杭州地鐵七堡車輛段上蓋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)問題探討

1、<p>　　杭州地鐵七堡車輛段上蓋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)問題探討</p><p>　　摘要: 杭州地鐵七堡車輛段擬在運(yùn)用庫及道岔咽喉區(qū)進(jìn)行上蓋物業(yè)開發(fā), 上蓋物業(yè)擬建多棟多層住宅及公建設(shè)施。本文探討了車輛段上蓋平臺在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 車輛段; 上蓋平臺; 結(jié)構(gòu); 限界; 設(shè)計(jì); 探討</p><p><b>　　引

2、言</b></p><p>　　隨著城市土地資源日益緊俏, 綜合利用土地、提高土地的利用效率, 日益成為城市地鐵建設(shè)者重點(diǎn)關(guān)注的問題。地鐵車輛段由于占地面積較大, 利用上部空間進(jìn)行物業(yè)開發(fā), 結(jié)合規(guī)劃開發(fā)成住宅及公建設(shè)施, 可充分開發(fā)商業(yè)利用價值。</p><p><b>　　1 工程概況</b></p><p>　　正在規(guī)劃設(shè)計(jì)中

3、的杭州地鐵1號線七堡車輛段位于杭州市東部江干區(qū), 被滬杭甬高速公路、德勝路、地鐵1號線正線所包圍的三角地塊內(nèi)。車輛段西北毗鄰備塘河及備塘路, 東靠德勝路, 南側(cè)緊鄰地鐵1號線建華站。規(guī)劃的上蓋物業(yè)開發(fā)分兩期進(jìn)行, 一期范圍為1號線運(yùn)用庫頂及道岔咽喉區(qū), 上蓋平臺東西長588m, 南北寬162.6m, 上蓋平臺的面積為92180m2。</p><p>　　平臺為兩層純框架結(jié)構(gòu), 首層為車輛段運(yùn)用庫, 層高8.4m;

4、 平臺為設(shè)備管道層和停車庫, 二層層高3.0m, 轉(zhuǎn)換梁全部上翻; 平臺頂面距地面11.4m, 物業(yè)主要以6+ 1層的住宅小區(qū)及配套公建設(shè)施為主。</p><p>　　2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有關(guān)問題</p><p>　　2.1 平臺的結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　本工程的上蓋擬開發(fā)的物業(yè)大多為小開間軸線布置的住宅, 柱網(wǎng)及開間尺寸大部分為3.3m～5.4m×

5、;5.1m～6m, 而下部是柱網(wǎng)較大的廠房, 柱網(wǎng)尺寸為8.4m×12m～18m。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 由于上蓋物業(yè)與下層廠房的柱網(wǎng)不能對齊, 上部樓層的豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地, 需要在結(jié)構(gòu)改變的位置布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件即轉(zhuǎn)換層來完成對上、下不同柱網(wǎng), 不同開間的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換, 并合理解決豎向結(jié)構(gòu)的突變性轉(zhuǎn)化。杭州地區(qū)屬于6 度抗震設(shè)防, 按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》, 轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用厚板轉(zhuǎn)換、桁架式轉(zhuǎn)換、梁式轉(zhuǎn)換等, 對上述三種

6、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行比較如下:</p><p>　　2.1.1 厚板轉(zhuǎn)換方案</p><p>　　上、下不同柱網(wǎng)是通過厚度大約2500mm的厚板對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。優(yōu)點(diǎn): 厚板上部物業(yè)的結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置比較靈活, 受下部廠房柱網(wǎng)布置的限制較小, 便于業(yè)主根據(jù)開發(fā)當(dāng)期市場需求, 改變戶型。缺點(diǎn): 在設(shè)計(jì)中需要考慮厚板的抗剪和抗沖切能力, 厚板的截面高度往往很大, 一方面導(dǎo)致自重太重, 增加了對下部柱的強(qiáng)

7、度設(shè)計(jì)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難度; 從受力分析上來看, 由于厚板層剛度太大, 而相鄰的上、下層結(jié)構(gòu)顯得剛度太小, 容易產(chǎn)生底部變形集中, 對抗震設(shè)計(jì)十分不利; 傳力途徑不太明確,受力也不清楚, 構(gòu)造上需要加強(qiáng)柱與柱之間的配筋, 工程造價高。</p><p>　　2.1.2 桁架轉(zhuǎn)換層方案</p><p>　　桁架轉(zhuǎn)換層方案優(yōu)點(diǎn)是: 受力合理明確, 構(gòu)

