一种自复位装配式地铁车站柔性抗震结构的制作方法

本发明属于装配式地铁车站抗震技术领域，特别涉及一种自复位装配式地铁车站柔性抗震结构，进一步涉及采用预应力筋连接预制构件拼装成具备自复位功能和抗震能力的新型地铁车站结构体系。

背景技术：

随着人口、资源、环境以及社会发展空间等矛盾的日益突出，发展地下空间结构成为解决矛盾的重要战略出发点。但是地铁车站受到地震作用的严重考验，长期以来，地下结构的抗震问题未受到足够重视，导致地下结构的结构形式，设计方法以及理论发展较为缓慢。随着地下结构震害的加剧，规范明确规定地下结构的抗震设计必须通过专项审查。因此如何提高地下结构的抗震性能是摆在我们面前的重要问题。根据地下结构的震害以及破坏机理，地铁车站受到周围土体的约束作用，同时又受到上覆土体的竖向惯性力的作用，地铁车站的受力构件同时受到压、弯、剪的作用，导致结构发生破坏。装配式结构具有节能减排，绿色环保等优点，将装配式结构应用于地下结构也是发展趋势。在现有的技术中，预制构件之间的连接多采用套筒灌浆连接的“固结”连接方式，此连接方式使结构刚度变化不协调，降低了构件的抗震能力，同时也影响了构件的防水性能，导致钢筋发生锈蚀，降低了地下结构的耐久性。

技术实现要素：

为了克服地铁车站现有抗震技术的不足，本发明提出了一种可自复位装配式地铁车站新型柔性抗震主体结构体系。在装配结构优势的基础上，提高了地铁车站的抗震性能，解决了构件连接难题以及连接部位的防水问题。将预制构件与预应力筋和减震防水体系有效结合使装配式地铁结构变为柔性防水体系，使其具备抗震功能。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种自复位装配式地铁车站柔性抗震结构，包括：预制构件顶板、预制构件侧墙、预制构件中板、预制构件底板、预制构件中柱、预应力筋、防水胶条、橡胶支座，其中，在预制构件顶板、预制构件侧墙的相连接处安装防水橡胶条以及大变形橡胶支座，预制构件侧墙、预制构件中板的相连接处安装防水橡胶条以及大变形橡胶支座，预制构件侧墙、预制构件底板的相连接处安装防水橡胶条以及大变形橡胶支座，在预制构件顶板、预制构件中柱的相连接处安装大变形橡胶支座，在预制构件中板、预制构件中柱的相连接处安装大变形橡胶支座，在预制构件底板、预制构件中柱的相连接处安装大变形橡胶支座；采用预应力筋使预制构件侧墙、预制构件中板、预制构件底板、预制构件中柱与防水橡胶、大变形支座连接，并施加预应力，保证大变形支座处于压挤状态，起到防水效果，周围的侧向压力将防水橡胶条压挤，使地铁车站形成柔性自复位结构。

作为优选，防水橡胶条与大变形橡胶支座结合成为“Т”和“Π”形状的防水减震构件。

作为优选，预制构件侧墙采用双排预应力筋连接，并施加预应力。

作为优选，预制构件中柱采用单排预应力筋连接，并施加预应力。

作为优选，大变形支座内部的钢板应全部采用橡胶全部包裹，其最外侧橡胶厚度不小于5mm。

作为优选，在预制构件顶板、预制构件侧墙、预制构件中板、预制构件底板、预制构件中柱的内部布置预应力筋孔道，其孔的直径与预应力筋的直径相匹配，并且预制构件侧墙的预应力筋孔道距离接缝的高度为橡胶条长度的1/6。

作为优选，预制构件侧墙的上下两端沿车站纵向设置多个检测管道，所述检测管道处于防水橡胶条范围内。

作为优选，检测管道设置成倾斜向下的方向。

本发明的有益效果是：

本发明采用预应力筋连接预制构件构成可自复位功能的新型柔性抗震结构体系，解决预制构件连接的同时，还将构件连接部位简化成“铰接”的柔性结构形式。在地震荷载作用下，构件连接位置处的弯矩得到释放，减小了地震作用对地下结构的损伤。并且采用预应力筋连接预制构件的同时，提高建造效率，克服北方地区冬季施工的困难。

本发明采用预应力筋连接预制构件。可以实现地铁车站自复位功能。依靠预应力和上部土体及结构自重，可以实现车站自复位功能。

本发明将传统的防水橡胶与大变形橡胶支座相结合。既可以实现传统材料的防水效果，又可以起到构件间的减震作用。防水支座的内壁设置成“月牙”状，依靠外侧的土压力，将防水橡胶胶条与构件挤压，起到第一道防水效果。预制构件之间的橡胶支座，在自重和预应力的作用下，实现竖向挤压作用，起到第二道防水的作用。预应力筋外侧的防锈材料可以起到钢筋防锈蚀的第三道防线。通过预留孔道，检测地下水的渗透现象，便于后期灌浆，弥补橡胶材料耐久性的缺点。

