地铁车站转换梁结构设计建议
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浅谈梁式转换层结构设计的要点摘要:梁式转换层结构是一种利用下部的转换大梁,将上部剪力墙落在框支梁上,再由框支柱支撑框支梁的结构体系,因其具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单、施工方便等优点,成为目前国内应用最广泛的转换层结构形式,其结构设计对建筑物有着重要的影响。
关键词:梁式转换层;结构设计;要点1.梁式转换层的受力特点及结构形式研究表明,作为梁式转换层的主要受力构件――转换大梁,其受力形式与受力大小受上部结构形式、转换梁上下层相对刚度、转换梁的位置等因素的影响。
在这些因素影响下,带有转换层的结构在水平荷载下将表现出不同的受力性能。
根据分析,对一般结构转换大梁(跨度小于12m),上部墙体考虑三层与考虑4 层、5 层内力的设计控制内力差异不大于5%,故在分析计算时可只考虑计算3 层。
从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何,只要墙体有一定长度,转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小,同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。
实际工程中转换梁的形式是各种各样的。
从跨数上,可分为单跨、双跨及多跨;从转换梁功能上,可分为托墙和托柱;从转换梁形式上,可分为加腋不加腋;从转换梁结构采用材料上,又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土和钢骨混凝土、钢结构等。
2.梁式转换层结构的设计与构造2.1转换梁的设计与构造要求转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定,以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。
转换梁不宜开洞,若需要开洞,洞口宜位于梁中和轴附近:洞口上、下弦杆必须采取加强措施,箍筋要加密,以增强其抗剪能力。
上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数 1.2。
当洞口内为较大时,可采用型钢构件来加强。
转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。
转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%,转换梁中主筋不宜有接头,转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通,下部主筋应全部贯通伸人柱内。
2.2框支柱的设计与构造要求①每层框支柱的数目不多于10根的场合,当框支层为1~2层时,每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的2%;当框支层为3层及3层以上时,每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%;②每层框支柱的数目多于10根的场合,当框支层为1~2层时,每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的20%;当框支层为3层及3层以上时,每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。
换乘站接口处框架结构改造设计摘要:在换乘车站结构设计中,先建车站均会预留后建车站连通接口,如若接口位置准确,在换乘接口连通时,可直接凿除接口位置侧墙,形成框架梁柱体系。
如若接口位置调整,或者梁标高发生变化,则需对接口另行改造设计。
