一种外部现浇内部装配的双层地铁车站结构
阅读说明：本技术 一种外部现浇内部装配的双层地铁车站结构 (Double-deck subway station structure of cast-in-place interior assembly in outside ) 是由 庄海洋 李晟 左熹 陈国兴 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及地下结构施工技术领域,公开了一种外部现浇内部装配的双层地铁车站结构,包括顶层中柱、底层中柱、两侧中板、中间跨中板、弹簧隔震装置、纵梁、侧墙、顶板和底板,所述侧墙通过牛角腿与所述两侧中板浇筑,所述两侧中板、所述中间跨中板与所述纵梁装配式连接,所述顶层中柱的柱顶与所述顶板浇筑,柱底通过弹簧隔震装置与所述两侧中板及所述中间跨中板装配式连接,所述底层中柱柱顶与所述纵梁浇筑,柱底底部与所述底板浇筑。该外部现浇内部装配的双层地铁车站结构,质量较好,具有较高的施工效率,大大的减轻强地震中两层地铁地下车站结构受地震破坏程度,且能在震后及时进行更换,因此提高两层地铁地下车站结构的整体抗震性能。(The invention relates to the technical field of underground structure construction, and discloses an external cast-in-place internally-assembled double-layer subway station structure which comprises a top-layer center pillar, a bottom-layer center pillar, two side middle plates, a middle span middle plate, a spring shock isolation device, a longitudinal beam, a side wall, a top plate and a bottom plate, wherein the side wall is poured with the two side middle plates through an ox-horn leg, the two side middle plates and the middle span middle plate are in assembled connection with the longitudinal beam, the top of the top-layer center pillar is poured with the top plate, the bottom of the top-layer center pillar is in assembled connection with the two side middle plates and the middle span middle plate through the spring shock isolation device, the top of the bottom-layer center pillar is poured with the longitudinal beam, and the bottom of the bottom pillar is poured with the bottom plate. This double-deck subway station structure of cast-in-place internally mounted of outside, the quality is better, has higher efficiency of construction, and two-layer subway underground station structure receives earthquake destruction degree in great the lightening strong earthquake, and can in time change after the earthquake, consequently improves the whole anti-seismic performance of two-layer subway underground station structure.)
技术领域
本发明涉及地下结构施工技术领域，具体为一种外部现浇内部装配的双层地铁车站结构。
背景技术
如何研究解决工程建设中的速度、质量、效益问题，始终成为人们关注的焦点。目前许多国家都把预制化作为技术发展的一个重要标志，建筑构件预制化的程度越高，往往施工效率越高，技术水平也就越高。随着国家“建筑工业化”大政方针的实施，建筑内部构件预制化使得“工厂化”成为地下结构发展的一个必然趋势，采用预制构件不仅可以提高工程质量，还可以缩短工程施工工期，进而降低整体建设成本。提高地下工程施工的工业化程度，尤其对改善地下工程内的施工环境更是明显。
