一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法与流程

1.本发明涉及建筑隔震技术领域，更具体的说是涉及一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法。


背景技术：

2.地铁车辆基地上盖开发是在tod(以公共交通为导向的城市发展模式)和城市化进程逐步加深的背景下诞生的。车辆基地是轨道交通系统中用于地铁停放和检修的必要设施，通常占地面积为20万～30万平方米。通过上盖物业开发有利于充分利用场站空间资源和交通枢纽附带的商业价值，实现城市土地的多元化利用和功能升级。
3.由于地铁车辆基地停放、检修列车的功能需要，盖下结构通常采用大层高、大跨度的框架结构设计，其层高普遍达到10m以上。而住宅作为地铁车辆基地上盖开发的常见业态，层高仅为3m左右。因此地铁车辆基地上盖整体结构具有显著的竖向刚度突变的特点。其次，由于地铁车辆基地中轨道、行车、检修等功能限制，导致上部物业开发的竖向构件通常无法直接落地，这也增加了此类结构的设计难度。
4.近年来，隔震技术在国内兴起，为地铁车辆基地上盖结构设计提供了新思路。通过隔震层的设置，一方面降低了结构地震响应，降低了盖上结构的抗震性能需求；另一方面，隔震层可以作为转换层实现盖上结构的灵活布置，解决了盖上结构竖向构件转换困难的问题。目前工程中采用隔震方案的地铁车辆基地上盖结构，主要有15米层单体隔震、9米层单体隔震和9m层整体隔震三种细分的结构方案。
5.目前隔震方案比选阶段减震效果计算采用的是精细化建筑模型。这类模型计算精度高，但耗时长且参数修改较为复杂，难以适用于地铁上盖开发前期阶段各类方案比选和参数调整需求。因此，亟需一种可以在方案比选阶段大量且快速计算结构方案减震效果的分析方法。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，可以解决目前地铁上盖开发前期方案比选阶段结构计算耗时耗力的问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，包括以下步骤：
9.s1：获取地铁上盖隔震框架结构的基本设计信息和几何信息；
10.s2：根据所述基本设计信息和几何信息，基于第一预设规则建立非隔震结构简化数值模型；
11.s3：根据所述地铁上盖隔震框架结构的类型，在所述非隔震结构简化数值模型的基础上由第二预设规则建立隔震结构简化数值模型；
12.s4：对所述隔震结构简化数值模型开展分析计算，通过后处理得到方案比选所需结果。
13.在一个实施例中，所述步骤s1中：
14.所述地铁上盖隔震框架结构的基本设计信息，包括：抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、隔震层铅芯支座比例和结构附加阻尼比；
15.所述地铁上盖隔震框架结构的结构几何信息，包括：结构总层数、盖上结构单层面积和盖下结构单层面积。
16.在一个实施例中，所述步骤s2具体包括：
17.s21：由盖上和盖下框架结构的建筑功能，得到结构单位面积质量；
18.s22：根据所述结构单位面积质量和结构单层面积，计算得到结构各层质量；
19.s23：由结构总层数根据经验公式计算结构基本周期；
20.s24：由所述结构基本周期，根据结构各层质量和刚度均匀分布假定采用特征值分析法，计算得到结构层间初始刚度；
21.s25：由所述结构层间初始刚度根据割线刚度折减系数得到结构层间屈服后刚度；
22.s26：由结构的抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、结构总层数、结构各层质量参数根据底部剪力法计算各层设计水平地震作用数据；
23.s27：由所述结构设计水平地震作用数据，根据屈服超强系数经验值得到结构各层水平屈服承载力；