关键词:新老线;接口框架;结构改造;施工步序一、3/8号线接口情况介绍3号线为已运营线路,8号线为新建线路,与3号线车站L型换乘。
3号线车站已预留框架接口,但换乘接口局部有调整,具体情况如下:1、预留框架梁,梁上翻,可使用;2、预留框架梁,梁下翻,需凿除重建接口梁;3、未预留框架梁,需新建接口梁;二、不同位置接口改造施工工序情况一:保留预留接口处梁柱,直接凿除接口处侧墙;情况二:第一步:预制混凝土块围挡,设置临时钢立柱。
凿除阴影部分板、墙、梁,随凿随撑。
第二步:浇筑接口处板、墙、柱和梁,将原有板内钢筋锚入新建结构内。
第三步:待新浇筑的混凝土板、墙、柱及梁达到设计强度后拆除临时钢支撑,铺设防水层,恢复顶板覆土。
情况三:保留顶板结构,在板下新建结构梁。
具体施工步序如下:图1 施工步序图一第一步:先凿除4.6m宽接口处墙,中板上3.65m高墙体采用水钻切割,其余1.3m高墙体采用人工破除;图2 施工步序图二第二步:在凿除的墙体位置,新建接口梁,梁下采用钢支撑及新建柱进行支撑;图3 施工步序图三第三步:在新建梁右侧间距3.4m位置,凿除3.4m宽接口处墙,中板上3.65m高墙体采用水钻切割,其余1.3m高墙体采用人工破除;图4 施工步序图四第四步:在凿除的墙体位置,新建接口梁,梁下采用钢支撑及新建柱进行支撑;图5 施工步序图五第五步:凿除其余位置接口处墙,中板上3.65m高墙体采用水钻切割,其余1.3m高墙体采用人工破除;图6 施工步序图六第六步:在凿除的墙体位置,新建接口梁,梁下采用钢支撑及新建柱进行支撑;三、侧墙凿除相关保护措施侧墙凿除要采用专业的凿除队伍进行施工,保证凿除面平整,以尽可能减少对周边混凝土结构的影响。
转换梁施工方案1. 引言转换梁是作为两个不同承载体结构之间的连接部分,起到连接和传递荷载的作用。
在工程实践中,转换梁施工方案的设计和实施至关重要,直接影响到工程结构的稳定性和安全性。
本文将详细介绍转换梁施工方案的要点和注意事项。
2. 设计要点2.1 结构设计转换梁的结构设计应满足以下要点:•必须满足承载两个不同承载体结构之间荷载的需求;•要考虑转换梁的材料和尺寸,使其能够承受受力和变形;•采用合理的施工连接方式,确保转换梁与两个承载体结构之间的连接安全可靠。
2.2 施工工艺转换梁的施工工艺应考虑以下要点:2.2.1 施工顺序转换梁的施工顺序应根据具体情况确定,但一般遵循以下步骤:1.梁底模板的安装:根据设计要求和梁底标高,在两个接头面上安装模板;2.钢筋的布置:按照设计图纸的要求,在梁底模板上铺设钢筋,并进行绑扎;3.浇筑混凝土:在梁底模板上浇筑混凝土,确保充实和震实;4.养护:在混凝土凝固后,对转换梁进行养护。
2.2.2 材料选择在转换梁的施工中,应选择合适的材料,包括:•混凝土:应满足设计要求,具有足够的强度和耐久性;•钢筋:按照设计要求选择合适的规格和强度等级的钢筋;2.2.3 施工质量控制在转换梁的施工过程中,应进行质量控制,包括:•混凝土浇筑:要保证混凝土的均匀性和充实性,避免出现空洞和裂缝;•钢筋绑扎:要保证钢筋的正确位置和连接牢固;•养护:在混凝土凝固后,对转换梁进行适当的养护,以确保其强度和耐久性。
3. 施工要点3.1 安全措施在转换梁的施工中,应采取一系列安全措施,保证施工人员的安全,包括:•安全帽:施工人员应佩戴安全帽,以防头部受到外来伤害;•安全带:对于高空作业,施工人员应佩戴安全带,确保安全;•防护栏杆:在施工现场设置防护栏杆,防止人员掉落。
3.2 施工设备在转换梁的施工过程中,需要使用一些施工设备,主要包括:•起重机:用于搬运和安装梁体模板等重物;•混凝土输送泵:用于将混凝土输送至模板中;•钢筋切割机:用于切割和加工钢筋材料。
1.上部建筑方案可能有边门洞,对转换梁的受力不利,做建筑户
型方案的时候应该注意
2.长矩形平面建筑中落地剪力墙的间距,抗震设计,L≤2B且L
≤20m,本工程能落地剪力墙间距基本在12米,还可以
3.落地剪力墙与相邻框支柱的距离,不宜大于12米