同时，地下结构的抗震及震后修复问题也越来越得到研究人员的重视。在近几年国内外发生的大地震中，一些地下结构产生了较大的破坏且难以修复，例如1995年日本阪神大地震，地铁车站及区间隧道等不同类型的地下结构均遭受了严重破坏，多根柱子的柱脚被震酥，水泥剥落，钢筋外露。对已建好的地下结构进行抗震检查时会发现，中柱与中板、纵梁连接处常成为抗震的薄弱环节。对于地上结构的耐力不足，可以用钢板卷补强等方法解决。但是对于地铁车站内部的部件，由于埋设在地层中，修复时工作环境狭窄，甚至需要在夜间进行，所以在时间和经济上都是非常困难的工作。因此，除了加强结构的耐力外，还需要研究降低体系本身受力的方法。已有学者研究表明，板端超弹性橡胶垫板的使用将改变板与柱之间的受力方式，在地震荷载作用下使得两者间得以发生相对滑动，从而产生一个软连接体系，减少关键部位的混凝土损伤，且震后相关部件可以得到及时更换，最终提高车站结构的整体抗震性能。
综上所述，鉴于城市地铁地下车站结构所处工程场地的施工流程繁琐性、自身抗震性能以及地震破坏机理的复杂性，急需研发处一种新的地下结构施工体系，以便缩短结构施工工期，且有利于震后地下结构内部板、柱构件的更换，有效提升了地下结构的可修复性，从而最终达到“韧性城市”的建设要求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种外部现浇内部装配的双层地铁车站结构，能够大大缩短地下结构建设工期，且在震后内部梁、板、柱构件能够得到及时的更换，因此提高两层地铁地下车站结构的整体抗震性能。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种外部现浇内部装配的双层地铁车站结构，包括顶层中柱、底层中柱、两侧中板、中间跨中板、弹簧隔震装置、纵梁、侧墙、顶板和底板，所述侧墙通过牛角腿与所述两侧中板浇筑，所述两侧中板、所述中间跨中板与所述纵梁装配式连接，所述顶层中柱的柱顶与所述顶板浇筑，柱底通过弹簧隔震装置与所述两侧中板及所述中间跨中板装配式连接，所述底层中柱柱顶与所述纵梁浇筑，柱底底部与所述底板浇筑。
优选的，所述两侧中板的底面上设置第一橡胶垫板保护层，所述中间跨中板的底面上设置第二橡胶垫板保护层，所述两侧中板与所述中间跨中板浇筑。
优选的，所述两侧中板与所述第一橡胶垫板保护层接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，所述中间跨中板与所述第二橡胶垫板保护层接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，所述弹簧隔震环设置于所述两侧中板与所述中间跨中板的凹槽处，所述两侧中板与中间跨中板的接缝处通过砂浆及密封胶浇筑。
优选的，所述弹簧隔震环由隔震装置内环、隔震弹簧和隔震装置外环组成，所述隔震弹簧通过焊接连接于隔震装置内环和隔震装置外环，所述隔震装置内环和隔震装置外环的厚度为2-3cm。
优选的，所述两侧中板底部的第一橡胶垫层与所述纵梁接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，所述中间跨中板底部的第二橡胶垫层与所述纵梁接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，所述纵梁与所述第三橡胶垫板保护层接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，所述第一橡胶垫板保护层、所述第二橡胶垫板保护层和所述第三橡胶垫板保护层的厚度为1～2cm。
优选的，所述顶层中柱的柱顶与所述顶板的接缝处通过砂浆及密封胶浇筑，柱底侧面与所述弹簧隔震装置通过螺栓铆接，柱底底面摆放在所述纵梁顶部第三橡胶垫板保护层处。
优选的，所述底层中柱的柱顶与所述纵梁的接缝处通过砂浆及密封胶浇筑，柱底与所述底板接缝处通过砂浆及密封胶浇筑。
优选的，所述侧墙通过牛角腿与所述两侧中板搭接，接缝处通过砂浆及密封胶浇筑。
优选的，所述中板与所述橡胶垫板保护层接缝处使用的氯丁橡胶类胶水可替换为结构胶、云石胶、环氧胶等。
优选的，所述第一橡胶垫板保护层、第二橡胶垫板保护层和第三橡胶垫板保护层的弹性模量为1-10MPa。
(三)有益效果
(1)该外部现浇内部装配的双层地铁车站结构，车站外侧顶板、底板及侧墙为现浇结构，车站内部的中柱、中板及纵梁为预制装配式部件，车站内部装配式构件的采用，能够减少施工过程中的物料运输损耗，同时减少施工现场的建筑垃圾，且内部构件是由生产车间完成后直接运到现场装配，减少了人力需求，并且让施工人员的劳动强度有所下调，从而在保证车站整体强度的同时加快施工整体进度，缩短工程建设周期。
(2)该外部现浇内部装配的双层地铁车站结构，装配式中板、中柱及纵梁间加设了超弹性橡胶垫板连接，柱底还设置了弹簧隔震环，在地震发生时，橡胶垫板能在滑板滑动以及部件摩擦的过程中通过自身优越的延展性消耗部分地震动能，内部连接结构尽量小的受地震的破坏，同时在强地震中，中板与纵梁间的弹簧隔震环内部设置了高强弹簧，高延展性的弹簧材料将产生大变形，从而保护中板端部不产生混凝土塑性破坏。
(3)该外部现浇内部装配的双层地铁车站结构，车站结构内部构件为工厂统一预制，运往现场装配，能够有效减小两层地铁地下车站结构的中柱以及侧板被地震破坏风险，提高地铁车站结构的整体抗震性能，同时在震后能通过连接处较快地对内部损坏构件进行拆卸、更换，有效地填补对地下结构减隔震技术的不足，使得地铁地下车站结构能较快恢复使用功能，从而有效减轻城市干线地震破坏带来的巨大经济损失，并有力地推动我国城市轨道交通这一重大城市生命线工程防震减灾工作的快速发展，为我国“韧性城市”建设中提高地下空间“韧性”提供重要的科学依据和技术保障。
附图说明
图1为本发明一实施例的外部现浇内部装配双层地铁车站结构示意图；
