直接基于位移的地铁上盖隔震结构设计研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

基础隔震技术，是通过在基础和上部结构之间设置一道具有可靠性的隔震装置，将基础和上部结构隔离开来，从而有效控制地面震动向上部结构传递的技术，在工程结构防震减灾方面起到了关键性的作用。现行建筑结构抗震设计规范（GB50011-2010）^[4]中要求基础隔震结构设计采用的是将隔震层与上部结构分离计算的方法（即分离式方法），即将整个基础隔震建筑结构分为上部结构、隔震层、下部结构及基础等部分部进行设计，并在设计中提出了水平向减震系数的概念。尽管采用分部设计法的最大好处是工程设计人员可以采用现有的软件资源来完成基础隔震结构的设计，但此方法存在以下缺陷：（1）对工程设计人员来说这种本质上基于迭代的设计方法比较繁琐并不容易掌握，特别是预设的水平向减震系数（即减震目标）有时候无论如何调整橡胶隔震支座力学性能参数都无法满足，或者调整后的隔震支座力学性能参数难以设计。（2）无法同时考虑设计地震和罕遇地震作用下的基础隔震建筑结构的抗震性能，难以获得最优的抗震力学性能参数以及相对应的水平向减震系数用于上部结构设计，特别是采用一种验算的方式，无法对罕遇地震作用下的隔震层最大水平变形进行较为准确的性能控制。针对分部设计法的缺陷，叶昆^[14]基于kelly的两自由度模型（2DOF）,提出了一种直接基于位移的隔震结构设计方法。该方法以LRB基础隔震结构为研究对象，采用两自由度体系的简化模型，将水平向减震系数与隔震系统的力学性能参数联系起来，从而加快工程设计人员进行基础隔震结构设计的速度。尽管直接位移法的提出从理论方面解决了分部设计法的繁琐性和局限性，但该方法目前并没有应用到实际工程中来。因此，将直接位移法应用到建筑结构完整的设计流程中，对其实用性进行验证是本文所要开展的工作之一。

同时随着城市和轨道交通建设的飞速发展，地铁车辆段作为列车运营的场所，占地面积大，综合利用其上部空间进行物业开发不仅能提高城市土地利用率，还能获得丰厚的投资回报。但列车运行诱发的上盖建筑物的振动和二次噪声问题给人们的日常生活带来了产生了严重的影响。与地震这种强振不同，列车运行诱发的振动虽属于弱振，虽对结构安全性不会产生影响，但会影响建筑物内居住人们的舒适性，降低建筑的适用性能。针对列车运行引起的环境振动的问题，谢伟平等^[11]对地铁车辆段上盖物业车致振动进行了分析；凌育洪等^[12]以教学楼为例探究地铁引起的振动对框架结构的影响，可以说目前关于车致环境振动单一问题的相关研究已趋于成熟。但对于地震多发区的地铁上盖物业，同时存在的地震破坏和车致振动都会对建筑物造成不利的影响。因此，对地震多发区的地铁上盖建筑物进行有效的隔震结构设计，同时分析该结构设计对列车运行诱发的环境振动所承担的减振功能将显得至关重要。而目前国内外对于基础隔震结构的竖向减振研究几乎没有涉及。因此本文利用有限元分析软件建立基础隔震结构（通过直接位移法设计）的计算模型，分析上盖建筑物的动力特性，计算隔震结构的动力响应，探究其减振功能，为后续地震多发区地铁车辆段上盖物业的合理设计以及可持续发展提供一些参考。

2. 研究的基本内容与方案

一、研究目标

利用直接位移法对实际工程进行有效的隔震结构设计，验证该方法的实用性；同时分析该基础隔震结构对列车运行诱发的环境振动所承担的减振功能，是否适用竖向减振。

二、研究（设计）的基本内容

3. 研究计划与安排

第1周：实习；

第2周：阅读任务书，明确自己的任务，查找相关的资料及文献；

第3-4周：阅读资料，详细了解论题，整理思路，完成开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张宏新, 冯涛. 钢筋混凝土框架结构抗震延性设计发展前景[j]. 建筑工程技术与设计, 2017,（8）:778.

[2]中华人民共和国住房与城乡建设部. 建筑结构荷载规范（gb50009-2012）[s]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012.

[3]中华人民共和国住房与城乡建设部. 混凝土结构设计规范（gb50010-2010）[s]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.