高铁站悬臂雨棚抗震性能分析-论文.pdf

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1、62低温建筑技术2014年第7期(总第193期)高铁站悬臂雨棚抗震性能分析闫泽龙，曹平周，席滨，伍凯(1．河海大学土木与交通学院．江苏南京210098；2．中铁时代建筑设计院有限公司．安徽芜湖241000)【摘要】雨棚是高速铁路旅客车站建设的必要站场客运建筑。近年来国内对火车站雨棚的研究主要集中在大型火车站大跨度空间结构无站台柱雨棚，而对于较为常见的单柱Y形雨棚系统性的研究较少。文中结合华东某高铁火车站工程，探讨单柱Y形钢结构雨棚的抗震分析方法，构建了三种不同纵向独立区段长度和两种柱距共计六种雨棚结构模型，采用软件SAP2000分析水平与竖向地震作用下结构的抗

2、震性能和结构的自振特性。研究表明在单柱Y形钢结构雨棚设计中，可忽略竖向地震作用的影响；柱距加大，梁和柱受水平地震作用的影响越小；增加雨棚独立区段的长度，可减小纵向地震作用。【关键词】高铁车站；雨棚；钢结构；抗震性能；独立区段-【中图分类号】TU391【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)o7—0062—04近年来国内对雨棚的研究主要集中在大型火车用对有站台柱单柱Y形雨棚结构的抗震性能影响。站大跨度空间结构无站台柱雨棚，潘国华⋯介绍了中1工程概况与设计方案国铁路客站雨棚建设的现状，并就无站台柱雨棚的结(1)工程概况。高铁站站台长450m，宽9

3、m。设构选型、风雪荷载的取值、变形控制、超长结构的处理计采用单柱Y形钢结构雨棚。抗震设防烈度为8度；等问题进行探讨，建议补充雨棚或支撑结构的横向地震分组为第一组；场地类别为Ⅱ类；地面粗糙度B(垂直于轨道方向)变形控制标准；周晓刚以沈阳北类；基本风压0．35kN／m，雪压0．55kN／m2。站为例，介绍了节点防水和顶棚檐口露空的处理措施(2)设计方案。GB50017—2003(钢结构设计规以及屋面板、封檐板的选择；蔡恩倍阐述了京沪高范》中指出“一般情况下露天结构可不考虑温度应速铁路上海虹桥站南北无站台柱雨棚结构设计中的力和温度变形的影响的纵向温度区段长度值最大为

4、结构体系和新技术的应用，详细介绍了风荷载CFD数120m”。为了研究雨棚柱距和纵向独立区段长度对抗值模拟分析技术；王彦芳等在北京站无站台柱雨棚震性能的影响，文中分别构建了两种柱距下3种不同的大跨度檩条设计中，指出采用密布的轻型实腹H型纵向独立区段长度的结构模型，共6种方案。雨棚柱钢连续檩条及长悬臂檩条是减小结构自重及屋面厚和梁采用钢结构，顶盖采用压型钢板与混凝土组合度，减小挠度及跨中弯矩，实现大跨度的有效方法。板，柱顶标高5．35m，雨棚布置图见图1。钢柱(GZ)与文中结合华东某高铁站工程，考虑雨棚柱距和纵基础刚接，横向梁(GL4)、中间纵向梁(GL3)与柱向

5、独立区段长度抗震性能主要影响因素，构建不同柱(GZ)刚接，构成单层多跨框架结构，其余纵向梁距和纵向独立区段长度的雨棚结构模型，探讨地震作(GL1、GL2)两端与GL4铰接。钢材选用Q345。350010o0lO0o35005．350次轴=========二二=========GL4CL4CZ喜I．n1一主轴I一．150—r—一l—ll(a)雨棚顶层平面图(b)雨棚立面图(c)钢粱截面简图图1雨棚布置图文中采用软件SAP2000进行分析，柱和梁均采用一2010(建筑抗震设计规范》中的相关规定对结构梁单元模拟，顶盖采用shell单元模拟。按照GB50011进行抗震

6、分析。闰泽龙等：高铁站悬臂雨棚抗震性能分析(3)构件截面设计。雨棚顶盖选用压型钢板与雨棚柱为悬臂柱，主要质量集中在雨棚梁处，接近于混凝土组合板，且顶盖与梁有可靠连接，因此可不计单质点体系。因此采用底部剪力法进行分析。分析算梁整体稳定性，梁由强度控制设计。按照构件截面中首先计算恒荷载与活荷载组合下的结构内力，然后在承载能力极限状态下的最大应力比不超过0．8及考分别计算横向(沿方向)和纵向(沿Y方向)水平地虑雨棚梁在永久和可变荷载标准值作用下产生的挠震单独作用时的内力。度小于1／400的刚度条件，经计算取构件截面见表1。(2)横向地震作用。为分析不同柱距和纵向独2

7、水平地震作用分析立区段长度对地震作用时雨棚柱和梁截面内力的影(1)分析方法。底部剪力法适用于高度不超过响，将独立区段的雨棚结构从边跨到中心的钢柱分别40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较取为z1一z6(方案6柱数较少，取为z1～z4)，GL3分均匀的结构以及近似于单质点体系的结构】。铁路别取为L1一L5(方案6梁号取为L1一L4)。表1雨棚构件截面横向地震单独作用时，6种方案中，GL1、GL2中的弯曲应力为零；GL3控制截面的次轴最大弯曲应力为21．8MPa，主轴弯曲应力接近于零；柱控制截面的主轴日(平行于Y轴)最大弯曲应力在118．2MPa一蓦17

8、3．25MPa之间，次轴(平行于轴)弯