图2为本发明一实施例的牛角腿和中板搭接体系的细部图；
图3为本发明一实施例的弹簧隔震环整体图；
图4为本发明一实施例的弹簧隔震环内部图；
图5为本发明一实施例的拼接组装后结构中板仰视图；
图6为本发明一实施例的中板、中柱和纵梁拼装结构图。
图中，1顶层中柱、2底层中柱、3两侧中板、31第一橡胶垫板保护层、4中间跨中板、41第二橡胶垫板保护层、5弹簧隔震装置、51隔震装置内环、52隔震弹簧、53隔震装置外环、6纵梁、61第三橡胶垫板保护层、7侧墙、8牛角腿、81牛角腿顶面、82牛角腿侧面、83牛角腿斜边、9顶板、10底板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明实施例提供一种技术方案：一种外部现浇内部装配的双层地铁车站结构，包括顶层中柱1、底层中柱2、两侧中板3、中间跨中板4、弹簧隔震装置5、纵梁6、侧墙7、顶板9和底板10，侧墙7通过牛角腿8与两侧中板3浇筑，两侧中板3、中间跨中板4与所述纵梁6装配式连接，顶层中柱1的柱顶与顶板9浇筑，柱底通过弹簧隔震装置5与两侧中板3及中间跨中板4装配式连接，底层中柱2柱顶与纵梁6浇筑，柱底底部与底板10浇筑。
进一步改进地，所述两侧中板3的底面上设置第一橡胶垫板保护层31，中间跨中板4的底面上设置第二橡胶垫板保护层41，两侧中板3与中间跨中板4浇筑。
进一步改进地，如图4所示，所述两侧中板3与第一橡胶垫板保护层31接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，中间跨中板4与第二橡胶垫板保护层41接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，弹簧隔震环5设置于所述两侧中板3与中间跨中板4的凹槽处，两侧中板3与中间跨中板4的接缝处通过砂浆及密封胶浇筑。
进一步改进地，如图3所示，所述弹簧隔震环5由隔震装置内环51、隔震弹簧52和隔震装置外环53组成，隔震弹簧52通过焊接连接于隔震装置内环51和隔震装置外环53，隔震装置内环51和隔震装置外环53的厚度为2-3cm。
进一步改进地，如图5所示，所述两侧中板3底部的第一橡胶垫层31与所述纵梁6接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，中间跨中板4底部的第二橡胶垫层41与所述纵梁6接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，纵梁6与第三橡胶垫板保护层61接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑，第一橡胶垫板保护层31、第二橡胶垫板保护层41和第三橡胶垫板保护层61的厚度为1～2cm。
进一步改进地，所述顶层中柱1的柱顶与顶板9的接缝处通过砂浆及密封胶浇筑，柱底侧面与弹簧隔震装置5通过螺栓铆接，柱底底面摆放在所述纵梁6顶部第三橡胶垫板保护层61处。
进一步改进地，如图5所示，所述底层中柱2的柱顶与纵梁6的接缝处通过砂浆及密封胶浇筑，柱底与底板10接缝处通过砂浆及密封胶浇筑。
进一步改进地，如图2所示，所述侧墙7通过牛角腿8与两侧中板3搭接，接缝处通过砂浆及密封胶浇筑，牛角腿8的顶面优选方形，牛角腿的顶面为牛角腿8与中板3连接的一面，牛角腿的顶面81的边长等于牛角腿8的侧边82的边长，牛角腿8的斜边83与水平面的角度为45°，此结构设计可以提高牛角腿4的顶面部位的承重。
进一步改进地，所述中板3与橡胶垫板保护层31接缝处使用的氯丁橡胶类胶水可替换为结构胶、云石胶、环氧胶等。
具体改进地，所述第一橡胶垫板保护层31、第二橡胶垫板保护层41和第三橡胶垫板保护层61的弹性模量为1-10MPa。
车站主体结构施工时，需要首先进行土方开挖，接着将侧墙7、顶板9及底板10部位进行混凝土现浇，待外部结构达到规定强度要求后，将装配式部件两侧中板3、中间跨中板4、纵梁6、顶层中柱1及底层中柱2运入结构；将底层中柱2底部浇筑在底板10相应位置上，依次进行纵梁6、中间跨中板4及顶层中柱1的搭接；弹簧隔震装置5内侧通过螺栓铆接在顶层中柱1底部，外侧铆接在两侧中板3及中间跨中板4的缺口处；两侧中板3通过牛角腿8搭接在侧墙7上，混凝土之间的接缝处通过砂浆及密封胶浇筑，混凝土与橡胶垫板的接缝处通过氯丁橡胶类胶水及密封胶浇筑。
当地震发生时，地震对地下车站的振动可以分为水平振动和竖向振动；在水平振动的作用下，第一橡胶垫层31以及第二橡胶垫层41将充分发挥自身的延展性，在地震荷载的作用下将受到拉伸及压缩，变形过程中将大大耗散地震能量；弹簧隔震环5使得中柱1与两侧中板3、中间跨中板4之间形成一个柔性的体系，弹簧隔震环5将充分发挥弹簧材料的延展性，在地震荷载的作用下将会发生相对变形，从而有效减轻了接触处的混凝土塑性损伤；当地震中两侧中板3、中间跨中板4、纵梁6、弹簧隔震装置5、顶层中柱1及底层中柱2构件发生塑性破坏时，在地震结束后还可以根据震害评估情况进行及时更换；同时可以根据第一橡胶垫层31、第二橡胶垫层41的长度、厚度，弹簧隔震装置5内部隔震弹簧52的内径、材质等调整两侧中板3及中间跨中板4的地震强度的耐受等级；两侧中板3及中间跨中板4由于橡胶垫层的存在，增加了纵梁6与中柱4抵抗水平剪切力的能力，极大的减轻了水平破坏力对纵梁6与中柱4的破坏程度。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。