【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轨道交通工程、地下空间开发等地下结构工程领域，尤其涉及一种地铁车站抗震韧性结构体系。
技术介绍
1、地铁车站作为城市轨道交通的重要组成部分，通常深埋于地下，其结构安全性直接关系到乘客的生命财产安全和城市交通的正常运行。然而，地震灾害对地下结构的破坏性极大，一旦发生地震，地铁车站的防灾救护和灾后修复将面临极大困难，可能造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，提高地铁车站的抗震韧性能力已成为可持续发展的重要保障。目前，地铁车站的中柱和顶板通常采用现浇刚性连接方式，这种结构设计在地震作用下表现出明显的缺陷。研究表明，地铁车站的地震破坏主要集中在结构中柱，由于其抗剪能力和变形能力不足，导致中柱在地震中首先发生破坏。日本大开地铁站的中柱坍塌事故就是一个典型的例证，该事故充分暴露了现有地铁车站在抗震设计上的不足。
2、现有技术中，地铁车站的中柱与顶板采用刚性连接，虽然这种设计在正常使用工况下能够提供足够的竖向承载能力，但在地震作用下，中柱的水平向变形能力不足，难以适应围岩土体的变形。地震发生时，中柱因水平变形能力不协调，容易首先损坏并丧失使用功能，进而引发整个车站结构的进一步损坏甚至坍塌。这种结构设计的缺陷不仅降低了地铁车站在地震中的安全性，也增加了灾后修复的难度和成本。因此，如何提高地铁车站结构的整体层间变形能力，尤其是中柱的水平向变形能力，成为当前地铁车站抗震设计中的关键问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种地铁车站抗震韧性结构体系，通过优化
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种地铁车站抗震韧性结构体系，包括顶板、中板、底板和侧墙，构成地铁车站的基本结构框架；所述顶板和底板之间设置有中柱，所述顶板下方设置有顶纵梁，所述中板下方设置有中纵梁，所述底板上方设置有底纵梁，所述中柱的柱底与底纵梁刚性连接，所述中柱的柱顶与顶纵梁之间的纵筋断开，形成干接缝；两束后张法无粘结预应力钢绞线贯穿所述干接缝，所述无粘结预应力钢绞线的顶部锚固于所述顶纵梁的侧边，底部锚固于底纵梁的侧边；所述无粘结预应力钢绞线通过后张预应力将顶纵梁和中柱拉紧，使结构体系在正常使用工况下发挥竖向承载作用。
4、优选地，地震发生时，当所述中柱承担的水平剪力达到干接缝处滑动所需的摩擦力后，所述顶纵梁和中柱之间开始发生相互错动，直至结构变形达到最大值，此时所述无粘结预应力钢绞线提供恢复力，使二者之间的错动不至于过大并提供一定的恢复趋势，避免影响所述中柱的竖向承载能力。
5、优选地，两束所述无粘结预应力钢绞线设置于所述中柱的内部，并呈对称布置。
6、优选地，所述顶纵梁底部和中柱柱顶外表面均设置有外包保护钢板，用于防止地震时混凝土局部承压破坏。
7、优选地，所述外包保护钢板与所述顶纵梁及中柱采用螺栓连接固定。
8、优选地，所述顶纵梁和底纵梁的侧面设置有结构预留槽，用于震后对无粘结预应力钢绞线进行补张拉或更换。
9、优选地，所述无粘结预应力钢绞线通过波纹管进行保护，以防止钢绞线在施工和使用过程中受到损坏。
10、优选地，所述无粘结预应力钢绞线采用曲线布置。
11、优选地，所述无粘结预应力钢绞线的底部和顶部分别通过张拉端和固定端进行锚固。
12、优选地，所述张拉端和固定端分别位于所述结构预留槽的内部。
13、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
14、本专利技术将中柱柱顶与顶纵梁之间的纵筋断开，通过干接缝及贯穿其中的两束无粘结预应力钢绞线进行连接。无粘结预应力钢绞线的顶部锚固于顶纵梁侧边，底部锚固于底纵梁侧边，使得地震后能够方便地进行更换或重新张拉，提高了结构的可维护性和使用寿命。该体系在结构设计上切断了水平向地震荷载传递至中柱的路径，降低了地震作用下中柱的受力水平，从而有效减弱或消除中柱在地震作用时的损伤破坏，提升了车站结构的安全性和抗震性能。同时，利用无粘结预应力钢绞线提供的恢复力，使得地震时中柱柱顶与顶纵梁之间发生的相对错动能够在震后得到一定程度的回正甚至恢复，确保中柱在地震作用后仍能正常发挥竖向承载作用，避免因永久变形过大导致车站整体失效。本专利技术结构形式简单，施工便捷，经济性强，同时具备一定的自恢复能力，能够有效提高地铁车站结构的抗震韧性，符合地下结构韧性设计理念，为轨道交通及其他地下工程的抗震设计提供了新的思路。