4.户型设计时是否能保证转换梁上部墙体与梁中心对齐,以免产
生扭矩。
5.如上部结构与下部结构不是一家单位做,则需要上部结构设计
单位提供:各塔楼恒加活标准值工况整体分析计算出各墙体(柱)竖向荷载下各构件上的N qk,折算成均布荷载q k;按整体分析水平地震作用下在各振型组合时计算出各构件上的标准值N ek,折算成均布荷载q Ek,弯矩M Ek,折算成两个三角形竖向荷载q’’Ek,同时还需要上部结构的模型以做整体分析。
地铁车站结构设计的基本思路地铁车站是城市快速交通系统的重要组成部分,其结构设计直接关系到乘客的出行舒适度和运行效率。
在地铁车站的结构设计中,需要考虑以下几个基本思路:1.安全性:地铁车站是众多乘客集中的地方,因此其安全性是设计的首要考虑因素之一、在设计中,需要考虑地铁车站的消防疏散通道、紧急出口、安全防护设施等,以保障乘客在突发情况下的安全。
2.人流优化:地铁车站的结构设计需要考虑到高峰期的大量客流情况。
通过合理规划站台、通道和出入口等空间,最大限度地减少人流拥堵,提高乘客的流动性。
同时,可以采用人流分流的手段,如划分不同级别的通道、设置导向标识等,以提高车站的运行效率。
3.空间规划:地铁车站的结构设计需要合理规划不同功能区域的空间布局。
例如,车站大厅、站台、候车区、商业区等需要有明确的界限并合理配备设施。
通过合理规划空间,可以确保乘客的出行秩序、便捷性和舒适度。
4.环境舒适度:地铁车站的结构设计需要注重乘客的出行体验。
在车站的室内设计中,可以采用合适的材料和色彩,以营造舒适和谐的氛围。
同时,可以考虑引入自然光线和绿色植物等元素,提升车站的环境质量。
5.方便无障碍通行:地铁车站的结构设计需要考虑到不同乘客的出行需求,包括老年人、残疾人和婴儿车等特殊群体。
通过设置无障碍设施,如坡道、扶梯、轮椅通道等,可以提高车站的通行便利性和可及性。
6.可持续性考虑:地铁车站是城市交通系统的重要组成部分,其结构设计需要考虑到对环境的影响。
可以采用节能环保的建筑材料和技术,合理利用自然资源,如太阳能供电系统、雨水收集系统等,以降低能源消耗和环境污染。
总之,地铁车站的结构设计需要综合考虑安全性、人流优化、空间规划、环境舒适度、无障碍通行和可持续性等因素。
通过合理规划和设计,可以提高地铁车站的运行效率和服务质量,为乘客提供更好的出行体验。
型钢混凝土转换梁构造要求和设计建议1 托柱转换梁的受力特点和截面设计方法托柱转换梁的受力特点:在托柱转换梁结构中,转换梁的受力特点与上部框架梁的刚度以及两侧柱对它们的约束程度紧密相关。
根据转换梁刚度与框架梁的刚度比和两侧柱对梁的约束程度,可以分为转换梁结构和空腹桁架结构,转换桁架承受较大的弯矩、剪力和轴力,属偏心受力构件,按偏心受力构件设计,应在三维空间分析程序计算的基础上,采用高精度有限元程序进行补充计算,求得较为精确的内力。
在梁式转换结构中,当转换梁承托上部普通框架且转换梁在常用截面尺寸范围内时,转换梁所受轴力较小,其受力和普通梁相同,故可按普通梁设计[1]~[4],采用三维空间分析程序计算出的内力,直接设计。
2 结构计算软件的选择和相关计算参数的选取2.1 整体计算软件在多、高层结构分析中,对剪力墙和楼板的模型化假定是关键,它直接决定了多、高层结构分析模型的科学性,同时也决定了软件分析结果的精度和可信度。
目前在工程中应用较多的多、高层结构分析软件主要有三类:一类是基于薄壁柱理论的三维杆系结构有限元分析软件第二类是基于薄壁板理论的结构有限元分析软件,把无洞口或有较小洞口的剪力墙模型化为一个板单元,把有较大洞口的剪力墙模型化为板-梁连接体系。
这类软件对剪力墙的模型化不够理想,没有考虑剪力墙的平面外刚度及单元的几何尺寸影响,对于带洞口的剪力墙,其模型化误差较大。
第三类是基于壳元理论的三维结构有限元分析软件,由于壳元既具有平面内刚度,又具有平面外刚度,用壳元模拟剪力墙和楼板可以较好地反映其实际受力状态。
基于壳元理论的多、高层结构分析模型,理论上比较科学,分析精度高。