24.s28：由所述结构各层水平屈服承载力，根据峰值超强系数经验值得到结构各层水平峰值承载力；
25.s29：由结构极限层间位移角，得到结构极限层间位移；
26.s210：由所述结构各层质量、结构层间初始刚度、结构层间屈服后刚度、结构各层水平屈服承载力、结构各层水平峰值承载力和极限层间位移组装得到非隔震结构的简化数值模型。
27.在一个实施例中，所述步骤s3具体包括：
28.s31：由非隔震结构各层质量，根据隔震方案类型的不同计算隔震结构中隔震层以上总重力荷载；
29.s32：根据所述隔震层以上总重力荷载和设定的隔震支座平均面压，计算隔震支座总数量；
30.s33：由所述隔震支座总数量根据所选择的设计方法，计算隔震层中铅芯橡胶支座数量和天然橡胶支座数量；
31.s34：由所述铅芯橡胶支座数量和天然橡胶支座数量，计算得到隔震层力学模型；
32.s35：由所述非隔震结构的简化数值模型和所述隔震层力学模型，根据隔震方案类型的不同组装得到隔震结构的简化数值模型。
33.在一个实施例中，所述设计方法包括：
34.1)直接设定铅芯橡胶支座数量比例的设计法；
35.2)使铅芯橡胶支座屈服力满足抗风需求的风荷载控制设计法；
36.3)使隔震层支座最大位移尽可能达到位移限值，以使减震效果最好的位移控制设计法。
37.在一个实施例中，直接设定铅芯橡胶支座数量比例的设计法；包括：
38.(1)直接设定隔震层中铅芯橡胶支座数量占总隔震支座数量的比例；
39.(2)根据隔震支座总数量和铅芯橡胶支座比例，计算铅芯橡胶支座的数量；
40.(3)根据隔震支座总数量和铅芯橡胶支座数量，计算天然橡胶支座数量。
41.在一个实施例中，使铅芯橡胶支座屈服力满足抗风需求的风荷载控制设计法；包括：
42.(1)根据地面粗糙度类别、基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数、风振系数、结构楼层数、楼层层高和结构宽度，计算结构隔震层受到的总水平风荷载；
43.(2)由所述结构隔震层受到的总水平风荷载，根据抗力大于效应原则确定隔震层屈服力；
44.(3)由所述隔震层屈服力，根据铅芯橡胶支座力学性能经验公式计算铅芯橡胶支座数量；
45.(4)根据隔震支座总数量和铅芯橡胶支座数量，计算天然橡胶支座数量。
46.在一个实施例中，使隔震层支座最大位移尽可能达到位移限值，以使减震效果最好的位移控制设计法；包括：
47.(1)由指定的隔震支座属性计算隔震支座水平变形限值，满足：隔震支座水平变形限值为隔震支座直径的0.55倍和各层橡胶厚度之和的3.0倍两者之间的较小值；
48.(2)指定一个初始的铅芯橡胶支座比例，得到铅芯橡胶支座和天然橡胶支座数量；
49.(3)由铅芯橡胶支座数量和天然橡胶支座数量，根据隔震支座力学性能经验公式计算得到隔震层力学模型；
50.(4)由隔震层力学模型和非隔震结构简化数值模型组装得到隔震结构简化数值模型；
51.(5)由隔震结构简化数值模型通过弹塑性时程分析得到隔震层层间位移包络值；
52.(6)计算隔震层层间位移包络值与隔震支座水平变形限值间的相对误差，当相对误差大于预设值且隔震层层间位移包络值偏大时返回步骤(2)并调大铅芯橡胶比例；当相对误差大于预设值且隔震层层间位移包络值偏小时返回步骤(2)并调小铅芯橡胶比例；当相对误差小于预设值时采用当前隔震层参数。
53.在一个实施例中，所述步骤s4包括：
54.s41：由所述抗震设防烈度，根据规范确定时程分析加速度幅值；
55.s42：由所述设计地震分组和场地类别，根据规范确定场地特征周期；
56.s43：根据所述场地特征周期，确定对应的时程分析地震波组；
57.s44：根据所述时程分析加速度幅值，对所述地震波组的加速度时程进行调幅，组合得到不同的加载工况；
58.s45：根据所述加载工况，由非隔震和隔震结构的简化数值模型，采用非线性时程分析算法，得到结构的加速度、速度、位移时程结果；
59.s46：由所述加速度、速度和位移时程结果，通过数据处理得到结构层剪力和层间位移角包络值均值；
