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《华南理工大学》 2017年
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无梁楼盖地铁车站结构力学性能研究

郑月昱  
【摘要】:近年来,我国城市地下空间得到空前发展。地铁建设因能有效解决城市交通拥挤问题,已进入黄金时代,对人流密集的地铁车站结构合理设计及安全度提出了更高要求。常规地铁车站因大尺寸纵梁的存在,一定程度上影响了站内管线的布置及站外市政管线的回迁,存在着较大的优化空间。无梁楼盖结构不仅可以增加楼层净高,使得楼板平整,不影响管线及装饰,且传力路径简洁,结构布置灵活,能达到很好的建筑美观效果,因此适用于地铁地下车站结构。但由于地铁地下车站埋置于土体中,承载着较大的水土压力作用,而无梁楼盖结构存在着抗冲切能力弱、抗震性能差等缺点,一旦发生破坏,将对人们的安全及经济造成严重损失,且应急和修复工作极为困难。本文以此为背景,基于ABAQUS有限元软件,针对无梁楼盖地铁车站结构的静力承载性能与非线性地震响应开展仿真数值模拟,旨在探索此类地铁车站的力学性能,研究结果可为无梁楼盖地铁车站结构的静力设计与抗震设计提供有价值的参考。主要研究内容与取得的成果如下:(1)建立三维空间实体单元有限元数值模型,首先验证了实体单元模型提取车站结构弯矩的准确性,然后与平面简化模型结果进行对比,说明采用空间实体模型分析车站结构内力的必要性。(2)针对承受重载作用的无梁楼盖车站顶板,对比不同柱帽型式下顶板弯矩分布的差异,选出受力较优的斜柱帽+托板式柱帽,并以此为基础详细分析柱帽尺寸搭配对顶板弯矩的影响规律,再与常规车站顶板的弯矩分布进行对比分析。(3)结合板柱式结构的现有研究,对板柱式地铁车站中板结构的承载性能展开分析,得到其承载力—位移曲线及加载破坏过程,再以此讨论抗弯钢筋配筋率、设置抗剪箍筋、配置弯起钢筋及内置型钢剪力键对中板承载性能的影响。(4)基于常规车站与无梁楼盖地铁车站结构建立三维土—结构非线性动力相互作用数值模型,对比两种车站结构在不同地震波强震作用下的地震动响应异同,从而探索无梁楼盖地铁车站的强震破坏机理及其非线性地震响应规律。(5)针对无梁楼盖地铁车站中柱是抗震薄弱构件的特点,分析输入不同加速度峰值地震波对中柱地震响应的影响,并对比了采用不同截面中柱时车站的抗震性能。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U231.4;TU93

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