成都天府国际机场旅客过夜用房隔振结构关键技术分析_吴亚舸.pdf

第 53 卷 第 6 期2023 年 3 月下建 筑 结 构Building StructureVol.53 No.6Mar.2023DOI:10.19701/j.jzjg.20201871 第一作者:第一作者:吴亚舸,博士,高级工程师,一级注册结构工程师,主要从事复杂结构设计工作,Email:wuyage 。成都天府国际机场旅客过夜用房隔振结构关键技术分析吴亚舸,安永利,张维仁,安东亚(华东建筑设计研究院有限公司,上海 200011)摘要:成都天府国际机场旅客过夜用房工程是国内罕见的采取隔振技术设计建造的地铁上盖机场酒店,落于地铁及航站区下穿公路隧道正上方,周边场地条件复杂。首先阐述了项目隔振方案选择的思路,随后分析了隔振支座对主楼、裙房结构动力特性和抗震性能的影响,以及主楼跨区支承的差异沉降等关键技术问题,最后对大跨度空中悬挂连廊、穿层转换柱、V 形支撑柱、下穿隧道转换顶板等关键构件进行了专项分析。结构设计中有针对性地采取抗震加强措施和抗震性能化设计。分析结果表明,在满足振动舒适度要求的前提下,隔振方案选取经济、合理,结构具有良好的抗震性能,为地铁上盖酒店类物业的设计提供了有意义的参考。关键词:成都天府国际机场;地铁上盖建筑;基础隔振;弹簧隔振器;黏滞阻尼器;悬挂结构;穿层转换柱;差异沉降 中图分类号:TU318 文献标志码:A文章编号:1002-848X(2023)06-0114-10引用本文 吴亚舸,安永利,张维仁,等.成都天府国际机场旅客过夜用房隔振结构关键技术分析J.建筑结构,2023,53(6):114-123.WU Yage,AN Yongli,ZHANG Weiren,et al.Analysis on key technology of vibration isolation structure of passenger overnight hotel at Chengdu Tianfu International AirportJ.Building Structure,2023,53(6):114-123.Analysis on key technology of vibration isolation structure of passenger overnight hotel at Chengdu Tianfu International Airport WU Yage,AN Yongli,ZHANG Weiren,AN Dongya(East China Architectural Design&Research Institute Co.,Ltd.,Shanghai 200011,China)Abstract:Chengdu Tianfu International Airport passenger overnight hotel is very rare in China which was designed and built directly above the subway and terminal highway tunnel with vibration isolation technology.The surrounding site conditions are complex.Firstly,the selection of vibration isolation scheme was introduced.Secondly,the influence of vibration isolation support on the dynamic characteristics and seismic performance of the main building structure and podium structure was analyzed,as well as the key technical problems such as the differential settlement of the cross-area supports of the main building.Finally,the special analysis on key components was conducted on large-span aerial suspension corridor,cross-layer transfer column,V-shaped support column and transfer roof plate of tunnel.Seismic strengthening measures and performance-based seismic design were adopted in structural design.The analysis results show that,under the premise of meeting the vibration comfort requirements,the selection of vibration isolation scheme is economical and reasonable,and the structure has good seismic performance,which provides a meaningful reference for the design of hotel property above the subway.Keywords:Chengdu Tianfu International Airport;building above the subway;foundation vibration isolation;spring vibration isolator;viscous damper;suspension structure;cross-layer transfer column;differential settlement 1工程概况 成都天府国际机场旅客过夜用房是国内罕见的采取隔振技术设计建造的地铁上盖酒店。