60.s47：由隔震结构和非隔震结构层剪力和层间位移角包络值均值，计算得到隔震结构减震系数。
61.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，可以在保证对结构层剪力、层位移角、减震系数等关键整体指标
计算精度的基础上极大地缩短了计算时长，降低了结构模型的修改难度，减少了前期结构方案比选工作量，提高了工作效率，有助于地铁上盖开发项目的推广，经济效益和社会效益突出。
附图说明
62.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
63.图1是本发明提供的总流程示意图。
64.图2是本发明提供的不同结构方案的简化数值模型示意图。
65.图3是本发明中提供的非隔震结构简化数值模型模块操作流程示意图。
66.图4是本发明中提供的隔震结构简化数值模型模块操作流程示意图。
67.图5是本发明中提供的模型计算和后处理模块操作流程示意图。
68.图6是实施例结构单体示意图。
69.图7是实施例与sausage基底剪力时程对比结果。
70.图8是实施例与sausage层剪力对比结果。
71.图9是实施例与sausage层间位移角对比结果。
具体实施方式
72.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。
73.本发明实施例公开了一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，包括以下步骤：
74.s1：获取地铁上盖隔震框架结构的基本设计信息和几何信息；
75.s2：根据所述基本设计信息和几何信息，基于第一预设规则建立非隔震结构简化数值模型；
76.s3：根据所述地铁上盖隔震框架结构的类型，在所述非隔震结构简化数值模型的基础上由第二预设规则建立隔震结构简化数值模型；
77.s4：对所述隔震结构简化数值模型开展分析计算，通过后处理得到方案比选所需结果。
78.其原理如图1所示，首先，通过计算机系统获取输入的结构基本设计参数和几何信息参数，然后转化为结构简化计算模型的非隔震结构简化模型，再根据选择的隔震方案设计隔震层参数，并组装为隔震结构简化计算模型的隔震结构简化模型，最后对隔震结构简化数值模型开展模态和弹塑性时程分析，通过后处理得到方案比选所需结果。
79.本实施例中，该分析方法可以在保证对结构层剪力、层位移角、减震系数等关键整体指标计算精度的基础上极大地缩短了计算时长，降低了结构模型的修改难度，减少了前期结构方案比选工作量，提高了工作效率，有助于地铁上盖开发项目的推广，经济效益和社
会效益突出。
80.下面分别对上述各个步骤进行详细的说明：
81.步骤s1中，地铁上盖隔震框架结构的基本设计信息，包括：抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、隔震层铅芯支座比例和结构附加阻尼比；
82.地铁上盖隔震框架结构的结构几何信息，包括：结构总层数、盖上结构单层面积和盖下结构单层面积。
83.步骤s2中，具体包括：
84.s21：由盖上和盖下框架结构的建筑功能，根据对应数值得到结构单位面积质量；如表1所示，建筑功能与单位面积质量的对应表：
85.表1地铁上盖框架结构单位面积质量取值
86.楼层取值/(kg/m2)盖上一般框架1800盖下框架3500框支转换隔震层3000厚板转换隔震层6000
87.s22：根据所述结构单位面积质量和结构单层面积，计算得到结构各层质量；
88.s23：由结构层数根据经验公式计算结构基本周期；而对于结构基本周期，学界有不同的经验公式；本实施例中，比如采用的经验公式为：
89.对于盖上框架结构：
90.t1＝0.122n+0.181(t1为基本周期，n为层数)
91.对于盖下框架结构：
92.t1＝0.369n-0.104,n《＝2(t1为基本周期，n为层数)
