浅谈城市轨道交通高架车站结构设计

陈奇 刘强

摘要：本文通过对天津南站配套交通工程-天津南站站结构设计的介绍，对“建-桥”合一高架车站的结构设计方法，荷载分类及组合，整体模型数据分析进行了较为详细的介绍。

关键词：城市轨道交通、高架车站结构、结构体系

中图分类号：K915文献标识码： A

我国国民经济的飞速发展，伴随着城市规模的扩大，机动化化的到来，交通问题日趋紧张，国内外的经验证明，大城市不发展城市轨道交通几乎无法解决城市交通问题，但一个共同的问题，就是工程耗资太大，为了降低工程造价和减少对城市的干扰，往往要求快速轨道交通在离开人口稠密的市中心区后，改为地面线或者高架线，产生了越来越多的高架车站，因此高架车站的结构选型与设计也越来越受到重视。

1、天津南站站车站概况

天津南站配套交通工程是天津市快速轨道交通网中的骨干线路3号线的延伸线。工程南起京沪高铁天津南站东广场，在京沪高铁天津南站东广场设天津南站站高架站，出站后与京沪高铁平行向北敷设，沿东北方向上跨津晋高速公路、赛达大道后继续穿过杨伍庄村。线路折向东沿自来水河南侧向东高架敷设，接入华苑车辆段预留线位。本工程正线全长3.921km，共设高架车站3座，分别为天津南站站、杨伍庄站，学府工业区站。

天津南站站位于京沪高铁东侧广场地块内，车站站位与京沪高铁天津南站平行设置，位于天津南站东侧，呈南北向布置，设置换乘通道连通京沪高铁与车站。天津南站站为高架两层侧式车站，采用“建-桥”合一结构体系，其中地面一层为站厅，地面二层为站台。

2、结构形式分类及设计方法

2.1结构形式分类

高架车站既有桥梁结构的列车荷载同时又有房屋结构的人群荷载，根据站台与桥梁的结合型式可分为以下两种结构体系：“建-桥”分离结构体系和“建-桥”合一结构体系，其中“建-桥”合一结构体系按照主体结构横向柱数，分为 “建-桥”合一框架式结构和“建-桥”合一桥梁式结构，这两种结构体系各有优、缺点及适用性。

2.2结构设计方法

（1）“建-桥”分离结构体系是把车站房屋结构和区间桥梁结构分离成两个完全独立受力系统，传力简单、明确，区间桥梁与车站结构分别按现行地铁设计规范和现行的建筑结构设计规范分别进行结构设计，但“建-桥”分离结构体系，车站内柱子设置较多，且设缝较多，对建筑布置不利，在设计中还应考虑高架桥与车站建筑之间基础的不均匀沉降对站台标高的影响。

（2）“建-桥”合一结构体系是把承受列车荷载轨道梁支撑或刚接与车站结构，站台梁等车站结构构件支撑或刚接与轨道梁桥上，其中轨道梁及其支撑结构的内力计算应与区间桥梁相同的设计方法进行结构设计，其余构件按现行的建筑结构设计规范进行结构设计，“建-桥”合一结构体系，结构整体性好，建筑布置不受限制，但结构传力体系不够清晰，需分别满足不同结构规范。

国内外轨道交通的建设中均对上述车站结构形式进行过实践，一般情况下，在车站规模较大，以车站建筑功能为主进行设计时多采用“桥-建”合一结构体系，反之采用“桥-建”合一型结构体系。

3、车站结构设计

天津南站配套交通工程-天津南站站为高架两层侧式车站，车站基础采用直径800mm钻孔灌注桩，主体结构采用“建-桥”合一结构体系。

3.1 计算模型

结构整体分析采用多层及高层建筑结构空间有限元分析与计算软件，计算模型见图2。

图1整体结构三维计算模型图

3.2荷载取值

（1）恒载标准值按有关设计规范及建筑图纸具体设计计算。

（2）民用建筑活荷载标准值应按规定采用（见表1），荷载分项系数按各规范执行。

表1民用建筑活荷载标准值

（3）和列车有关的荷载

1）轨道二期恒载；

2）轨道附加纵向力；

3）列车竖向静活载：

列车荷载图式见图2：

图2 列车荷载示意图

4）列车附加力：

列车横向摇摆力、制动力或牵引力；

5）特殊荷载

地震作用及断轨力。

3.3 荷载组合

支撑轨道梁的框架横梁、框架柱、基础设计应采用区间桥梁的荷载组合，见表2

表2荷载组合

其它构件的荷载组合按现行的建筑结构荷载规范设计，在此不再赘述。

参考文献：

[1] GB50157—2013. 地铁设计规范[s]

[2] GB50490—2009. 城市轨道交通技术规范[s]

[3]地下铁道设计与施工.陕西科学技术出版社.2006