[发明专利]一种用于地下结构的剪切型耗能减震控制方法

说明书

技术领域

本发明属于地下结构抗震与减震技术领域，利用材料的剪切耗能特性，即非弹性变形可以消耗地震输入能量，考虑土与结构相互作用，采用合适的方法可以使得阻尼器先于主体地下结构进入塑性，通过剪切滞回变形耗散地震能量，保证结构不遭受损坏或受到的损害在可以接受的水平以内，从而达到减震效果。

背景技术

目前，我国城市正处于地下空间开发的黄金时期，新建和待建的超大跨度地下空间结构数量明显增加。地下结构跨度大幅度增长带来的主要问题是结构抗侧向力刚度的急剧下降，这就使得地震作用在大跨度地下结构设计中变得越来越重要。

然而目前，地下结构抗震减震手段相对单一。仅有传统的抗震构造措施和围岩(地层)加固措施。无法适应大跨度地下空间结构的减震要求。尽管，本发明所述的结构减震控制理念在建筑、桥梁等地面结构中取得了长足的发展，并研制出相应的新型减震装置，但尚未见其在地下结构的运用。由于地下结构的震动特点有别于地面结构，因此当上述方法应用于地下结构耗能减震时，还具有一定的局限性与尚待解决的问题。例如，当减震装置用于地面结构时，主要抵抗侧向地震作用，梁传递到阻尼器上的竖向轴力较小，阻尼器设计中往往忽略竖向轴力，仅施加水平向的剪切反复荷载，不考虑竖向轴力的影响，而在1995年日本阪神大地震震害现象表明，神户大开地铁车站的破坏主要是由于受到了地震的剪切作用与上覆土层震动引起的较大竖向轴力的联合作用，且轴压比较高。此外，地震作用下，地面结构以加速度控制，而地下结构以位移控制。这些因素的存在，使得地面结构阻尼器用于地上结构时的控制方法不再适用于地下结构。鉴于此，寻找新的有效减轻地下结构地震破坏的控制方法是十分必要的。

发明内容

针对上述提到的现有技术中耗能减震控制方法在地下结构中的设计需求空白，本发明的目的在于根据地下结构在地震中的受力和破坏特点，有针对性地提出一种用于地下结构的剪切型耗能减震控制方法，解决上述提到的现有技术存在的不足，为地下结构的减震设计提供参考。

为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：

一种用于地下结构的耗能减震控制方法，使用剪切型阻尼器替换地下结构中部分非承载构件。

所述剪切型阻尼器设置于地下结构的柱子或主梁中，并采用间柱型或支撑型方式连接。

所述剪切型阻尼器包括刚性连接板、滞回耗能腹板和翼缘，滞回耗能腹板周围焊接刚性连接板和翼缘。

所述滞回耗能腹板的厚度根据实际地下结构尺寸和要求耗能量确定，

当滞回耗能腹板周围具有可靠的边缘约束时，可取消刚性连接板和/或翼缘。

所述剪切型阻尼器采用支撑型连接方式，其上部刚性连接板与框架结构梁的下翼缘栓接，下部刚性连接板与支撑杆件焊接相连。

当地下结构有下部通行要求时，剪切型阻尼器采用间柱型安装方式，在此种情况下，框架间柱的左右翼缘能够作为剪切型阻尼器的上下刚性连接板，而剪切型阻尼器的上下翼缘与间柱的腹板通过焊接连接。

根据实际安装条件，滞回耗能腹板上单侧或双侧焊接横向加劲肋和纵向加劲肋。

所述滞回耗能腹板的柔细比参数满足《钢结构设计规范》中关于板件的要求时，滞回耗能腹板上可以不设置横向加劲肋或纵向加劲肋，但须通过相关疲劳试验证明。

所述剪切型阻尼器和地下结构的强度比参数作为地下结构减震设计性能参数，其参数范围为0.4至0.5。

由于采用了以上技术方案，本发明的特征在于：

(1)区别于抗震构造措施和围岩(地层)加固措施等传统的地下结构抗震减震手段，本发明针对地下结构提出的基于能量耗散概念的剪切型耗能减震控制方法是完全创新的。

(2)本发明针对地下结构破坏特点，即考虑地下结构破坏是由上覆土层荷载和地震的共同作用所导致的，突破了目前剪切型阻尼器设计中不考虑轴压或仅考虑低轴压的局限。

(3)本发明提出了阻尼器-地下结构强度比作为优化设计参数，并给出了参数取值范围，能够保证耗能元件充分发挥滞回能力，获得最大的减震耗能能力，从而最大限度地保证地下结构的抗震安全性。

附图说明

图1为剪切型耗能阻尼器的正面示意图。

图2为图1所示实施例的A-A剖面图。

图3为本发明实施例的剪切型耗能阻尼器在地下结构中的安装示意图(支撑型)。

图4为本发明实施例的剪切型耗能阻尼器在地下结构中的安装示意图(间柱型)。

附图中标号说明：

1-刚性连接板；