但美中不足的是现有的基于壳元理论的软件均为通用的有限元分析软件,虽然功能全面,适用领域广,但其前后处理功能较弱,这在一定程度上限制了这类软件在高层结构分析中的应用[5]~[9]。
SATWE软件是中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部专门为多、高层建筑设计而研制的空间组合结构有限元分析软件,高层结构的受力构件有柱、梁、支撑(包括斜柱、斜梁等)、剪力墙和楼板,柱、梁及支撑为一维构件,用两端带刚臂的空间杆单元来模拟。
结构设计师必看的转换梁设计要点转换梁(Transfer Beam)是用于将载荷从一组柱子传递到另一组柱子的结构元素。
在建筑设计中,转换梁的设计至关重要,因为它需要承担大部分荷载并保证结构的稳定性和强度。
下面是结构设计师必看的对于转换梁设计的要点:1.载荷计算:首先,需要进行准确的载荷计算。
这包括考虑到所有可能的荷载,如楼层荷载、雨水、风荷载等,并确定出转换梁所需要承载的最大荷载。
2.材料选择:根据转换梁所需要承载的荷载和设计要求,选择适当的材料。
常见的材料包括钢、钢筋混凝土和预应力混凝土。
根据具体情况选择最为经济和适用的材料。
3.断面设计:根据转换梁所需承担的荷载和材料特性,进行合理的断面设计。
设计时应充分考虑梁的弯矩、剪力、压力等,以确保梁能够承受荷载并保证结构的稳定性。
4.剪力连接设计:转换梁需要连接到柱子上,因此需要进行剪力连接的设计。
这包括选择合适的连接方式,如焊接、螺栓连接等,并计算出适当的连接强度,以确保转换梁和柱子之间的连接牢固。
5.整体结构设计:转换梁不仅需要承载荷载,还需要与其他结构部件相互配合,确保整体结构的完整性和稳定性。
因此,需要进行综合考虑,包括与楼板、柱子、梁等其他结构元素的协调设计。
6.强度验算:设计完成后,需要进行强度验算,确保转换梁能够承受所需荷载,并具有足够的强度。
这包括对梁的弯矩、剪力、压力等进行验算,以满足结构设计的要求。
7.构造施工:在转换梁的设计过程中,需要充分考虑施工的可行性和方便性。
这包括确定梁的构造方法和工艺流程,确保施工过程中能够按照设计要求进行。
8.监测和检验:在转换梁的使用过程中,需要进行定期的监测和检验,以确保梁的安全运行和使用寿命。
定期检查梁的变形、裂缝、腐蚀等情况,并采取相应的维护和修复措施。
综上所述,转换梁的设计需要充分考虑载荷计算、材料选择、断面设计、剪力连接设计、整体结构设计、强度验算、构造施工、监测和检验等要点。
通过合理的设计和施工,确保转换梁的稳定性和强度,从而保证整体建筑结构的安全运行。
Planning and design 规划设计99地铁车站转换梁结构设计建议刘曦(中铁二院工程集团有限责任公司建筑工程设计研究院,四川成都 610031)中图分类号:TU7 文献标识码:B 文章编号1007-6344(2018)03-0099-02摘要:某地铁车站顶板上盖为机场大型交通枢纽换乘中心,换乘中心地上五层地下两层,地铁处于地下三层,上部结构轴网为8.4x8.4米,由于地铁使用功能要求,地铁轴网为12m×12m,且与上部建筑平面轴线成45°斜交,故在地铁顶板范围内存在大量需要转换的上部结构框架柱,通过对工程实例梁转换的有限元分析,提出地下工程梁转换结构设计建议。
关键词:地铁;转换梁;剪压比0引言随着近年来城市轨道交通的飞速发展,地铁越来越方便人们的生活,与此同时地铁与其他建构筑物为了实现“无缝”对接,例如高铁、机场、城市综合体等,就会出现地铁顶板直接与上部建构筑物相连,但由于建筑使用功能的要求,上部结构柱网往往与地铁柱网不能统一,随之而来需要在地铁顶板或中板层设置转换结构来进行功能的转换及荷载的传递。
高层结构中转换形式较多,例如转换梁、转换厚板。
本文通过一工程实例来详细介绍地下工程转换梁的设计。