93.由此可得结构基本周期。
94.s24：由所述结构基本周期，根据结构各层质量和刚度均匀分布假定采用特征值分析法，计算得到结构层间初始刚度；
95.具体地，根据框架结构层质量m和层初始刚度k0沿高度均匀分布的假定，可以构造结构的刚度矩阵k和质量矩阵m：
[0096][0097]
式中，a表示系数矩阵；
[0098]
[0099]
i表示单位矩阵；
[0100]
构建结构体系的频率方程：
[0101]
||k-ω2m||＝0
ꢀꢀꢀ
(3)
[0102]
式中，ω表示结构圆频率向量；
[0103]
求解上述方程的一阶特征向量，得到结构的估算一阶振型向量φ1；
[0104]
结构一阶圆频率与结构基本周期和结构质量矩阵及刚度矩阵有如下关系：
[0105][0106]
(4)式中，t1表示基本周期，上标t表示向量转置。
[0107]
整理后即可得到结构初始刚度估算公式：
[0108][0109]
s25：由所述结构层间初始刚度根据经验数值得到结构层间屈服后刚度；此处的经验数值为割线刚度折减系数，即屈服后刚度与屈服前刚度的比值，取值一般为0.35。
[0110]
s26：由结构的抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、结构总层数、结构各层质量参数根据底部剪力法计算各层设计水平地震作用数据；
[0111]
基底剪力法基本计算过程如下：
[0112]
1.根据抗震设防烈度确定地震影响系数最大值；
[0113]
2.根据设计地震分组、场地类别确定场地特征周期；
[0114]
3.由地震影响系数最大值、场地特征周期、结构阻尼比根据《建筑抗震设计规范》确定地震影响系数曲线；
[0115]
4.由结构基本周期、结构等效总重力荷载根据地震影响系数曲线确定结构总水平地震作用标准值；
[0116]
5.由结构各楼层的质量和高度根据结构总水平地震作用标准值确定各楼层的水平地震作用；
[0117]
s27：由所述结构设计水平地震作用数据，根据屈服超强系数经验值得到结构各层水平屈服承载力；屈服超强系数经验值定义为结构某层屈服力与该层设计地震作用的比值，学界相关研究中屈服超强系数通常取为1.1。
[0118]
s28：由所述结构各层水平屈服承载力，根据峰值超强系数经验值得到结构各层水平峰值承载力；
[0119]
峰值超强系数定义为结构某层峰值承载力与该层屈服承载力的比值。根据结构设计条件的差异，该值可能在1.5～5.5之间浮动。
[0120]
s29：由规范给定的或由经验值得到的结构极限层间位移角，得到结构极限层间位移；《建筑抗震设计规范》中给出了框架结构弹塑性层间位移角极限值，即为规范给定值；不过研究表明实际框架结构弹塑性层间位移角极限值要大于规范给定值，在具体场景中也给出了框架结构真实的弹塑性层间位移角极限值，此为经验值。
[0121]
s210：由所述结构各层质量、结构层间初始刚度、结构层间屈服后刚度、结构各层水平屈服承载力、结构各层水平峰值承载力和极限层间位移组装得到非隔震结构的简化数
值模型。
[0122]
其中，地铁上盖隔震框架结构的类型，包括多种情况，如图2所示，具有四种方案：a抗震结构方案，无隔震层；b为15m层间单体隔震方案；c为9m层间单体隔震方案；d为9m层间整体隔震方案。
[0123]
如图3所示构建非隔震结构简化数值模型的原理，由盖上和盖下框架结构的建筑功能(比如图2b-图2d所示)，得到结构单位面积质量；根据结构单位面积质量和结构单层面积计算得到结构各层质量；由结构总层数根据经验公式计算结构基本周期(步骤s23)，根据结构基本周期程序采用特征值分析法计算得到结构层间初始刚度(步骤s24)，由结构层间初始刚度根据结构类型确定结构屈服后刚度；由结构的抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、结构总层数、结构各层质量等参数根据底部剪力法计算各层设计水平地震作用(步骤s26)，由设计水平地震作用根据屈服超强系数、峰值超强系数经验值计算各层水平屈服力和极限承载力，由结构总层数确定结构层位移角极限值，由结构层间初始刚度、屈服后刚度、各层水平屈服力和极限承载力、结构层位移角极限值确定结构层间恢复力模型，从而确定非隔震结构的计算模型。