8、造簡單, 自重較輕, 材料節(jié)省, 能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn): 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜, 造價比較高。相比較, 桁架轉(zhuǎn)換層的方案比較適合于上蓋物業(yè)層數(shù)較多, 而下部的轉(zhuǎn)換梁尺寸又很受限的情況。在本工程中應(yīng)用, 顯得不夠經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　2.1.3 梁式轉(zhuǎn)換方案</p><p>　　上、下柱網(wǎng)通過設(shè)置轉(zhuǎn)換大梁進(jìn)行轉(zhuǎn)換。優(yōu)點(diǎn): 荷載傳力途徑采用柱→轉(zhuǎn)換梁→柱的形式, 傳遞途徑非常清楚, 結(jié)

9、構(gòu)的受力情況明確, 便于工程計(jì)算、分析和設(shè)計(jì); 在本工程中, 可采用縱、橫向主、次梁進(jìn)行上、下層荷載傳遞。通過初算, 可以將梁、板、柱的尺寸控制在較小的范圍, 節(jié)省材料和造價, 較為經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn): 轉(zhuǎn)換層上部的柱網(wǎng)布置不靈活, 上部住宅設(shè)計(jì)時的進(jìn)深宜與下部廠房的柱網(wǎng)盡量一致, 并布置在與下部對應(yīng)的一個跨內(nèi), 以減少轉(zhuǎn)換大梁的數(shù)量, 才能達(dá)到盡量節(jié)省投資的目的。</p><p>　　由于平臺上、下層均采取框架結(jié)構(gòu),

10、對比幾種轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式, 在本工程中采用梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.2 上蓋平臺的柱網(wǎng)布置原則</p><p>　　2.2.1 運(yùn)用庫內(nèi)的柱網(wǎng)布置</p><p>　　運(yùn)用庫內(nèi)的柱網(wǎng)布置主要應(yīng)根據(jù)檢修工藝要求、線路平面、信號及限界的要求, 還需結(jié)合柱底軸力與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的具體情況, 并應(yīng)同時考慮轉(zhuǎn)換層受力的合理性, 綜合各方面因素來確定既可靠又經(jīng)濟(jì)合理的跨

11、度。本工程中運(yùn)用庫由月檢庫、停車列檢庫、鏇輪庫、洗車機(jī)庫、輔助辦公房屋組成, 其核心是確定月檢庫、停車列檢庫的跨度問題。</p><p>　　本工程車輛采用B型車, 車體寬度為2.8 m,《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第22.3.12條關(guān)于車庫最小尺寸的規(guī)定如表1:</p><p>　　二線停車列檢庫的跨度為: (2.8/2+ 1.8+B/2)×2+ 4.8×1= (11.2+B)m

12、其中, B為柱的寬度。</p><p>　　本工程的停車、列檢庫均為兩線庫, 線路中心到柱中心線的距離為3.6 m; 由表1可見, 車體與柱邊通道寬度最小尺寸為1.8m, 線間距為4.8m , 兩柱之間的跨度為12m , 由此框架柱考慮限界要求,其垂直于線路方向的最大尺寸B=12m -11.2m= 0.8m(詳見圖1 )。</p><p>　　2.2.2 出入段咽喉區(qū)的柱網(wǎng)布置</p

13、><p>　　出入段咽喉區(qū)的柱網(wǎng)應(yīng)隨線路限界布置。由于此處的線路特點(diǎn), 很難取得整齊的柱網(wǎng), 將停車列檢庫垂直于線路方向的軸線向咽喉區(qū)延伸, 平行于線路方向的柱網(wǎng)軸線沿線路方向彎曲成彎曲的軸線, 已使得至少有一個方向柱網(wǎng)是規(guī)則的。在柱網(wǎng)布置上首先應(yīng)考慮地鐵限界的要求, 根據(jù)《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)B型車曲線加寬的有關(guān)規(guī)定計(jì)算, 咽喉區(qū)曲線 加 寬 量 取0.2m, 建筑限界 為 3.7m, 柱垂直于線路方向 的尺寸為0

14、.8m, 故能布置框架柱的兩線之間最小線間距應(yīng)為3.7+0.8+0.2×2=4.9m; 其次, 柱網(wǎng)布置上還需考慮道岔處信號轉(zhuǎn)轍機(jī)布置要求, 針對岔尖部位的一定范圍內(nèi), 道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)局部加寬限界, 結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)既不能侵入此限界, 也不能影響車輛瞭望要求。</p><p>　　2.3 上蓋平臺樓蓋的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　針對本工程柱網(wǎng)尺寸兩個方向不一樣的特點(diǎn)( 8.4mx12.0

15、m為主, 短跨與長跨之比0.7) , 采用主次梁結(jié)構(gòu)體系最能適合, 其優(yōu)點(diǎn)是: 樓蓋混凝土的平均折算厚度最小, 結(jié)構(gòu)自重最輕; 開間 大 , 柱 網(wǎng) 尺 寸 可 達(dá) (9m ￣12m)×(12m￣18m), 當(dāng)在一個方向具有抗彎和抗扭剛度都很大的邊支承時, 其正交方向跨度甚至可以做到21m以上; 承載能力大, 活荷載可達(dá)10￣20kN/m2,甚至更大; 對結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)比平板體系和雙向密肋樓蓋體系大。</p>

