动型边坡地震动力响应[J]. , 2018, 39(5): 1709-1719.
[7] 郑 刚 ,张 涛,程雪松,刁 钰,. 天津地铁车站基坑立柱回弹的实测统计分析[J]. , 2017, 38(S1): 387-394.
[8] 李小军,王晓辉,李 亮,韩 杰,. 振动台试验三维层状剪切模型箱的设计及性能测试[J]. , 2017, 38(5): 1524-1532.
[9] 付 晓,张建经,周立荣,. 多级框架锚索和抗滑桩联合作用下边坡抗震性能的振动台试验研究[J]. , 2017, 38(2): 462-470.
[10] 陈国兴 ,陈 苏 ,左 熹 ,戚承志 ,杜修力 ,王志华 , . 软土场地地铁车站结构地震反应特性振动台模型试验[J]. , 2016, 37(2): 331-342.
[11] 苗 雨,李 威,郑俊杰,房慧明. 改进的薄层单元在桩-土动力相互作用中的应用[J]. , 2015, 36(11): 3223-3228.
[12] 谷 音,庄舒曼,卓卫东,孙 颖. 考虑饱和土的地铁车站结构非线性地震反应研究[J]. , 2015, 36(11): 3243-3251.
[13] 徐帮树 ,丁万涛 ,刘林军 ,晏 勤 ,陈 诚,. 复杂地铁车站施工对邻近建筑物变形影响数值分析的位移叠加法[J]. , 2014, 35(S2): 619-625.
[14] 陈灯红 ,杜成斌,. 结构-地基动力相互作用的时域模型[J]. , 2014, 35(4): 1164-1172.
[15] 龙 慧、陈国兴、庄海洋、. 可液化地基上地铁车站结构地震反应特征有效应力分析[J]. , 2013, 34(6): 1731-1737.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 魏 丽,柴寿喜,蔡宏洲,王晓燕,李 敏,石 茜. 麦秸秆加筋材料抗拉性能的实验研究[J]. , 2010, 31(1): 128 -132 .
[2] 黄庆享,张 沛,董爱菊. 浅埋煤层地表厚砂土层“拱梁”结构模型研究[J]. , 2009, 30(9): 2722 -2726 .
[3] 荆志东,刘俊新. 红层泥岩半刚性基床结构动态变形试验研究[J]. , 2010, 31(7): 2116 -2121 .
[4] 刘争宏,廖燕宏,张玉守. 罗安达砂物理力学性质初探[J]. , 2010, 31(S1): 121 -126 .
[5] 王登科,刘 建,尹光志,韦立德. 突出危险煤渗透性变化的影响因素探讨[J]. , 2010, 31(11): 3469 -3474 .
[6] 樊恒辉,高建恩,吴普特,娄宗科. 水泥基土壤固化剂固化土的物理化学作用[J]. , 2010, 31(12): 3741 -3745 .
[7] 张成平,张顶立,骆建军,王梦恕,吴介普. 地铁车站下穿既有线隧道施工中的远程监测系统[J]. , 2009, 30(6): 1861 -1866 .
[8] 王 军,曹 平,李江腾,刘业科. 降雨入渗对流变介质隧道边坡稳定性的分析[J]. , 2009, 30(7): 2158 -2162 .
[9] 张 渊,万志军,康建荣3,赵阳升. 温度、三轴应力条件下砂岩渗透率阶段特征分析[J]. , 2011, 32(3): 677 -683 .
[10] 张雪婵 ,龚晓南 ,尹序源 ,赵玉勃. 杭州庆春路过江隧道江南工作井监测分析[J]. , 2011, 32(S1): 488 -0494 .