[0124]
步骤s3具体包括：
[0125]
s31：由非隔震结构各层质量，根据隔震方案类型的不同计算隔震结构中隔震层以上总重力荷载；
[0126]
s32：根据所述隔震层以上总重力荷载和设定的隔震支座平均面压，计算隔震支座总数量；
[0127]
s33：由所述隔震支座总数量根据所选择的设计方法，计算隔震层中铅芯橡胶支座数量和天然橡胶支座数量；
[0128]
s34：由所述铅芯橡胶支座数量和天然橡胶支座数量，根据隔震支座力学性能经验公式计算得到隔震层力学模型；
[0129]
天然橡胶支座水平刚度k
lnr
(kn/m)与支座面积a(m2)的关系如下：
[0130]klnr
＝960a+880
ꢀꢀꢀ
(6)
[0131]
铅芯橡胶支座屈服前水平刚度k
lrb,0
(kn/m)、屈服后刚度k
lrb,1
(kn/m)、屈服力qy(kn)与支座面积a(m2)的关系如下：
[0132]klrb，0
＝13320a+10250
ꢀꢀꢀ
(7)
[0133]klrb，1
＝k
lrb，0
/13
ꢀꢀꢀ
(9)
[0134]
qy＝193.18a+11.98
ꢀꢀꢀ
(10)
[0135]
s35：由所述非隔震结构的简化数值模型和所述隔震层力学模型，根据隔震方案类型的不同组装得到隔震结构的简化数值模型。
[0136]
如图4所示，由非隔震结构楼层质量，根据所选择的结构方案类型所对应的计算规则，确定隔震层以上结构总重力荷载；比如，选择方案是15m单体隔震、9m单体隔震或9m整体隔震等；由定义的结构隔震方案类型确定隔震层以上结构总重力荷载，由结构总重力荷载根据指定的隔震支座平均面压确定隔震层支座总数，由隔震层支座总数根据不同的设计规则确定隔震层铅芯橡胶支座和天然橡胶支座的数量，由铅芯橡胶支座和天然橡胶支座的数量根据其对应的力学性能经验公式和并联原则组装得到隔震层整体恢复力模型，由隔震层整体恢复力模型和非隔震结构的简化数值模型根据定义的结构隔震方案类型组装得到隔
震结构的简化数值模型。
[0137]
进一步地，隔震结构简化模型建模模块中隔震支座设计规则如下：隔震支座设计规则分为直接指定设计、风荷载控制设计和位移控制设计三种。
[0138]
其一：直接指定设计的隔震支座设计规则如下：指定铅芯橡胶支座数量占隔震支座总数量的比例，根据铅芯橡胶支座数量比例和隔震层支座总数计算铅芯橡胶支座数量，由隔震层支座总数和铅芯橡胶支座的数量确定天然橡胶支座数量。
[0139]
其二：风荷载控制设计的隔震支座设计规则如下：根据结构楼层数、楼层层高、结构宽度、地面粗糙度类别、基本风压、风压高度变化系数、风荷载体系系数、风振系数确定结构隔震层水平风荷载，根据结构隔震层水平风荷载确定铅芯橡胶支座总屈服力，由铅芯橡胶支座总屈服力和单个铅芯橡胶支座性能经验公式确定铅芯橡胶支座的数量，由隔震层支座总数和铅芯橡胶支座的数量确定天然橡胶支座数量。
[0140]
其三：位移控制设计的隔震支座设计规则如下：由选择的橡胶支座参数根据规范要求确定橡胶支座变形限值，指定铅芯橡胶支座数量比的初始值并根据前述规则得到隔震层整体恢复力模型的初始值，由非隔震结构的简化数值模型和隔震层整体恢复力模型计算得到隔震层位移，判断隔震层位移与变形限值的比值是否相等：当实际位移与限值相比偏大时，调大铅芯橡胶支座数量比并重新计算；当实际位移与限值相比偏小时，调小铅芯橡胶支座数量比并重新计算；当实际位移与限值比例近似相等时结束迭代，当前隔震层中铅芯橡胶支座和天然橡胶支座的数量即为最终结果。
[0141]
步骤s4具体包括：
[0142]
s41：由所述抗震设防烈度，根据规范确定时程分析加速度幅值；此处规范为《建筑抗震设计规范》，简称为《抗规》。
