[发明专利]一种斜支撑代替中柱提高框架式地下结构抗震性能的体系

说明书

本发明公开了一种斜支撑代替中柱提高框架式地下结构抗震性能的体系，包括侧墙、顶板、顶板支座、预制斜支撑、侧墙支座、顶板铰和侧墙铰。预制斜支撑将作用于顶板上的竖向荷载传递给侧墙，预制斜支撑与两个支座之间采用铰接的连接方式，即预制斜支撑仅传递轴向荷载不承受剪切荷载。同时预制斜支撑传递的轴向荷载与土体侧压力方向相反，可减小结构侧向水平向变形，确保结构侧墙保持直立。本发明采用斜支撑代替框架式地下结构的中柱，解决了框架式地下结构中柱变形能力不足的问题，同时结构体现形式简单，安装方便，符合建筑工业化生产和绿色建筑的理念。

技术领域

本发明涉及一种斜支撑代替中柱提高框架式地下结构抗震性能的体系,属于地下结构抗震技术领域。

背景技术

框架式地下结构是目前最常用的地下结构形式，由于跨度大，结构一般在侧墙之间设置中柱，与侧墙共同承担结构上覆土体的竖向荷载。在地震作用过程中，由于上覆围岩土体的重力和竖向惯性力极大地增加了结构中柱的轴压比，导致其侧向变形能力不足，框架式地下结构在地震过程中易因中柱变形能力不足而发生塌毁破坏，中柱也就是地下结构的抗震薄弱环节。

框架式地下结构的侧墙既是主要的竖向承力构件，又是主要的水平抗剪切构件，其水平抗剪切强度和变形能力通常较强。由于侧墙一般较厚，通长布置，地震作用过程中，侧墙的轴压比没有明显变化，侧向变形能力处于较高的水平，因此，框架式地下结构整体的水平向变形能力受中柱的水平向变形能力控制。

中柱的主要功能是竖向支撑，即将作用于顶板上的竖向荷载传递给底板，但在顶底板发生水平向位移的过程中，侧墙与中柱间的承载力将发生分配转移和调整，中柱不可避免地承受水平向剪力，产生水平向变形，容易造成中柱在高轴压比下发生侧向变形能力不足的脆性破坏。

中柱的变形能力的主要影响因素包括轴压比、配箍率和剪跨比等。减小轴压需要增加中柱的截面积，导致中柱截面刚度过大，剪跨比较小，易发生剪切破坏，同时也易造成结构使用空间的减小。而提高配箍率对中柱水平向变形能力的提高也是有限的。

发明内容

为解决现有技术的上述不足，本发明提出了一种斜支撑代替中柱提高框架式地下结构抗震性能的体系。用于解决框架式地下结构中柱因水平变形能力不足而成为抗震薄弱环节的问题，提高结构整体的水平向变形能力，保证大变形下结构不发生塌毁破坏。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种斜支撑代替中柱提高框架式地下结构抗震性能的体系，包括侧墙和顶板，所述斜支撑代替中柱提高框架式地下结构抗震性能的体系还包括顶板支座、预制斜支撑、侧墙支座、顶板铰和侧墙铰；所述侧墙、顶板内设置有预埋锚固钢筋，所述顶板支座和侧墙支座分别通过预埋锚固钢筋固定在所述顶板和侧墙上；所述预制斜支撑的两端分别通过顶板铰和侧墙铰与所述顶板和侧墙铰接在一起，进而保证预制斜支撑仅传递轴力，从而使得预制斜支撑代替中柱承载框架式地下结构的竖向荷载，从而减小顶板的弯矩。

进一步地，所述的预制斜支撑的倾斜角度与截面尺寸，根据框架式地下结构尺寸及顶板受弯大小进行设计和调整。

进一步地，所述预制斜支撑与顶板形成的夹角为30-40度；所述预制斜支撑与侧墙形成的夹角为60-70度。

进一步地，所述的预制斜支撑为钢柱或钢管混凝土柱。

进一步地，所述的预制斜支撑的截面形式为圆形、方形、矩形或环形；所述顶板支座和侧墙支座为立方体结构；所述顶板铰和侧墙铰横截面为半圆形。

进一步地，所述顶板铰和侧墙铰用于保证预制斜支撑能够自由转动，仅传递轴力，而不承担剪力。

进一步地，所述顶板支座和侧墙支座与预埋锚固钢筋焊接或螺栓连接。