[发明专利]一种用于地下车站中柱的摇摆自复位减震体系及施工方法

说明书

本发明公开了一种用于地下车站中柱的摇摆自复位减震体系及施工方法，该体系由顶板、底板、预制中柱和预埋钢件、耗能钢板组成，将传统的中柱与顶、底板固接的连接方式，改为结构间接触式铰接并通过无粘结预应力钢绞线连接成整体的形式，实现结构连接节点由固接变为铰接，使中柱成为可控的摇摆减震构件；同时，在上部结构荷载和无粘结预应力钢绞线的弹性恢复力的作用下可实现结构的自复位功能；耗能钢板起到消能减震的作用，且采用预设孔洞的方式使应力在板中分布均匀，有利于使耗能钢板多区域进入塑性状态，提升耗能效果；中柱顶、底部凸起的半球形嵌入式接头可以有效起到传递剪力的作用，既可以限制柱端滑移，又能避免无粘接预应力钢绞线被剪坏。

技术领域

本发明涉及地下车站抗震技术领域，特别是涉及一种用于地下车站中柱的摇摆自复位减震体系及施工方法。

背景技术

随着人口的增长和城市化进程的加快，发展利用地下空间成为解决当前城市用地紧张和缓解交通压力的有效方法。但是由于地下结构的抗震问题一直未受到足够重视，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。随着近年来特别是阪神大地震对地下车站造成了严重的破坏，提高地下结构的抗震性能成为了当前迫切需要解决的问题。

根据地下结构的震害机理可知，中柱在地震时同时受到压、弯、剪的共同作用，是地下车站结构抗震的薄弱环节。由于在常规地铁车站设计中中柱与顶板和底板是固结，中柱在地震荷载的反复作用下会导致混凝土开裂，钢筋屈服，竖向承载力降低进而被压溃，结构发生破坏。因此如何避免中柱在地震下发生不可恢复的塑性破坏，从而保护地下结构的完整性就显得十分重要。

发明内容

为了解决常规地铁车站中柱在地震荷载的反复作用下产生破坏，本发明提供了一种避免地震时中柱本体发生塑性破坏、实现震后结构自恢复功能的用于地下车站中柱的摇摆自复位减震体系及施工方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于地下车站中柱的摇摆自复位减震体系，包括中柱以及与中柱直接相连接的顶板和底板，所述顶板、中柱和底板通过无粘结预应力钢绞线连接成整体，所述无粘结预应力钢绞线沿竖向穿过中柱中心，无粘结预应力钢绞线的上端通过锚具锚固在顶板的上面，下端通过锚具锚固于底板的下面；

中柱下部外围的四周均设置有耗能钢板，所述耗能钢板通过锚固装置分别与中柱和底板连接；

中柱的上端具有半球形的上凸起接头和带半球形凸起的钢垫板，顶板的下端相应位置预留有半球形的凹槽；中柱的下端具有半球形的下凸起接头和带半球形凸起的钢垫板，底板的上端相应位置预留有半球形的凹槽，顶板和底板上预设的凹槽均能与中柱的半球形凸起接头嵌合在一起。

进一步地，所述锚固装置和所述耗能钢板的上、下端相连接，位于上端的锚固装置将耗能钢板锚固于所述中柱，位于下端的锚固装置将所述耗能钢板锚固于所述底板。

进一步地，所述锚固装置包括位于耗能钢板上端的中柱预埋钢板和位于耗能钢板下端的底板预埋钢板，所述中柱预埋钢板和底板预埋钢板通过锚固螺栓将耗能钢板固定，中柱预埋钢板和底板预埋钢板均采用90°弯钩的锚固方式；耗能钢板的上、下端均设有螺栓孔，中部开设有多个利于耗能的预设孔洞。

进一步地，所述中柱施工时预留无粘结预应力钢绞线孔，中柱的无粘结预应力钢绞线孔应与顶板和底板的无粘结预应力钢绞线孔对齐。

进一步地，所述中柱的顶、底端的钢垫板上也预留有无粘结预应力钢绞线孔。

上述用于地下车站中柱的摇摆自复位减震体系的施工方法，包括：