杭州地铁七堡车辆段上盖平台结构设计有关问题探讨.docx
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杭州地铁七堡车辆段上盖平台结构设计有关问题探讨
杭州地铁七堡车辆段上盖平台结构设计有关问题探讨
摘要：
杭州地铁七堡车辆段拟在运用库及道岔咽喉区进行上盖物业开发,上盖物业拟建多栋多层住宅及公建设施。
本文探讨了车辆段上盖平台在结构设计中应注意的问题。
关键词:
车辆段;上盖平台;结构;限界;设计;探讨
引言
随着城市土地资源日益紧俏,综合利用土地、提高土地的利用效率,日益成为城市地铁建设者重点关注的问题。
地铁车辆段由于占地面积较大,利用上部空间进行物业开发,结合规划开发成住宅及公建设施,可充分开发商业利用价值。
1工程概况
正在规划设计中的杭州地铁1号线七堡车辆段位于杭州市东部江干区,被沪杭甬高速公路、德胜路、地铁1号线正线所包围的三角地块内。
车辆段西北毗邻备塘河及备塘路,东靠德胜路,南侧紧邻地铁1号线建华站。
规划的上盖物业开发分两期进行,一期范围为1号线运用库顶及道岔咽喉区,上盖平台东西长588m,南北宽,上盖平台的面积为92180m2。
平台为两层纯框架结构,首层为车辆段运用库,层高;平台为设备管道层和停车库,二层层高,转换梁全部上翻;平台顶面距地面,物业主要以6+1层的住宅小区及配套公建设施为主。
2结构设计中的有关问题
平台的结构形式的选择
本工程的上盖拟开发的物业大多为小开间轴线布置的住宅,柱网及开间尺寸大部分为～×～6m,而下部是柱网较大的厂房,柱网尺寸为×12m～18m。
在结构设计中,由于上盖物业与下层厂房的柱网不能对齐,上部楼层的竖向构件不能直接连续贯通落地,需要在结构改变的位置布置水平转换构件即转换层来完成对上、下不同柱网,不同开间的结构转换,并合理解决竖向结构的突变性转化。
杭州地区属于6度抗震设防,按《高层建筑混凝土结构技术规程》,转换构件可采用厚板转换、桁架式转换、梁式转换等,对上述三种转换结构形式进行比较如下:
厚板转换方案
上、下不同柱网是通过厚度大约2500mm的厚板对其进行转换。
优点:
厚板上部物业的结构的柱网布置比较灵活,受下部厂房柱网布置的限制较小,便于业主根据开发当期市场需求,改变户型。
缺点:
在设计中需要考虑厚板的抗剪和抗冲切能力,厚板的截面高度往往很大,一方面导致自重太重,增加了对下部柱的强度设计要求,另一方面,混凝土的用量也很大,也增加了混凝土的施工难度;从受力分析上来看,由于厚板层刚度太大,而相邻的上、下层结构显得刚度太小,容易产生底部变形集中,对抗震设计十分不利;传力途径不太明确,受力也不清楚,构造上需要加强柱与柱之间的配筋,工程造价高。
桁架转换层方案
桁架转换层方案优点是:
受力合理明确,构造简单,自重较轻,材料节省,能适应较大跨度的转换。
缺点:
节点设计较为复杂,造价比较高。
相比较,桁架转换层的方案比较适合于上盖物业层数较多,而下部的转换梁尺寸又很受限的情况。
在本工程中应用,显得不够经济。
梁式转换方案
上、下柱网通过设置转换大梁进行转换。
优点:
荷载传力途径采用柱→转换梁→柱的形式,传递途径非常清楚,结构的受力情况明确,便于工程计算、分析和设计;在本工程中,可采用纵、横向主、次梁进行上、下层荷载传递。
通过初算,可以将梁、板、柱的尺寸控制在较小的范围,节省材料和造价,较为经济。
缺点:
转换层上部的柱网布置不灵活,上部住宅设计时的进深宜与下部厂房的柱网尽量一致,并布置在与下部对应的一个跨内,以减少转换大梁的数量,才能达到尽量节省投资的目的。
由于平台上、下层均采取框架结构,对比几种转换层的结构形式,在本工程中采用梁式转换结构。
上盖平台的柱网布置原则
运用库内的柱网布置
运用库内的柱网布置主要应根据检修工艺要求、线路平面、信号及限界的要求,还需结合柱底轴力与基础设计的具体情况,并应同时考虑转换层受力的合理性,综合各方面因素来确定既可靠又经济合理的跨度。
本工程中运用库由月检库、停车列检库、镟轮库、洗车机库、辅助办公房屋组成,其核心是确定月检库、停车列检库的跨度问题。
本工程车辆采用B型车,车体宽度为m,《地铁设计规范》第条关于车库最小尺寸的规定如表1:
二线停车列检库的跨度为:
（/2++B/2）×2+×1=（+B）m其中,B为柱的宽度。