16、<p>　　2.4 上蓋平臺結(jié)構(gòu)變形縫的設(shè)置</p><p>　　運(yùn)用庫的上蓋平臺采用框架結(jié)構(gòu): 上蓋平臺的長、寬均超長, 在建筑允許的情況下, 結(jié)合下部車輛段使用功能和上部物業(yè)開發(fā)的布置, 每隔80m左右設(shè)置伸縮縫, 將結(jié)構(gòu)劃分為若干區(qū)塊。伸縮縫主要沿垂直于線路方向設(shè)置, 咽喉區(qū)處平行于線路方向設(shè)置變形縫較困難, 因此, 超長現(xiàn)象不可避免, 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還需采取相應(yīng)的措施。</p>&l

17、t;p>　　針對超長結(jié)構(gòu)會由于混凝土收縮、溫度應(yīng)力等在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大的裂縫, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取設(shè)置若干后澆帶的方法,防止裂縫的大面積開展。在施工期間將結(jié)構(gòu)分為40m左右的區(qū)域, 待大部分混凝土收縮完成后( 約兩個月) , 再將后澆帶封閉, 并在結(jié)構(gòu)受力允許的情況下采用強(qiáng)度等級相對低的混凝土, 以減少混凝土的收縮量。同時, 對施工過程中混凝土的養(yǎng)護(hù)、拆模時間等均作詳細(xì)的要求; 在結(jié)構(gòu)配筋上適當(dāng)增加通長鋼筋, 盡量采用直徑細(xì)、間距密的

18、布筋方法, 以減少可能出現(xiàn)的溫度、收縮裂縫寬度, 必要時亦可結(jié)合采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來減小裂縫出現(xiàn)的數(shù)量和寬度。</p><p>　　2.5 上蓋平臺物業(yè)開發(fā)布置原則</p><p>　　平臺以下的咽喉區(qū)柱網(wǎng)布置不規(guī)則, 局部柱網(wǎng)受線路限界的限制, 跨度較大。同時由于線路彎曲, 列車進(jìn)出頻繁, 軌道摩擦的噪音及振動均較大, 因此, 此處平臺上部不宜開發(fā)居住建筑, 宜作為平臺上的小區(qū)綠地或布置低矮

19、的配套建筑, 在跨度較大部位, 宜在平臺上設(shè)置較大的天窗。不但解決了結(jié)構(gòu)布置的困難, 也改善了下部車輛段的采光和通風(fēng)條件。</p><p>　　杭州為6度抗震設(shè)防區(qū)( 設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g) , 按規(guī)范要求, 框架結(jié)構(gòu)的限制高度為60m, 但是由于本工程的特殊性, 底部車輛段層高較大, 上部住宅框架大部分柱均不能直接落地, 需要轉(zhuǎn)換, 結(jié)構(gòu)豎向剛度變化較大, 如果結(jié)構(gòu)高度過大, 不但對結(jié)構(gòu)抗震不利, 也

20、同時會增加基礎(chǔ)的負(fù)擔(dān)、轉(zhuǎn)換大梁的截面尺寸及配筋, 使得底部框架、上部框架的設(shè)計(jì)較為困難,也會使結(jié)構(gòu)不適用、不經(jīng)濟(jì)。結(jié)合該地區(qū)航空限高45m的規(guī)劃要求, 本工程上部物業(yè)結(jié)構(gòu)層數(shù)( 平臺以上開發(fā)) 定為6層, 結(jié)構(gòu)總高度( 包括平臺兩層) 不大于45m。</p><p>　　上蓋平臺柱網(wǎng)尺寸為8.4m×12.0m, 上部住宅設(shè)計(jì)時的進(jìn)深宜與下部12m一致, 并布置在與下部對應(yīng)的一個跨內(nèi) ( 即12m內(nèi)) ,

21、 主要是減少轉(zhuǎn)換大梁的數(shù)量, 達(dá)到盡量節(jié)省的目的。</p><p><b>　　3 結(jié)語</b></p><p>　　車輛段的上蓋物業(yè)平臺屬于帶轉(zhuǎn)換層的多塔樓結(jié)構(gòu), 其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮諸多的因素, 最重要的是選擇合理的結(jié)構(gòu)型式及布置柱網(wǎng)。通過對上述問題的分析, 可以初步解決大面積上蓋平臺的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)

22、:</b></p><p>　　[1] CJJ96- 2003, 地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)[S].</p><p>　　[2] GB50157- 2003, 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].</p><p>　　[3] JGJ3- 2002, 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].</p><p>　　[4] 唐興榮. 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工[M].