1工程实例本工程为某地铁车站顶板上盖为大型交通枢纽换乘中心,地铁处于地下三层,上部结构轴网为8.4x8.4米,由于地铁使用功能要求,柱距较上部结构大,轴网为12m×12m,同时与上部建筑平面成45°斜交,故在地铁顶板范围内存在大量需要转换的上部结构柱,转换层轴网见图1。
圆柱为停车场框架柱,方柱为地铁车站框架柱,两侧墙体为地下车站侧墙,中间墙体为地铁车站中隔墙,剖面图见图2。
(1)结构方案由于上部结构停车场功能与地铁功能的差别,地铁由于地铁建筑、线路、限界的要求,框架柱的位置不能灵活布置,同时在垂直线路方向上限制柱宽;常规地铁车站为纵梁单向板体系,即延线路方向设置纵向梁,但由于该工程上部需转换的框架柱较多,需横向设置主要转换梁,纵向设置次要转换梁,作为拉结作用,形成交叉梁,增加结构冗余度,系,将上部结构荷载向地铁外墙及中隔墙刚度大的构件传递,此种结构布置方式力传递直接合理。
结构转换层大梁及支撑设计一、背景介绍在建筑结构的设计过程中,大梁和支撑是一个非常重要的组成部分。
大梁一般指水平支撑结构,支持楼板、墙体等重量部件,并把它们传导到立柱上。
而支撑一般指垂直支撑结构,支撑墙体、屋顶等重量部件,使其得以承受重量和荷载。
对于结构转换层的设计来说,大梁和支撑的设计是一个必不可少的环节。
二、结构转换层大梁设计1.大梁的材料结构转换层大梁的材料一般选用混凝土或钢材。
其中,混凝土大梁的质量稳定,强度高,耐久性好,施工方便。
而钢材大梁的强度高,可以承受较大的荷载,配合钢柱使用可以实现大跨度设计。
2.大梁的尺寸大梁的尺寸是根据承载力需要计算出来的。
这里需要考虑的是,如果大梁尺寸过小,那么会导致承载能力不足,不能满足建筑的实际需求;而大梁尺寸过大,不仅会浪费材料,还会加大建筑自重,导致不必要的物质和经济浪费。
3.大梁的斜率结构转换层大梁往往也需要考虑一些斜度问题,这主要是为了避免层高度变化过大造成的视觉上的不美观,并且能让大梁能够更好地承受楼板及屋面平行于转换层方向的荷载。
三、结构转换层支撑设计1.支撑的类型在进行结构转换层的支撑设计的时候,我们需要考虑支撑的类型。
一般来说,支撑有两种类型:板支撑和柱支撑。
具体可以根据建筑物的需求,灵活选择。
板支撑是指将一根板材用钢筋拉筋挂在墙体上,另一端支撑楼板。
板支撑适用于大面积墙面,但承载能力较低,承载面积不能超过12平米。
柱支撑是指通过将支撑杆设于建筑物底层与顶层的墙上,并垂直吊挂承重的楼板,从而实现支撑楼板的作用。
柱支撑一般使用重型钢管或钢材制成,承载能力较强,适用于非常大面积的楼板支撑。
2.支撑的选材在进行结构转换层支撑的设计选材时,应该考虑承载能力、施工性能和使用寿命。
常用的材料有钢材、铝合金、混凝土等。
其中,混凝土这一种选材较为常见,它的承载能力强,使用寿命长,但缺点是施工相对较复杂。
3.支撑位置和数量在进行支撑设计时,还应该考虑支撑位置和数量。
浅谈转换梁的结构设计【摘要】随着我国现代高层建筑的不断发展,对建筑的功能要求趋向多样化,其中一个就是对底部大空间的功能需求。
因此高层建筑中越来越多的使用转换结构。
本文结合实际工程,探讨局部使用转换梁的结构设计。
【关键词】高层建筑,转换梁,结构设计1.引言近年来,高层建筑中上部小开间,下部大开间的建筑形式成为现代建筑的一大特色。
但由于建筑上部和下部的柱网不同,上部结构和下部结构之间需要一个转换体系进行内力传递。
转换梁和相应的柱子就是这个转换体系的构件,利用转换构件将上一层的竖向抗侧力构件的内力由本层向下传递,从而解决竖向构件的突变性和平面连接性变化。
本文结合实际工程《龙美展贸城1号楼、2号楼及地下室》的设计,对转换梁的设计进行详细的探讨与分析。
2.工程概况本工程位于广州市番禺区东环街龙美村,总建筑面积为37303.6m2,使用功能为非密集厂房类工业建筑。
抗震设防烈度为 7 度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第一组。
地上8层,地下1层。
上部由1号楼厂房和2号楼厂房组成,结构高度均为54.150m,均采用框架剪力墙结构,框架抗震等级为三级,剪力墙抗震等级为二级,基础采用旋挖成孔灌注桩基础。