本工程的停车、列检库均为两线库,线路中心到柱中心线的距离为m;由表1可见,车体与柱边通道宽度最小尺寸为,线间距为,两柱之间的跨度为12m,由此框架柱考虑限界要求,其垂直于线路方向的最大尺寸B=12m-=（详见图1）。
出入段咽喉区的柱网布置
出入段咽喉区的柱网应随线路限界布置。
由于此处的线路特点,很难取得整齐的柱网,将停车列检库垂直于线路方向的轴线向咽喉区延伸,平行于线路方向的柱网轴线沿线路方向弯曲成弯曲的轴线,已使得至少有一个方向柱网是规则的。
在柱网布置上首先应考虑地铁限界的要求,根据《地铁限界标准》中有关B型车曲线加宽的有关规定计算,咽喉区曲线加宽量取,建筑限界为,柱垂直于线路方向的尺寸为,故能布置框架柱的两线之间最小线间距应为++×2=;其次,柱网布置上还需考虑道岔处信号转辙机布置要求,针对岔尖部位的一定范围内,道岔转辙机局部加宽限界,结构柱网既不能侵入此限界,也不能影响车辆了望要求。
上盖平台楼盖的结构形式
针对本工程柱网尺寸两个方向不一样的特点（为主,短跨与长跨之比）,采用主次梁结构体系最能适合,其优点是:
楼盖混凝土的平均折算厚度最小,结构自重最轻;开间大,柱网尺寸可达（9m￣12m）×（12m￣18m）,当在一个方向具有抗弯和抗扭刚度都很大的边支承时,其正交方向跨度甚至可以做到21m以上;承载能力大,活荷载可达10￣20kN/m2,甚至更大;对结构整体刚度的贡献比平板体系和双向密肋楼盖体系大。
上盖平台结构变形缝的设置
运用库的上盖平台采用框架结构:
上盖平台的长、宽均超长,在建筑允许的情况下,结合下部车辆段使用功能和上部物业开发的布置,每隔80m左右设置伸缩缝,将结构划分为若干区块。
伸缩缝主要沿垂直于线路方向设置,咽喉区处平行于线路方向设置变形缝较困难,因此,超长现象不可避免,结构设计中还需采取相应的措施。
针对超长结构会由于混凝土收缩、温度应力等在结构中产生较大的裂缝,在结构设计中采取设置若干后浇带的方法,防止裂缝的大面积开展。
在施工期间将结构分为40m左右的区域,待大部分混凝土收缩完成后（约两个月）,再将后浇带封闭,并在结构受力允许的情况下采用强度等级相对低的混凝土,以减少混凝土的收缩量。
同时,对施工过程中混凝土的养护、拆模时间等均作详细的要求;在结构配筋上适当增加通长钢筋,尽量采用直径细、间距密的布筋方法,以减少可能出现的温度、收缩裂缝宽度,必要时亦可结合采用预应力结构来减小裂缝出现的数量和宽度。
上盖平台物业开发布置原则
平台以下的咽喉区柱网布置不规则,局部柱网受线路限界的限制,跨度较大。
同时由于线路弯曲,列车进出频繁,轨道摩擦的噪音及振动均较大,因此,此处平台上部不宜开发居住建筑,宜作为平台上的小区绿地或布置低矮的配套建筑,在跨度较大部位,宜在平台上设置较大的天窗。
不但解决了结构布置的困难,也改善了下部车辆段的采光和通风条件。
杭州为6度抗震设防区（设计基本地震加速度为）,按规范要求,框架结构的限制高度为60m,但是由于本工程的特殊性,底部车辆段层高较大,上部住宅框架大部分柱均不能直接落地,需要转换,结构竖向刚度变化较大,如果结构高度过大,不但对结构抗震不利,也同时会增加基础的负担、转换大梁的截面尺寸及配筋,使得底部框架、上部框架的设计较为困难,也会使结构不适用、不经济。
结合该地区航空限高45m的规划要求,本工程上部物业结构层数（平台以上开发）定为6层,结构总高度（包括平台两层）不大于45m。
上盖平台柱网尺寸为×,上部住宅设计时的进深宜与下部12m一致,并布置在与下部对应的一个跨内（即12m内）,主要是减少转换大梁的数量,达到尽量节省的目的。
3结语
车辆段的上盖物业平台属于带转换层的多塔楼结构,其结构设计中需要考虑诸多的因素,最重要的是选择合理的结构型式及布置柱网。
通过对上述问题的分析,可以初步解决大面积上盖平台的设计。
参考文献:
[1]CJJ96-2003,地铁限界标准[S].
GB50157-2003,地铁设计规范[S].
JGJ3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:
中国建筑工业出版社,2002.
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