单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,#,中铁第五勘察设计院集团有限公司,CHINA RAILWAY FIFTH SURVEY AND DESIGN INSTITUTE GROUP CO.,LTD.,16m,站台单柱车站抗震分析,新机场线磁各庄站抗震分析,2018,年,3,月,李长安,地震波,QC,小组,16m站台单柱车站抗震分析新机场线磁各庄站抗震分析2018年,课题简介,一,概况,二,选择课题,三,制定活动计划,四,设定目标值,五,提出方案并确定,最佳方案,六,制定对策,七,按对策实施,八,效果检验,九,技术总结,十,课题简介一概况二选择课题三制定活动计划四设定目标值五提出方案,2,一、课题简介,新机场线是服务于北京新机场航空客流的专用线路，为新机场航空客流，提供快速、直达、舒适的公共交通服务。,城际铁路联络线是京津冀城际线（,S6,线）网规划中的一条重要线路。本期工程起自首都机场,T3,航站楼，经过北京市顺义区、通州区、亦庄开发区、大兴区和廊坊市。磁各庄站是新机场线第,2,座车站，是新机场线与城际联络线,-S6,线的换乘车站。,为确保北京新机场线,2019,年,9,月,20,通车试运行，总体筹划：,2016,年底前确保关键工点开工，,2017,年全面开工；,2018,年洞通，铺轨；,2019,年进行验收。,其中磁各庄站为主要控制性工程，其因一体化大空间需求引起的,16m,宽站台单柱抗震问题是整个工程建设的制约因素，据此对新机场线磁各庄站,16m,站台单柱抗震,等进行深入研究。,为此，我们成立技术研究小组，对磁各庄站抗震方案开展研究。,一、课题简介 新机场线是服务于北京新机场航空客流的,二、概况,小组名称,北京地铁新机场线抗震分析,QC,小组,成立日期,2017,年,课题名称,16m,站台单柱车站抗震分析,课题类型,创新型,注册编号,活动日期,2017.10-2017.12,小组成员,6,人,QC,教育日期,48,小时以上,课题活动总次数,12,次,出 勤 率,98%,小,组,成,员,介,绍,姓 名,性 别,年 龄,文化程序,职 务,小组分工,李长安,男,35,本科,高工,全面负责（组长）,单 伟,男,32,硕士,工程师,方案研究,罗章波,男,48,本科,教高,方案研究,周春锋,男,47,硕士,高工,方案研究,吴林林,女,39,硕士,高工,方案研究,刘雪斌,男,34,本科,工程师,方案研究,制表：李长安 日期：,2017,年,10,月,10,日,二、概况小组名称北京地铁新机场线抗震分析QC小组成立日期20,三、选择课题,磁各庄站,磁各庄站是新机场线的第二个车站，站位位于大兴区团河片区。新机场线与规划,S6,线磁各庄站平行换乘，由于,S6,为远期线，目前新机场线站厅层公共区东西侧预留侧墙打开条件（预留梁柱体系），可与远期,S6,线站厅层连通；公共区站厅层西侧预留一体化开发空间向西连通条件（预留梁柱体系）；,一体化要求车站公共区为大柱跨、大空间，设置成,16m,站台单柱车站，在全国范围内少见，,16m,单柱车站对抗震不利。,为此，我们成立技术研究小组，对磁各庄站抗震方案开展研究。,三、选择课题磁各庄站磁各庄站是新机场线的第二个车站，站位位于,三、选择课题,选题理由一,选题理由三,选题理由二,新机场线是服务于北京新机场,航空客流的专用线路，为新机场航空客流，,提供快速、直达、舒适的公共交通服务。,一体化要求车站公共区为大柱跨、大空间，,16m,宽,站台单柱车站，在全国范围内少见，,对抗震不利,，抗震设计方案直接影响结构,方案，影响工程开展。,在保证新机场线工期要求的同时，,从抗震分析、,施工风险、,建筑功能、,构造措施等,方面,，,选择,合理的设计方案。