[发明专利]一种地铁上盖建筑物振震一体化控制结构及设计方法

说明书

本发明提供了一种地铁上盖建筑物振震一体化控制结构及其设计方法，该振震一体化控制结构包括建筑地基、建筑物基础、建筑物基础与建筑地基之间的隔振层，隔振层包括钢质弹簧减振器和粘滞阻尼器，钢质弹簧减振器设置在建筑物主体结构柱下方对应的位置，粘滞阻尼器连接在建筑物基础与建筑物周围的建筑地基之间。在此结构基础上,还建立了一套完整可行的定量分析一体化的设计方法，该结构和设计方法可同时满足地铁振动控制运行和抗震设防需求，且更换和维修方便。

技术领域

本发明涉及一种地铁上盖建筑物振震一体化控制结构及设计方法，属于工程减振隔震技术领域。

背景技术

目前，很多建筑物仅做了抗震设计，没有隔振设计，或使用减振垫或橡胶减振器隔振，但地铁上盖、毗邻、穿建等工程中，地铁运行对建筑物会造成不利影响，需要对地铁上盖建筑物进行隔振，一般需设置隔振层，而且多采用橡胶减振器减振，但是针对建筑物有空间等方面的限制而无法设置隔振层时，目前还没有一套统一的标准和设计流程，多为依靠经验来设计隔振方案，或直接套用相似已建工程的方案。传统设计方法具有以下不足：

(1)对橡胶减振器的误区。橡胶减振器广泛应用于建筑工程中，对于建筑物的隔振来说，其往往并不是最佳的选择，比如在对地铁上盖建筑物进行隔振时，地铁的卓越频段为3～20Hz，橡胶隔振器固有频率一般大于等于12Hz，钢质弹簧减振器固有频率一般可达到3～5Hz甚至更低，显然用钢质弹簧减振器的减振效果更好。

(2)无统一设计标准，多为经验工程。对于地铁上盖建筑物的隔振设计，目前缺少一套完整、可行的定量分析一体化控制技术，仅靠以往经验来设计隔振方案，缺少针对性和科学合理性，因此设计的方案很可能达不到预期的隔振效果，影响建筑物的正常使用，甚至带来安全隐患，并给后期的设备维护带来一系列问题，个别的还需要返工或重新设计，造成很多不必要的花销。

发明内容

为解决地铁上盖、毗邻、穿建等工程中，地铁运行对建筑物造成的不利影响，本发明提出了一种地铁上盖建筑物振震一体化控制结构及其减振和抗震设计方法，其在建筑物基础下方设置隔振层，将建筑结构含基础整体托起，并于周边设置隔振缝，该结构和技术可以在不改变建筑物上部结构设计参数的情况下，同时满足建筑振动控制要求以及罕遇地震下的抗震设防，以保证建筑物的正常使用和地震作用下人员的安全。

为了实现本发明，其采用了如下技术方案：

一种地铁上盖建筑物振震一体化控制结构，其特征在于，该一体化控制结构包括建筑地基、建筑物基础、建筑物基础与建筑地基之间的隔振层，所述隔振层包括钢质弹簧减振器和粘滞阻尼器，所述钢质弹簧减振器设置在建筑物主体结构柱下方对应的位置，所述粘滞阻尼器连接在建筑物基础与建筑物周围的建筑地基之间。

进一步地，在建筑物地下部分的建筑物外墙侧面设置隔振缝，在隔振缝内填塞聚苯类材料，增强阻尼特性，起到侧向耗能减振作用。

进一步地，所述钢质弹簧减振器为多个，所述粘滞阻尼器为多个。

上述一种地铁上盖建筑物振震一体化控制结构的减振和抗震设计方法，其特征在于：步骤如下：

(1)将建筑物和隔振层作为整体结构建模，计算整体结构各阶振型的基本频率和振型质量参与系数；

(2)对整体结构施加静力荷载，进行重力作用静力计算，计算各支点的支反力，依据支反力初选钢质弹簧减振器；

(3)进行初步隔振分析和设计，通过整体结构模态计算，反复比较调整竖向刚度，确保整体结构整体振型质量参与系数最大化，满足振动容许值和舒适度容许值；；

(4)进行罕遇地震验算，施加粘滞阻尼器，满足隔振层变形协调；

(5)对初步计算的钢质弹簧减振器和粘滞阻尼器分别进行定型分组刚度优化，二次振动控制验算和抗震设防验算，使得整体结构满足减振和抗震综合要求；