[发明专利]一种地下空间顶层结构及其设计方法

权利要求书

1.一种地下空间顶层结构的设计方法，其特征在于，地下空间顶层结构包括加固部(1)，所述加固部(1)包括由上至下依次连接设置的吸能层(11)、钢板层(12)、软弱垫层(13)和钢筋混凝土层(14)，所述钢筋混凝土层(14)用于连接于地下空间结构顶部，该设计方法包括：

步骤1，确定意外打击荷载(4)产生的能量w；基于竖向逐段渐进式能量消耗比例根据所述w依次确定所述吸能层(11)消耗能量w₁、所述钢板层(12)消耗能量w₂、所述软弱垫层(13)消耗能量w₃、以及所述钢筋混凝土层(14)消耗能量w₄；

其中，(60％～70％)w＝w₁+w₂+w₃+w₄，且满足w₁w₂w₃w₄；

步骤2，根据所述吸能层(11)消耗能量w₁确定所述吸能层(11)的结构参数；根据所述钢板层(12)消耗能量w₂确定所述钢板层(12)的结构参数；根据所述软弱垫层(13)消耗能量w₃确定所述软弱垫层(13)的结构参数；以及，根据所述钢筋混凝土层(14)消耗能量w₄确定所述钢筋混凝土层(14)的结构参数。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，地下空间结构包括消能部(2)和防护部(3)，所述防护部(3)连接于所述消能部(2)底部，所述消能部(2)连接于所述钢筋混凝土层(14)底部。

3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述防护部(3)包括腔体，所述腔体用于应急避难。

4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，通过以下公式确定所述意外打击荷载(4)产生的能量w：

式中，w—所述意外打击荷载(4)产生的能量，M—所述意外打击荷载(4)值，g—重力加速度，v—所述意外打击荷载(4)加速后产生的速度。

5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述吸能层(11)包括若干个吸能块，所述吸能块为泡沫金属；所述吸能块的结构参数由以下公式确定：

w₁＝n·w₀＝n·f₁·abc

其中，w₁—所述吸能层(11)消耗能量，n—所述吸能块的个数，w₀—所述吸能块消耗能量，f₁—所述吸能块的强度，a、b、c—所述吸能层(11)的长、宽、高。

6.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述钢板层(12)的结构参数由以下公式确定：

w₂＝f₂·abc

式中，w₂—所述钢板层(12)消耗能量，f₂—所述钢板层(12)的强度，a、b、c—所述钢板层(12)的长、宽、高。

7.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述软弱垫层(13)由土工合成材料加筋结构设计组成，其中所述软弱垫层(13)的结构参数由以下公式确定：

w₃＝f₃·abc

式中，w₃—所述软弱垫层(13)消耗能量，f₃—所述软弱垫层(13)的强度，a、b、c—所述软弱垫层(13)的长、宽、高。

8.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述钢筋混凝土层(14)的结构参数由以下公式确定：

w₄＝f₄·abc

式中，w₄—所述钢筋混凝土层(14)消耗能量，f₄—所述钢筋混凝土层(14)的强度，a、b、c—所述钢筋混凝土层(14)的长、宽、高。

9.根据权利要求4-8任一项所述的设计方法，其特征在于，根据所述地下空间顶层结构的长、宽、高确定所述吸能层(11)、钢板层(12)、软弱垫层(13)和钢筋混凝土层(14)的长、宽、高；且所述吸能层(11)、钢板层(12)、软弱垫层(13)和钢筋混凝土层(14)的长、宽、高相等。