,抗,震,方,案,研,究,三、选择课题选题理由一选题理由三选题理由二新机场线是服务于北,四、制定活动计划,小组活动计划表,（横道图,）,注：表示计划,制表：李长安 日期：,2017,年,10,月,10,日,活动时间,活动内容,10,月,11,月,12,月,参加人员,设定课题目标,全体,提出方案,全体,确定最佳方案,全体,制定对策,全体,按对策实施,全体,效果检验,全体,技术总结,全体,四、制定活动计划小组活动计划表（横道图）注：,五、设定目标值,目标值,单柱车站抗侧移、框架柱轴压比满足规范要求；,目标值设置依据,1,、采用延性性能良好的钢管混凝土柱；,2,、加强板墙梁柱节点构造措施；,3,、改善节点处受力条件；,结论,加强梁柱墙节点设计，板墙交接处采用大腋角，单柱段，顶底板墙腋角,1000X2000,、顶底板梁腋角,1000X1500,、中板墙梁腋角,500X1000,。站厅层公共区两侧侧墙内预留框架柱采用型钢钢筋混凝土柱，内部设置十字形型钢。单柱采用,1000 x22,钢管混凝土柱。抗震分析计算的指标目标是可以实现的。,五、设定目标值目标值,六、提出方案并确定最佳,方案,六、提出方案并确定最佳方案,六、提出方案并确定最佳,方案,设计标准,：,1,）地铁的主体构件及内部构件的设计使用年限为,100,年。相应结构可靠度理论的设计基准期均采用,50,年。,2,）地下铁道结构中永久构件的安全等级为一级，相应的结构构件重要性系数,0,取,1.1,；临时构件的安全等级为三级，相应的结构构件重要性系数,0,取,0.9,；在人防荷载或地震荷载组合下，相应的结构构件重要性系数,0,取,1.0,。,3,）车站结构的地震作用按,8,度设防。设计应根据场地条件、结构类型和埋深等因素选用能较好反映其地震工作性状的分析方法，并采取相应的抗震构造措施，提高结构的整体抗震性能。,地下车站结构抗震等级为二级，,地下车站出入口通道、风道等附属结构,及区间隧道,的抗震等级应为三级（对于多跨附属结构按照抗震等级为二级考虑,）,。,六、提出方案并确定最佳方案设计标准：,七、制定,对策,设备管理用房区结构断面,项目,设备管理用房区结构双柱段尺寸（,mm,）,公共区结构单柱段尺寸（,mm,）,项目,双柱段,/,单柱段尺寸（,mm,）,顶板,900,1000,顶纵梁（宽,x,高）,1200 x1800/1600 x2000,楼板,400,550,中纵梁（宽,x,高）,1000 x1000/1200 x1400,底板,1000,1200,底纵梁（宽,x,高）,1200 x2000/1800 x2200,侧墙,800,800,中柱,双柱,800 x1200/,单柱,1000 x22,钢管柱,公共区结构断面,抗拔桩，,17m,长,七、制定对策设备管理用房区结构断面项目设备管理用房区结构双柱,七、制定,对策,（一）,抗震设防要求,城市轨道交通结构应划分为标准设防类、重点设防类、特殊设防类三个抗震设防类别。根据,城市轨道交通结构抗震设计规范,（,GB50909-2014,），,本车站主体结构抗震设防类别为重点设防类（乙类建筑），附属结构抗震设防类别为标准设防类,。,（二）,抗震性能要求,1,）在,E2,地震作用下，需满足性能要求,I,：地震后不破坏或轻微破坏，应能保持其正常使用功能，结构处于弹性工作阶段，不应因结构的变形导致轨道的较大变形而影响行车安全；,2,）在,E3,地震作用下，需满足性能要求,II,：地震后可能破坏，经修补，短期内应能恢复正常使用功能，结构局部进入弹塑性工作工作阶段。,（三）,抗震设计条件,1),场地、地基与基础,根据城市轨道交通结构抗震设计规范（,GB 50909-2014,）综合判定本工程沿线场地属对建筑抗震一般地段。,磁各庄站在工程地质,1,单元内，地基持力土层主要为粉土层，天然地基承载力满足要求，建议采用天然地基。,2),地震作用参数,本工程所在地区抗震设防烈度为,8,度，设计基本地震加速度值为,0.20g,，设计地震分组为,第,二,组,，设计特征周期为,0.55s,。