本发明将中柱与顶板和中板传统的固结连接方式更新为依靠预应力筋和大变形橡胶支座连接的“铰接”方式，在不改变原有相同承载力的同时，减小了中柱的变形，提高了中柱的抗震能力。

通过采用预应力筋对车站预制构件相连接，对预制构件提供了一种可靠的连接方式，实现了地下地铁车站的抗震性能以及自复位性能，提高了车站的整体抗震能力。

附图说明

图1是自复位装配式地下地铁结构新型柔性抗震结构示意图，

图2为自复位装配式地铁车站的防水“T”图，

图3为自复位装配式地铁车站的防水“Π”图，

图4为预制构件侧墙俯视图，

图5为预制构件顶板，底板中板俯视图，

图6为自复位装配式地铁车站侧墙与底板节点示意图，

图7为自复位装配式地铁车站侧墙与中板节点示意图，

图8为自复位装配式地铁车站侧墙与顶板节点示意图，

图9为自复位装配式地铁车站预制中板与防水胶条、大变形支座位置图。

附图标记说明：1—预制构件顶板；2—预制构件侧墙；3—预制构件中板；4—预制构件底板；5—预制构件中柱；6—预应力筋；7—防水胶条；8—橡胶支座；9—预应力筋孔道；10—检测管道；11—地下水检测仪器及灌浆塞

具体实施方式

如图1至9所示，本发明提供一种自复位装配式地铁车站柔性抗震结构，采用预应力筋和大变形橡胶支座联合应用于装配式结构中，构成自复位地铁结构新型抗震体系，包括：预制构件、预应力筋6、防水橡胶7和橡胶支座8；所述预制构件包含：预制构件顶板1、预制构件侧墙2、预制构件中板3、预制构件底板4、预制构件中柱5。

所述的预制构件是根据地下结构的使用功能和结构形式，经过深度设计优化后在预制构件内部预留通长的竖向预应力筋孔道9，预制构件侧墙的上下两端设置多个高度不同的横向倾斜检测管道10，以便监测地下水的渗透现象，后期可进行灌浆处理，弥补橡胶材料的耐久性。

所述的预应力筋6是采用高强度、高韧性的钢绞线，并在外层涂抹防锈材料。采用预应力筋从底部依次穿到顶板，并赋予一定的张拉力。此连接可以释放连接处的弯矩，使结构与周围的土体协调变形，在预应力筋的拉力作用下，结构可以具备自复位的功能。

所述的预应力筋6可以有效解决预制构件的连接问题，采用无粘结预应力筋还可以提高结构的变形能力。

所述的接缝连接处的防水橡胶结构分为两种形式，在侧墙和顶、底板的接缝处采用防水“T”型体系，在侧墙与中板的接缝处采用防水系“Π”型结构，防水胶条内侧设置成“月牙”形状，在外侧压力的作用下，防水橡胶被压实。

所述的接缝连接处的防水橡胶7是不同形状的防水体系以及构件连接减震结构。在侧墙外侧采用防水橡胶，橡胶支座内部添加钢板，其最外侧橡胶厚度不宜小于5mm，防水橡胶与大变形支座结合为一体化。可以实现大变形的同时，还可以起到防水功能。

所述的大变形支座8是采用橡胶材料制作的板式支座，通过预应力筋将大变形支座，中柱和车站顶部与中板相连。增强中柱的抗震能力。

本发明是借助装配式结构优势的基础上，结合地下结构的震害，弥补了装配式结构连接的缺点，采用一种预应力筋连接组装构件的方式，利用防水橡胶条与大变形支座相结合，释放连接节点处的弯矩。在地震作用下，可起到抗震作用，同时又具有自复位功能。

下面结合图1至图9和典型的两层三跨地铁车站为例进行说明具体实施方式。

根据车站的具体使用功能，合理设计，深化分析结构的受力形式以及预制构件深度优化等工作；

在预制构件预留预应力筋孔道9，横向预留管道10，将预制构件底板4安装就位，并安装锚固底板的预应力筋6；同时将设置好的防水橡胶条7与大变形支座8安装就位，再将预制侧墙构件2安装就位。将防水胶条7与大变形支座8与预制中板3固定，进行整体吊装，并采用预应力筋6连接，在进行安装上层预制构件侧墙2,车站上层的防水胶条7与大变形橡胶支座8，预制构件顶板1。采用同样的方式安装中柱，采用千斤顶等设备提供外力，对预应力筋施加一定强度，保证构件接缝间的大变形支座8处于挤压状态。通过外层的土压力将侧墙外侧的防水胶条进行挤压。使防水胶条与侧墙接触紧密。在检测管道10安装地下水监测系统11。

主体结构安装完成后，在进行其他结构的安装等工作。

本发明基于地下结构的震害以及地下结构的破坏机理，提出一种可自复位装配式地铁车站新型柔性抗震体系。预制构件经过专项设计，深度优化后，保证安装精度要求。防水材料与大变形支座采用一体化，既可以起到防水效果又可以起到减震作用。构件连接处采用预应力和变形支座连接，释放了节点处的弯矩，使结构体系变成一种柔性体系，与周围的土体协调变形，提高结构的抗震性能，同时预应力筋又可以使结构具有良好的自复位功能。