主要柱网尺寸为8.4mX6.2m,根据建筑需要,将首层4根柱拔掉,使4品框架最大跨度变成12米。
3.结构设计难点本工程地上虽然只有8层,但厂房荷载较大,且按甲方意见预留了较大荷载,按最终计算,转换梁上部柱轴力荷载最大为16950KN。
虽然转换最大跨度仅为12米,但因转换梁承担上部较大集中荷载,同时还需要承载水平地震作用和风荷载,转换梁的设计难度仍比较大。
为了达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标,转换梁的设计要除了要满足承载力要求,还需严格满足裂缝及挠度要求。
4.结构设计4.1构件设计本工程设计转换梁尺寸为1750X2600,转换柱尺寸为1800X2000,其中转换梁与转换柱截面的中线重合。
地铁车站转换梁结构设计建议
发表时间:2019-06-05T11:25:03.883Z 来源:《防护工程》2019年第5期作者:李永刚[导读] 未来对地下结构中的组合结构加强应用和研究,减小钢筋混凝土构件截面,提高地下空间的使用效率。
天津天乐国际工程咨询设计有限公司天津市 300202 摘要:随着近年来城市轨道交通的飞速发展,地铁越来越方便人们的生活,与此同时地铁与其他建构筑物为了实现“无缝”对接,例如高铁、机场、城市综合体等,就会出现地铁顶板直接与上部建构筑物相连,但由于建筑使用功能的要求,上部结构柱网往往与地铁柱网不能统一,随之而来需要在地铁顶板或中板层设置转换结构来进行功能的转换及荷载的传递。
高层结构中转换形式较多,例如转换梁、转换厚
板。
关键词:地铁;转换梁;剪压比
引言:
要提高天线梁疲劳寿命,需对天线梁结构进行优化改进。
为满足设计强度,保证运用安全,需要对不同改进结构进行随机振动疲劳验证分析,最终找到最合理的结构,并满足动应力测试疲劳寿命要求。
1原天线梁结构及动应力测试结果原天线梁结构如图1所示,由安装座、安装梁、过渡座、防止天线击打用防护罩及排石器组成。
2 MidasGEN有限元分析转换梁受力
转换梁采用杆单元模拟,地铁侧墙及中隔墙均采用板单元模拟,侧墙及底板均采用弹簧约束,约束刚度均根据地勘提供值确定。
2.1上部结构框架柱在地铁侧墙正上方当转换柱,应尽量保证地铁侧墙厚度大于上部结构柱截面,保证上部结构柱钢筋锚固;若上部结构框架柱混凝土强度高于地铁侧墙混凝土强度等级或上部结构柱底轴力较大,须验算此处局部受压强度,在上部结构柱下对应的墙内设置暗柱可满足局部受压的要求。
图中箭头示意处为上部框架柱在侧墙正上方,地铁侧墙顶部不设置转换梁转换,由于上部结构柱底弯矩较小,地铁侧墙平面外受弯矩作用较小,在地铁侧墙在上部结构柱下设置暗柱以增加配筋改善侧墙受力。
2.2转换梁一端与地铁侧墙刚接局部处理转换梁一端与地铁侧墙刚接,此处墙体与框架梁刚接处面外弯矩较大,可根据有限元分析结果设置扶壁柱或暗柱,参照地上结构设计规范设计原则,在《高层建筑混凝土结构技术规程JCJ3-2010》7.1.6条中剪力墙面外有楼面梁刚接时设置扶壁柱或暗柱,一般在地铁车站结构设计中,设置扶壁柱会影响限界要求,故设置暗柱合理。
地铁车站墙厚较厚且为面外为主要受力方向,暗柱高度取墙厚,宽度可按实际计算确定,但截面大小不小于上部结构框架柱截面。
地铁外墙墙厚1000mm,暗柱尺寸采用2000x1000mm,即暗柱宽度采用两倍墙厚。
2.3转换梁设计要点《高规》中建议转换梁转换梁截面高度不宜小于计算跨度的1/8,本设计由于地铁站台层建筑限高,根据上部结构柱底轴力计算,标准组合最大轴力值11000KN,12米、10米跨度转换梁截面尺寸均采用1000x2000mm。
为避免形成梁比柱宽即扁梁的节点形式,转换柱截面沿转换梁宽方向均采用1000mm宽,如若无法避免采用扁梁,需对框架节点处加强构造并验算节点核心区抗剪承载力。
承载力使用状态下,转换梁截面大小是由剪压比控制,对于地下结构的转换梁剪压比控制为0.2,适当提高混凝土强度等级对转换梁的设计是可取的。