[0143]
s42：由所述设计地震分组和场地类别，根据规范确定场地特征周期；
[0144]
s43：根据所述场地特征周期，确定对应的时程分析地震波组；
[0145]
s44：根据所述时程分析加速度幅值，对所述地震波组的加速度时程进行调幅，组合得到不同的加载工况；
[0146]
s45：根据所述加载工况，由非隔震和隔震结构的简化数值模型，采用非线性时程分析算法(newmarkβ法)，得到结构的加速度、速度、位移时程结果；
[0147]
s46：由所述加速度、速度和位移时程结果，通过数据处理得到结构层剪力和层间位移角包络值均值；
[0148]
s47：由隔震结构和非隔震结构层剪力和层间位移角包络值均值，计算得到隔震结构减震系数。
[0149]
如图5所示，根据结构抗震设防烈度确定时程分析加速度幅值，根据结构设计地震分组和场地类别确定场地特征周期，根据场地特征周期确定时程分析波组，根据时程分析加速度幅值对时程分析波组进行调幅得到加载工况；由非隔震和隔震结构的简化数值模型根据加载工况计算得到非线性时程分析结果，由非线性时程分析结果处理得到隔震结构层剪力包络值均值、隔震结构层位移包络值均值和隔震结构减震系数。最后是在“层间位移角包络值均值”和隔震层“位移包络值”均满足规范要求的前提下，根据“减震系数”实现方案比选，“减震系数”越小越优。
[0150]
下面再通过一个具体实施例对本发明的技术方案进行说明：
[0151]
将本发明应用于某地铁上盖隔震框架结构单体计算中，该单体的基本外形如图6所示。该上盖单体为钢筋混凝土框架结构，其基本设计信息为：抗震设防烈度为7度(0.1g)，场地类别为ⅳ类，设防地震分组为第一组，场地特征周期0.65s；基本几何信息为：盖下框架首层、二层层高分别为11、5.95m，单层建筑面积4284m2；盖上框架层高3.3m，单层建筑面积520m2；结构采用9m层间整体隔震方案，隔震支座总数为55个，全部为铅芯橡胶支座。
[0152]
第一步，程序中输入结构基本设计信息、基本几何信息和结构隔震方案类型；选择隔震支座设计方式为直接指定。
[0153]
第二步，程序根据输入数据自动建立隔震结构数值模型，并根据特征周期选择时程分析波组为：lom757x、man1640x，rh1tx、rh4tx、sup728x、sup729x、wes316x。
[0154]
第三步，程序开展模态分析和弹塑性时程分析，并输出结果。
[0155]
第四步，后处理程序读入计算结果，输出为层剪力包络值均值和层位移角包络值均值。
[0156]
为了验证本实施例的计算结果，可采用有限元分析软件sausage对该地铁上盖隔震框架结构单体精细模型开展大震弹塑性时程分析。对比结果如下：
[0157]
(一)周期对比。sausage得到的结构前三阶周期分别为：3.492s、0.876s、0.349s，本实施例得到的结构前三阶周期分别为：3.281s、0.949s、0.380s，实施例结果各阶周期与sausage对应周期比值分别为：0.940、1.083、1.089。
[0158]
(二)时程分析效率对比。sausage中对精细模型开展单条地震波时程分析至少耗时2h，而本实施例中开展单条地震波时程分析仅需4s，极大地提高了分析效率，且能够保证结果精度，如图7所示。
[0159]
(三)层剪力对比。如图8所示，sausage结果中层剪力最大值出现在底层，为57787kn；本实施例中层剪力最大值同样出现在底层，为50324kn；本实施例结果与sausage结果比值为0.87。sausage结果中隔震层剪力为23530kn，本实施例中隔震层剪力为24246kn，本实施例结果与sausage结果比值为1.03。
[0160]
(四)层间位移角对比。如图9所示，sausage结果中层间位移角最大值出现在第4、5层，为1/163；本实施例中层间位移角最大值出现在第4层，为1/145；本实施例结果与sausage结果比值为1.14。
