一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系的制作方法

本发明属于地下结构抗震，具体涉及一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系。

背景技术：

1、目前，我国正在进行大规模的城市下空间开发，以地下铁路、城市轨道综合交通枢纽为代表的地下空间结构取得迅猛发展，此类建筑结构具有体量大、结构复杂、人员集中的特点，在地震中一旦发生严重破坏，将造成大量的人员伤亡，同时也影响震后的救灾工作和城市的功能恢复。历次震害表明，地震作用下地下空间结构中柱的水平抗侧能力不足是导致地下空间结构垮塌的主要原因。地下空间结构除受到水平地震作用引起的土层变形的剪切作用效应外，上覆土体的自重和竖向地震作用的惯性力也会施加在地下空间结构的顶板上，从而引起地下空间结构柱的轴压比增大，剪切变形能力下降。因此，减小地下空间结构的地震响应从减小作用于地下空间结构的水平变形和提高地下空间结构柱的抗震性能两方面入手。

2、传统地下空间结构，很少考虑抗震，主要是通过抗震构造措施来提高结构抗震性能。如何提高地下空间结构的抗震韧性已经慢慢引起重视，部分学者在地下中柱采用叠层夹芯柱实现快速更换，但并未关注结构柱的抗震韧性性能；也有在维护结构与外墙之间设置弹簧阻尼器，旨在减少作用于结构的水平变形，但维护结构与外墙之间会存在较大间隙，影响外墙耐久性及防水层失效，同时会造成用地范围扩大增加大量投资，且以上抗震韧性结构均无法工程上大规模应用。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，基于地震作用下地下空间结构受力机理和破坏模式，一方面从减震入手，在外墙与围护结构之间设置柔性隔震材料，通过柔性隔震层变形吸收部分地震能量，大幅降低作用在地下空间结构上的水平地震荷载，进而减少地下空间结构的损伤；另一方面从提高地下空间结构抗震性能入手，在地下空间结构设置新型超高性能组合柱，利用组合柱高韧性、高耗能的特点，进一步提高结构抵抗水平变形能力，实现地下空间结构的抗震韧性和结构震后快修复。

2、为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：

3、一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，包括围护结构、地下空间组合结构和隔震层，其中，

4、地下空间组合结构由外墙、底板、顶板、顶梁、中板、中梁及若干超高性能组合柱固定连接形成；

5、围护结构设置在外墙与围岩土体之间；

6、隔震层设置在外墙与围护结构之间。

7、可选的，超高性能组合柱包括钢管、填充于钢管内部的核心微膨胀混凝土和包裹于钢管外部的uphc层。

8、可选的，超高性能组合柱的uphc层内设置有钢筋网，钢筋网由纵筋和封闭箍筋组成。

9、可选的，超高性能组合柱与梁相连的节点核心区浇筑超高性能混凝土。

10、可选的，地下空间组合结构的底层组合柱的上柱端和下柱端都形成有扩大截面。

11、可选的，地下空间组合结构的中间层及顶层组合柱的上柱端都形成有扩大截面。

12、可选的，超高性能组合柱的扩大截面采用uhpc浇筑，uhpc层内均设置有钢筋网，钢筋网由斜向纵筋和封闭箍筋组成。

13、可选的，围护结构和外墙之间设置有第一柔性隔震层和第一防水层。

14、可选的，地下空间组合结构的底板下方与围岩土体之间从上至下依次设置有第二柔性隔震层、第二防水层和素混凝土垫层。

15、可选的，第一柔性隔震层的材质为硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯弹性体或聚氨酯硬泡中的一种；第二柔性隔震层的材质为硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯弹性体或聚氨酯硬泡中的一种。。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

17、本发明的地下组合结构体系处于正常工作状态时，由围护结构和外墙共同抵抗土压力，当地震来临时，与土体接触的围护结构首先受到地震荷载，通过柔性隔震材料传递给外墙，此过程隔震层变形吸收部分地震能量，减小了作用于地下空间组合结构上的荷载。传递到地下空间组合结构上的地震荷载通过超高性能组合柱和组合节点抵抗水平变形，实现地下空间结构的抗震韧性。

技术特征：

1.一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，包括围护结构、地下空间组合结构和隔震层，其中，

2.如权利要求1所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述超高性能组合柱包括钢管、填充于所述钢管内部的核心微膨胀混凝土和包裹于所述钢管外部的uphc层。

3.如权利要求1所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述超高性能组合柱的uphc层内设置有钢筋网，所述钢筋网由纵筋和封闭箍筋组成。

4.如权利要求1所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述超高性能组合柱与梁相连的节点核心区浇筑超高性能混凝土。

5.如权利要求1所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述地下空间组合结构的底层组合柱的上柱端和下柱端都形成有扩大截面。

6.如权利要求1所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述地下空间组合结构的中间层及顶层组合柱的上柱端都形成有扩大截面。

7.如权利要求1所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述超高性能组合柱的扩大截面采用uhpc浇筑，uhpc层内均设置有钢筋网，所述钢筋网由斜向纵筋和封闭箍筋组成。

8.如权利要求1所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述围护结构和所述外墙之间设置有第一柔性隔震层和第一防水层。

9.如权利要求8所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述地下空间组合结构的底板下方与围岩土体之间从上至下依次设置有第二柔性隔震层、第二防水层和素混凝土垫层。

10.如权利要求9所述的一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，其特征在于，所述第一柔性隔震层的材质为硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯弹性体或聚氨酯硬泡中的一种；所述第二柔性隔震层的材质为硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯弹性体或聚氨酯硬泡中的一种。

技术总结
本发明属于地下结构抗震技术领域，具体涉及一种明挖地下空间结构抗震韧性组合结构体系，包括围护结构、地下空间组合结构、隔震层。地下空间组合结构由外墙、底板、顶板、中板及若干超高性能组合柱共同组成。围护结构设置在外墙与围岩土体之间；外墙与围护结构之间设置有柔性隔震材料；当地震来临时，与围岩土体接触的围护结构首先受到地震作用，通过柔性隔震层传递给外墙，此过程柔性隔震层变形吸收部分地震能量，减小了作用于地下空间结构的荷载。传递到地下组合结构上的地震荷载通过超高性能组合柱和节点抵抗水平变形，减少地震作用下地下空间结构的损伤，实现地下空间结构的抗震韧性。

技术研发人员：鲍华,肖明清,彭俊,陶德怀,宋怀金,陶勇,熊学炜,汤兵,吴奎,颜勇
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17