同时转换梁跨高比较小,易形成深受弯构件或深梁。
根据《混规》G.0.13,深受弯构件的纵向受力钢筋、箍筋及纵向构造钢筋的构造与一般梁相同,但其界面下部1/2高度范围内和中间支座上部1/2高度范围内布置的纵向构造钢筋宜较一般梁适当加强。
设计时可通过加强转换梁的腰筋来满足规范的要求。
2.4转换梁抗震等级确定本工程位于抗震设防烈度6度区,根据《城市轨道交通结构抗震设计规范》,地铁抗震设防类别为乙类,上部结构停车楼地上五层,地下两层,地下两层抗震等级为三级,地铁车站位于地下三层,抗震等级设定为三级较为合理。
2.5转换梁正常使用极限状态验算地下结构对裂缝控制较严,一般迎土侧裂缝控制为0.2mm,背土侧为0.3mm;挠度按一般受弯构件控制,由于地下结构转换梁挠度对上部结构受力有影响,应加强对挠度控制,参照《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中的规定,连续梁边跨挠度不应大于跨度1/800,中间梁跨度不应大于跨度的1/700。
3随机振动疲劳分析对比
3.1线路实测加速度谱疲劳寿命分析
为验证分析方法的准确性,分别对原结构和单筋板优化结构1进行线路实测加速度随机振动疲劳寿命反算。
原结构在线路全程来回往返63km的载荷谱作用下,最大累积损伤发生在中部天线安装座与管梁连接焊缝处,损伤值为3.666×10-5,对应360万公里路程损伤值为
2.09,大于规定的阀值1,不满足疲劳寿命要求。
原结构疲劳损伤薄弱位置与线路测试试验位置一致,损伤值误差为14%左右。
单筋板结构的疲劳损伤为1.391×10-5,对应360万公里损伤值为0.711,累计损伤小于1,满足线路实测振动载荷作用下疲劳寿命。
3.2?IEC?61373-2010标准加速度谱疲劳寿命分析
为了对比线路实测值和标准中加速度谱的恶劣程度,按IEC61373-2010标准分析原结构及单筋板结构。
原结构垂向振动疲劳仅能满足0.75h;单筋板结构在垂向上仅能满足2.204h,虽然能满足线路实测载荷谱下的疲劳强度,但不能满足IEC61373-2010标准中三个方向5h的要求,故线路实测加速度谱在垂向没有IEC61373-2010标准严格。
为了进一步提高结构强度,再次对结构进行优化,并采用双筋板结构,用IEC61373-2010标准加速度谱进行随机振动疲劳寿命分析。
双筋板结构在垂向激励天线梁薄弱位置单位时间疲劳损伤分布见图,其最大损伤位置已经转移至筋板母材处,对应标准中规定5h垂向损伤值母材为0.67。
综合三向振动损伤,母材位置最大每秒损伤值为4.30×10-5,对应标准中规定5h损伤值为0.775;焊缝区域最大疲劳损伤发生在安装座与管梁连接焊缝处,每秒损伤值为2.62×10-5,对应标准中规定5h 损伤值为0.471,均小于规定的阀值1,满足疲劳寿命要求。
结束语:
通过对本工程的分析设计,对地下结构存在转换梁设计的工程提出一些建议:(1)地下工程转换梁设计可参照地上结构转换梁,其抗震等级相比地上结构可适当降低,方案设计时宜考虑双向布置,增加结构冗余度,其构造可参照地上结构转换梁;但相比地上结构,平面应变受力状态的地铁车站结构转换梁对地下结构整体影响较小。
(2)地下结构转换梁应适当提高混凝土等级来满足剪压比的限值,同时适当提高挠度限值以减小对上部结构的影响,挠度限制可参照铁路相关规范。
(3)地下结构应注重构造,在侧墙及中隔墙转换梁支座处设置暗柱暗梁来改善局部应力集中;适当增加楼板厚度提高转换梁承载能力。
(4)地下结构转换梁一般截面较大,属于大体积混凝土,且与上部结构刚接,建筑平面不规则,受力情况复杂,后期的混凝土收缩及温度应力不容忽视,应加强混凝土养护及采取后浇带及跳仓法等方法控制混凝土开裂。
(5)组合结构在地上结构中已广泛使用,未来对地下结构中的组合结构加强应用和研究,减小钢筋混凝土构件截面,提
高地下空间的使用效率。
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