[0161]
以上对比结果表明本发明具有效率高，精度好的特点，说明了本发明的可靠性。
[0162]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0163]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：获取地铁上盖隔震框架结构的基本设计信息和几何信息；s2：根据所述基本设计信息和几何信息，基于第一预设规则建立非隔震结构简化数值模型；s3：根据所述地铁上盖隔震框架结构的类型，在所述非隔震结构简化数值模型的基础上由第二预设规则建立隔震结构简化数值模型；s4：对所述隔震结构简化数值模型开展分析计算，通过后处理得到方案比选所需结果。2.根据权利要求1所述的一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，所述步骤s1中：所述地铁上盖隔震框架结构的基本设计信息，包括：抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、隔震层铅芯支座比例和结构附加阻尼比；所述地铁上盖隔震框架结构的结构几何信息，包括：结构总层数、盖上结构单层面积和盖下结构单层面积。3.根据权利要求2所述的一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：s21：由盖上和盖下框架结构的建筑功能，得到结构单位面积质量；s22：根据所述结构单位面积质量和结构单层面积，计算得到结构各层质量；s23：由结构总层数根据经验公式计算结构基本周期；s24：由所述结构基本周期，根据结构各层质量和刚度均匀分布假定采用特征值分析法，计算得到结构层间初始刚度；s25：由所述结构层间初始刚度根据割线刚度折减系数得到结构层间屈服后刚度；s26：由结构的抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别、结构总层数、结构各层质量参数根据底部剪力法计算各层设计水平地震作用数据；s27：由所述结构设计水平地震作用数据，根据屈服超强系数经验值得到结构各层水平屈服承载力；s28：由所述结构各层水平屈服承载力，根据峰值超强系数经验值得到结构各层水平峰值承载力；s29：由结构极限层间位移角，得到结构极限层间位移；s210：由所述结构各层质量、结构层间初始刚度、结构层间屈服后刚度、结构各层水平屈服承载力、结构各层水平峰值承载力和极限层间位移组装得到非隔震结构的简化数值模型。4.根据权利要求3所述的一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：s31：由非隔震结构各层质量，根据隔震方案类型的不同计算隔震结构中隔震层以上总重力荷载；s32：根据所述隔震层以上总重力荷载和设定的隔震支座平均面压，计算隔震支座总数量；s33：由所述隔震支座总数量根据所选择的设计方法，计算隔震层中铅芯橡胶支座数量和天然橡胶支座数量；
s34：由所述铅芯橡胶支座数量和天然橡胶支座数量，计算得到隔震层力学模型；s35：由所述非隔震结构的简化数值模型和所述隔震层力学模型，根据隔震方案类型的不同组装得到隔震结构的简化数值模型。5.根据权利要求4所述的一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，所述设计方法包括：1)直接设定铅芯橡胶支座数量比例的设计法；2)使铅芯橡胶支座屈服力满足抗风需求的风荷载控制设计法；3)使隔震层支座最大位移尽可能达到位移限值，以使减震效果最好的位移控制设计法。6.根据权利要求5所述的一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，直接设定铅芯橡胶支座数量比例的设计法；包括：(1)直接设定隔震层中铅芯橡胶支座数量占总隔震支座数量的比例；(2)根据隔震支座总数量和铅芯橡胶支座比例，计算铅芯橡胶支座的数量；(3)根据隔震支座总数量和铅芯橡胶支座数量，计算天然橡胶支座数量。