,七、制定对策（一）抗震设防要求,七、制定,对策,（四）磁各庄站,地震专项设计内容判定,1）,判定依据,根据住房和城乡建设部颁布的关于印发市政公共设施抗震设防专项论证技术要点（地下工程篇）的通知及相关规范，,本站,地震风险源判定依据如下：,a.,本站为,总建筑面积超过,10000,的城市轨道交通地下车站工程；,b.,本站,紧邻,规划,S6,线磁各庄站，依据,建筑工程抗震设防分类标准中,的,规定,，规划,S6,线磁各庄站为,重点设防类建筑工程，且,本站,破坏可能影响,既有车站的,正常使用；,c.,本站为,地震后可能发生严重次生灾害的城市轨道交通地下工程,；,2）,抗震设计内容,计算分三种工况：,1,）单柱（双柱）两侧不开发；,2,）一侧开发，另一侧不开发；,3,）两侧均开发；,七、制定对策（四）磁各庄站地震专项设计内容判定,七、制定,对策,（五）,地震反应计算,1）,计算方法,抗震设计中地震效应的计算方法有反应位移法，反应加速度法，弹性时程方法，非线性时程方法等。,2,）,计算方法,选取,根据城市轨道交通结构抗震设计规范（GB 50909-2014）表3.3.1，对于重点设防类的区间隧道及地下车站结构，性能要求为,时，采用反应位移法,或,反应加速度法进行计算；性能要求为,时，采用反应加速度法,或,非线性时程分析方法。,本站属于重点设防类车站，,在性能要求为,（设计地震E2）时，选择反应位移法进行计算；性能要求为,（罕遇地震E3）时，选择时程分析法进行计算。,（六）,软件情况介绍,结构,抗震计算采用有限元分析软件,Midas Gen 2015,和,Midas GTS 2015,进行分析计算。,（七）荷载分类及组合,结构设计根据结构类型，根据地铁设计规范（,GB 50157-2013,），按永久荷载、可变荷载、偶然荷载（地震作用、人防荷载）进行分类，对结构整体或构件可能出现的最不利组合进行计算。,荷载组合如下：,荷载,组合,验算工况,永久荷载,可变荷载,偶然荷载,地震荷载,人防荷载,永久荷载,+,可变荷载,构件强度验算,1.35,（,1.0,）,1.4,构件裂缝宽度验算,1.0,0.8,构件变形验算,1.0,0.8,永久荷载,+,可变荷载,+,地震荷载,构件强度验算,1.2,（,1.0,）,0.6,1.3,永久荷载,+,人防荷载,构件强度验算,1.2,（,1.0,）,1.0,七、制定对策（五）地震反应计算 荷载 组合验,七、制定,对策,时程,分析法,1）,计算模型,计算采用地层,结构整体时程分析，该分析是把地震运动视为一个随时间变化的过程，并将地下结构物和周围土体介质视为共同受力变形的整体，通过直接输入地震加速度记录，在满足变形协调的前提下分别计算结构物和土体介质在各个时刻的位移，速度，加速度以及应变和内力，据以验算场地的稳定性。模型的尺寸,X*Y*Z=422.9*176.4*73.4m,，模型节点数,161454,个，单元数,929639,个。,2）,车站主体两侧不开发,土层,-,结构网格图,车站主体两侧不开发结构网格图（轴测图）,3,）车站主体单侧开发,单侧开发结构网格图（轴测图）,七、制定对策时程分析法土层-结构网格图车站主体两侧不开发结构,七、制定,对策,车站主体两侧均开发结构网格图（轴测图）,4,）车站主体两侧均开发,根据动力时程分析结构位移和内力的分布规律，选择车站主体结构上,2,个横断面（双柱、单柱）进行相关数据结果考察。,结构横断面位置图,5）E2,地震作用计算结果,七、制定对策车站主体两侧均开发结构网格图（轴测图）4）车站主,七、制定,对策,E2,作用下断面,1,的每一层（顶底板）层间位移差最大值对应的时程曲线结果,E2,作用下断面,2,的每一层（顶底板）层间位移差最大值对应的时程曲线结果,断面上最大层间位移差为,5.48mm,，层间位移角最大值为,1/1777,。层间位移角均小于限值,1/600,。,七、制定对策E2作用下断面1的每一层（顶底板）层间位移差最大,七、制定,对策,E2,作用下断面,1,的每一层（顶底板）层间位移差最大值对应的时程曲线结果,E2,作用下断面,2,的每一层（顶