项目位于天府国际机场一期工程航站区南北轴线上,北侧贴临航站区 GTC,其余三边为航站区地面环道和航站楼出发层高架道路,总体建筑效果图如图 1 所示。沿南北中轴下方有两条快速地铁线及航站区下穿公路隧道;场地北侧下方约 10m 深处,还有航站楼地下行李管廊穿越,如图 2 所示,场地条件十分复杂。过夜用房项目由一座高星级(五星)酒店和一座次高星级(经济型)酒店构成,总建筑面积约13.2 万 m2,主楼地上建筑 9 层,结构 10 层(首层与2 层间有 1 层设备夹层),地下 1 层,总建筑高度44.55m,建筑剖面如图 3 所示。酒店高层客房主楼第 53 卷 第 6 期吴亚舸,等.成都天府国际机场旅客过夜用房隔振结构关键技术分析图 1 建筑效果图图 2 地下 1 层平面布置(隧道顶板区域上设隔振转换层)图 3 建筑剖面图分列两侧,围合的中间部分为 2 层中式裙房(局部 3层),布置有多功能厅、宴会厅、接待大堂,酒店后勤等公共服务区,GTC 通道可以直达机场航站楼,如图 1、图 4 所示。图 4 2 层平面布置图 5 抗震单元分区及隔振器布置区域2结构体系及隔振方案 酒店主楼分为北侧高星级酒店(主楼 1#)和南侧次高星级酒店(主楼 2#)两部分,采用混凝土框剪结构,屋面设钢结构飘顶。采用框剪结构是充分考虑到结构平面呈弧形,易扭转,需利用楼梯、电梯间布置剪力墙以增加结构的抗扭刚度,并改善主楼下因局部设置隔振器造成的抗侧、抗扭刚度损失。主楼围合的圆形裙房采用框架结构,设两道防震缝将上部结构分为三个单元:后勤单元(裙房左单元)、公共服务单元(裙房中单元)和 GTC 通廊单元(裙房右单元)。两侧主楼各设一层地下室,地面以上增设一道防震缝,将上部结构各自分为两个抗震单元:1#左单元、1#右单元、2#左单元、2#右单元,如图5(a)所示。地下室结构不设缝,地下室外墙与隧道侧墙间距 2m,采用中粗砂回填,在保证地下结构侧限的同时起到隔振沟的屏障作用。地下室顶板采用钢筋混凝土现浇梁板结构,基础采用独立基础+防水板,局部设桩基承台。受制于场地条件,拟建酒店下方为地铁轨交和机场下穿公路隧道,酒店竖向结构不可避免地落于地铁站厅层或下穿公路隧道结构顶板上。对于酒店主楼:建筑平面呈弧形,上部结构柱网与隧道斜向相交,部分竖向构件需利用隧道顶板进行结构转换,并以隧道侧墙作为转换结构的竖向支承。对于酒店裙房:则利用地铁站厅层结构柱升至裙房上部,减少结构转换。基础隔振是目前广泛采用的结构振动控制策略之一,通过在建筑物的上部结构和基础之间放置钢弹簧隔振器或者减隔振垫从而隔离大地传播的振动1。基础隔振的减振原理是降低结构的固有频率或增大结构的阻尼。隔振弹簧的固有频率较低,目前用于建筑物隔振的弹簧刚度取值满足:设置隔振弹簧后系统的固有频率为 35Hz。地铁511建 筑 结 构2023 年引发的振动卓越频率一般在 10Hz 以上,其中 2080Hz 的振动能量较大,公路车辆的振动能量一般在 1030Hz 范围,因此钢弹簧隔振系统的减振效率较高。本工程为酒店物业,直接建造在地铁、下穿公路隧道上方;为尽可能减小隧道内机车行驶振动的影响,改善舒适度的同时兼顾造价成本,设计采用综合隔振方案如下:(1)在地铁站台区 1 000m 范围内(涵盖整个酒店场地范围)采用钢弹簧浮置板道床隔振技术,减小振动源能量输入,称为主动隔振措施。该部分已由地铁公司完成。(2)酒店客房主楼采取局部浮筑的被动隔振措施。对于主楼与下穿公路或地铁隧道顶板重叠区域(图 5(b),凡落于该区域的竖向构件(柱、墙)底部均设置钢弹簧隔振器,上部楼层支撑在这些隔振器上,从而截断下方竖向高频振动波在现浇混凝土结构中的传导,减小地铁及穿场公路振动对酒店的影响。(3)图 5(b)主楼粉色阴影范围以外设一层地下室,上部结构仍采用传统现浇钢筋混凝土与地下室结构相连,但在地下室侧墙外及防水板底部均设挤塑板软垫层,独立基础下设聚氨酯减隔振垫,作为辅助隔振措施。酒店主楼综合隔振措施示意如图 6 所示。(4)酒店裙房中单元(图 5(b)黄色部分)集中了酒店接待、宴会厅等对振动敏感的公共服务功能,故采取建筑整体浮筑的被动隔振方案,该结构单元首层板与地铁隧道顶板间的柱底全部设置钢弹簧隔振器。酒店后勤区(裙房左单元)、GTC 通廊(裙房右单元)对振动舒适度要求不高,不设隔振器。各单体隔振器布置情况见表 1 及图 5(b)。表 1 各抗震单元隔振器设置情况抗震单元建筑功能多/高层是否设隔振器1#左单元高星级酒店客房高层部分设置1#右单元高星级酒店客房高层部分设置2#左单元次高星级酒店客房高层部分设置2#右单元次高星级酒店客房高层部分设置裙房左单元酒店裙房(后勤区)多层不设置裙房中单元酒店裙房(接待、宴会区)多层全部设置裙房右单元酒店裙房(GTC 通廊)多层不设置根据隔振方案,设计单位委托华建集团上海地下空间与工程设计研究院,业主方委托西南交通大学分别对建筑环境隔振进行了专项评估和分析2。城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准(JGJ/T 170图 6 酒店主楼综合隔振措施示意图2009)3对 1 类场所居住区的振动限值设定为昼间 65dB、夜间 62dB,故本酒店对采取隔振措施后的减振目标设定也同上。主楼-土体-隧道耦合系统有限元模型见图 7,以酒店 1#楼 4 层位置 1、位置 2 响应点为例,在采用隔振措施前后的分频 Z振级见图 8。通过评估报告的三维实体有限元数值模拟得出如下结论2:1)不采取隔振措施时主楼多数客房响应点的振动不能满足城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准(JGJ/T 1702009)3昼间 65dB、夜间62dB 的限值要求;2)基础隔振使得主楼客房各响应