7.根据权利要求5所述的一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，使铅芯橡胶支座屈服力满足抗风需求的风荷载控制设计法；包括：(1)根据地面粗糙度类别、基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数、风振系数、结构楼层数、楼层层高和结构宽度，计算结构隔震层受到的总水平风荷载；(2)由所述结构隔震层受到的总水平风荷载，根据抗力大于效应原则确定隔震层屈服力；(3)由所述隔震层屈服力，根据铅芯橡胶支座力学性能经验公式计算铅芯橡胶支座数量；(4)根据隔震支座总数量和铅芯橡胶支座数量，计算天然橡胶支座数量。8.根据权利要求5所述的一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，使隔震层支座最大位移尽可能达到位移限值，以使减震效果最好的位移控制设计法；包括：(1)由指定的隔震支座属性计算隔震支座水平变形限值，满足：隔震支座水平变形限值为隔震支座直径的0.55倍和各层橡胶厚度之和的3.0倍两者之间的较小值；(2)指定一个初始的铅芯橡胶支座比例，得到铅芯橡胶支座和天然橡胶支座数量；(3)由铅芯橡胶支座数量和天然橡胶支座数量，根据隔震支座力学性能经验公式计算得到隔震层力学模型；(4)由隔震层力学模型和非隔震结构简化数值模型组装得到隔震结构简化数值模型；(5)由隔震结构简化数值模型通过弹塑性时程分析得到隔震层层间位移包络值；(6)计算隔震层层间位移包络值与隔震支座水平变形限值间的相对误差，当相对误差大于预设值且隔震层层间位移包络值偏大时返回步骤(2)并调大铅芯橡胶比例；当相对误差大于预设值且隔震层层间位移包络值偏小时返回步骤(2)并调小铅芯橡胶比例；当相对误差小于预设值时采用当前隔震层参数。9.根据权利要求5所述的一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，其特征在于，所述步骤s4包括：s41：由所述抗震设防烈度，根据规范确定时程分析加速度幅值；
s42：由所述设计地震分组和场地类别，根据规范确定场地特征周期；s43：根据所述场地特征周期，确定对应的时程分析地震波组；s44：根据所述时程分析加速度幅值，对所述地震波组的加速度时程进行调幅，组合得到不同的加载工况；s45：根据所述加载工况，由非隔震和隔震结构的简化数值模型，采用非线性时程分析算法，得到结构的加速度、速度、位移时程结果；s46：由所述加速度、速度和位移时程结果，通过数据处理得到结构层剪力和层间位移角包络值均值；s47：由隔震结构和非隔震结构层剪力和层间位移角包络值均值，计算得到隔震结构减震系数。

技术总结
本发明公开了一种地铁上盖隔震框架结构简化分析方法，包括：获取地铁上盖隔震框架结构的基本设计信息和几何信息；根据所述基本设计信息和几何信息，基于第一预设规则建立非隔震结构简化数值模型；根据所述地铁上盖隔震框架结构的类型，在所述非隔震结构简化数值模型的基础上由第二预设规则建立隔震结构简化数值模型；对所述隔震结构简化数值模型开展分析计算，通过后处理得到方案比选所需结果。该分析方法可以在保证对结构层剪力、层位移角、减震系数等关键整体指标计算精度的基础上极大地缩短了计算时长，降低了结构模型的修改难度，减少了前期结构方案比选工作量，提高了工作效率，有助于地铁上盖开发项目的推广，经济效益和社会效益突出。效益和社会效益突出。效益和社会效益突出。


技术研发人员：甘懿德 崔家春 徐继东 顾伟华
受保护的技术使用者：华东建筑设计研究院有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/10/15