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1.一种地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，包括顶板(1)、中板(2)、底板(3)和侧墙(4)，构成地铁车站的基本结构框架；所述顶板(1)和底板(3)之间设置有中柱(5)，所述顶板(1)下方设置有顶纵梁(6)，所述中板(2)下方设置有中纵梁(7)，所述底板(3)上方设置有底纵梁(8)，所述中柱(5)的柱底与底纵梁(8)刚性连接；所述中柱(5)的柱顶与顶纵梁(6)之间的纵筋断开，形成干接缝；两束后张法无粘结预应力钢绞线(10)贯穿所述干接缝，所述无粘结预应力钢绞线(10)的顶部锚固于所述顶纵梁(6)的侧边，底部锚固于底纵梁(8)的侧边；所述无粘结预应力钢绞线(10)通过后张预应力将顶纵梁(6)和中柱(5)拉紧，使结构体系在正常使用工况下发挥竖向承载作用。
2.根据权利要求1所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，地震发生时，当所述中柱(5)承担的水平剪力达到干接缝处滑动所需的摩擦力后，所述顶纵梁(6)和中柱(5)之间开始发生相互错动，直至结构变形达到最大值，此时所述无粘结预应力钢绞线(10)提供恢复力，使二者之间的错动不至于过大并提供一定的恢复趋势，避免影响所述中
3.根据权利要求2所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，两束所述无粘结预应力钢绞线(10)设置于所述中柱(5)的内部，并呈对称布置。
4.根据权利要求3所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，所述顶纵梁(6)底部和中柱(5)柱顶外表面均设置有外包保护钢板(11)，用于防止地震时混凝土局部承压破坏。
5.根据权利要求4所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，所述外包保护钢板(11)与所述顶纵梁(6)及中柱(5)采用螺栓连接固定。
6.根据权利要求4或5所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，所述顶纵梁(6)和底纵梁(8)的侧面设置有结构预留槽(12)，用于震后对无粘结预应力钢绞线(10)进行补张拉或更换。
7.根据权利要求6所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，所述无粘结预应力钢绞线(10)通过波纹管(9)进行保护，以防止钢绞线在施工和使用过程中受到损坏。
8.根据权利要求7所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，所述无粘结预应力钢绞线(10)采用曲线布置。
9.根据权利要求8所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，所述无粘结预应力钢绞线(10)的底部和顶部分别通过张拉端(13)和固定端(14)进行锚固。
10.根据权利要求9所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，所述张拉端(13)和固定端(14)分别位于所述结构预留槽(12)的内部。
...【技术特征摘要】
1.一种地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，包括顶板(1)、中板(2)、底板(3)和侧墙(4)，构成地铁车站的基本结构框架；所述顶板(1)和底板(3)之间设置有中柱(5)，所述顶板(1)下方设置有顶纵梁(6)，所述中板(2)下方设置有中纵梁(7)，所述底板(3)上方设置有底纵梁(8)，所述中柱(5)的柱底与底纵梁(8)刚性连接；所述中柱(5)的柱顶与顶纵梁(6)之间的纵筋断开，形成干接缝；两束后张法无粘结预应力钢绞线(10)贯穿所述干接缝，所述无粘结预应力钢绞线(10)的顶部锚固于所述顶纵梁(6)的侧边，底部锚固于底纵梁(8)的侧边；所述无粘结预应力钢绞线(10)通过后张预应力将顶纵梁(6)和中柱(5)拉紧，使结构体系在正常使用工况下发挥竖向承载作用。
2.根据权利要求1所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，地震发生时，当所述中柱(5)承担的水平剪力达到干接缝处滑动所需的摩擦力后，所述顶纵梁(6)和中柱(5)之间开始发生相互错动，直至结构变形达到最大值，此时所述无粘结预应力钢绞线(10)提供恢复力，使二者之间的错动不至于过大并提供一定的恢复趋势，避免影响所述中柱(5)的竖向承载能力。
3.根据权利要求2所述的地铁车站抗震韧性结构体系，其特征在于，两束所述无粘结预应力钢绞线(10)设置于所述中柱(5)的内...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷崇，孙波，周兵，李志敏，王鹏，毛良根，闫顺，王连欣，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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