采用加芯柱和分体柱的地铁地下车站抗震性能研究

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1、分类号:TU35410710-2015228020专业硕士学位论文采用加芯柱和分体柱的地铁地下车站抗震性能研究李小强导师姓名职称马乾瑛副教授专业学位类别申请学位类别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年04月20日论文答辩日期2018年06月06日学位授予单位长安大学StudyonseismicperformanceofsubwaystationsusecorecolumnandsplitcolumnAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiXiaoqiangSupervisor：A.Prof.MaQi

2、anyingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着中国城镇化的高速发展和城市轨道交通的日益拥挤，中国全面进入了地铁工程建设的黄金时期。地铁地下车站属于生命线工程，地震中一旦发生毁坏，会引起很惨重的社会后果和巨大的经济损失，因此，对地铁车站的在地震中的受力性能和破坏特征研究具有重要的意义。本文以南宁轨道交通4号线一期工程某一地下车站实际工程为背景，研究地铁车站在地震中的受力情况，主要完成以下工作内容：1.根据实际工程情况建立地铁车站整体结构数值模型，通过对地铁车站在地震过程中的受力情况及破坏特征研究，得出地铁车站中柱在地震反应过程中受力比较复杂

3、，属于薄弱部位也是破坏程度最为严重的构件。2.根据实际地铁车站工程，以地铁车站中典型框架柱、加芯柱、分体柱为参考，截面尺寸采用1/2缩尺比例设计八根钢筋混凝土柱，采用纤维单元对不同类型柱子进行数值模拟，研究和分析了各类构件的刚度退化、延性和滞回耗能等。3.采用有限元软件建立合适的地铁车站标准段计算模型，对时程分析中出现的地震波基线漂移现象，运用SeismoSignal软件对地震波进行基线校正，模型建立采用有限元单元与无限元单元相互结合，无限元单元模拟较远的土体，有限元单元模拟地铁车站结构和周围的土体。4.通过对采用加芯柱和框架柱的地铁车站进行弹塑性时程分析发现，大震下加芯

4、柱的承载力和框架柱的承载力相差不到9%，加芯柱的延性提高了约15%，在承载力满足要求的条件下，采用加芯柱不仅可以提高柱子的延性，而且柱子的截面尺寸减小了约10%，达到优化建筑空间的效果。5.通过对采用分体柱的地铁车站进行弹塑性时程分析发现，大震下分体柱的承载力比框架柱减小约16%，但是延性提高了约35%，换句话说就是分体柱通过损失部分承载力，改变框架柱的受力特征，很大程度的提高了柱子的延性。通过本文的研究分析得出：采用加芯柱和分体柱代替传统的框架柱能够改变地下建筑的抗震性能，可以更好的适应地下建筑结构周围土体的位移变形。本文的研究，可为补充和完善地下建筑抗震理论分析，又可

5、以为加芯柱和分体柱的推广和应用提供参考依据。关键词：纤维单元模型，加芯柱，分体柱，非线性时程分析，地铁车站抗震I本文研究得到以下项目的资助：国家自然科学基金(51208041)；陕西省自然科学基金（2014JM2-5080）；陕西省博士后基金（110412）；中央高校基本科研业务项目（310828161009）。IIAbstractWiththehigh-speeddevelopmentofChina'surbanizationisbecomingmoreandmorecrowded,Chinahasenteredthegoldentimeofmetroengineeri

6、ngconstruction.Subwayundergroundstationbelongstolifelineengineering,oncedestroyedintheearthquake,itwillcauseserioussocialconsequencesandhugeeconomiclosses,Therefore,ithasgreatsignificancetostudyonmechanicalpropertiesanddamagecharacteristicsofmetrostationsinearthquakes.Takingnanningrailtra

7、nsitline4ofametrostationresearchprojectasbackground,studytheperformanceofsubwaystationsintheearthquake,thearticlemainlycompletedthefollowingcontents:Accordingtotheactualengineeringestablishsubwaystationnumericalmodel,studyonmechanicalpropertiesanddamagecharacteristi