关于轨道交通地下车站结构抗震等级的探讨★

张朋来 王志虹 刘 琳

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122； 2.杭州市城市基础设施建设发展中心，浙江 杭州 310000)

关于轨道交通地下车站结构抗震等级的探讨★

张朋来1王志虹1刘 琳2

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122； 2.杭州市城市基础设施建设发展中心，浙江 杭州 310000)

通过分析《城市轨道交通结构抗震设计规范》《地铁设计规范》《建筑抗震设计规范》对地下车站结构抗震等级的规定，结合工程实例，具体分析了不同抗震等级对地下车站工程造价等的影响，探讨了在安全使用的前提下，如何经济合理的确定轨道交通地下车站的抗震等级，为今后的工程设计提供参考。

地下车站，设防类别，抗震等级，抗震构造措施，轴压比，锚固长度

0 引言

伴随着城市化进程，人口与经济快速增长，形成了大中城市市区建筑密集、人口集中、车辆总数喷涌式上升，造成地面交通严重拥堵和阻塞，“行车难”成为制约城市发展的瓶颈。为有效缓解上述难题，大力发展轨道交通成为大势所趋。

我国是一个多地震国家，保证作为重点设防的地下车站的抗震性能以减少地震发生时的人员伤亡和财产损失是一个重要的问题。其中，关于轨道交通地下车站结构抗震等级的确定问题，在2014年12月1日之前，依据《建筑抗震设计规范》和《地铁设计规范》确定，自2014年12月1日GB 50909—2014城市轨道交通结构抗震设计规范颁布实施以来，在地下车站结构抗震等级的确定上就产生了一些分歧，尤其是对于那些在轨道交通抗震规范颁布前开始设计、颁布后还在出图的工程，设计人员和审图人员经常不能准确把握结构的抗震等级。本人根据日常工作经验总结，对与地下车站结构抗震等级相关的一些问题进行了归纳总结，提出自己的看法和相关建议，希望为今后的工程设计提供参考。

1 规范对抗震等级的规定

1.1GB 50011—2010建筑抗震设计规范(简称“抗规”)

《抗规》第14.1.4条规定：地下建筑的结构体系应根据使用要求、场地工程地质条件和施工方法确定，并应具有良好的整体性，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

丙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级，6度、7度时不应低于四级，8度、9度时不宜低于三级。乙类钢筋混凝土地下结构的抗震等级，6度、7度时不宜低于三级，8度、9度时不宜低于二级。

1.2GB 50157—2013地铁设计规范(简称“地铁规范”)

《地铁规范》第11.8.1条规定如下：地下结构的抗震设防类别为重点设防类(乙类)，地下车站需达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标；同时需要根据地下车站的特性、使用条件和重要性程度，确定结构的抗震等级(见表1)。

表1 《地铁规范》中地下结构的抗震等级

同时，《地铁规范》明确地下结构的抗震构造按现行国家标准《建筑抗震设计规范》的有关规定执行，即锚固长度、加密区设置等构造措施和《抗规》保持一致。

1.3城市轨道交通结构抗震设计规范(简称“轨交抗规”)《轨交抗规》第10.5.1条规定：地下车站结构的抗震构造措施应按现行国家标准GB 50111铁路抗震设计规范、GB 50157地铁设计规范、GB 50010混凝土结构设计规范和GB 50011建筑抗震设计规范中有关条文及本节规定执行。

第10.5.2条：当按现行国家标准GB 50011建筑抗震设计规范进行抗震构造设计时，特殊设防类、重点设防类结构的抗震等级宜取二级，标准设防类结构的抗震等级宜取三级。

2 规范在地下车站抗震等级上的差异

根据《建筑工程抗震设防分类标准》，轨道交通地下车站的抗震设防类别为重点设防类(乙类)，几本规范是一致的，对应三本规范的条文，可以得出表2地下车站抗震等级表。

表2 地下车站抗震等级表

从表2可以看出：

1)对于6度区，三本规范对地下车站的抗震等级规定都不一样，差异最大，《城市轨道交通结构抗震设计规范》抗震等级最高，为二级，《地铁设计规范》抗震等级最低，为四级，《建筑抗震设计规范》居中，为三级；

2)7度区，《建筑抗震设计规范》和《地铁设计规范》对地下结构的抗震等级规定一致，均为三级，《城市轨道交通结构抗震设计规范》最高，为二级；

3)8度区，三本规范对地下车站的抗震等级规定是一致的，均为二级；

4)9度区，《建筑抗震设计规范》和《城市轨道交通结构抗震设计规范》对地下结构的抗震等级规定一致，均为二级，《地铁设计规范》最高，为一级；

5)《城市轨道交通结构抗震设计规范》不区分地区的设防烈度，框架抗震等级全部采用二级，稍显偏颇；

6)相比而言，《建筑抗震设计规范》和《地铁设计规范》结合地区抗震设防烈度确定框架结构的抗震等级更加合理。

3 工程实例

3.1工程概况

福州地铁2号线某地下2层岛式车站，站台宽度11 m，有效站台长度120 m，两层两跨箱形框架结构，车站总长205.0 m，标准段宽19.7 m，共设有4个出入口和2组风亭，车站平面布置见图1。车站主体及附属均采用明挖顺作法施工，前后区间均采用盾构法施工。车站覆土厚约3.0 m,主体围护结构采用800 mm厚地下连续墙+内支撑型式,标准段挖深约17.2 m，端头井挖深约为18.9 m，顶板厚800 mm、中板厚400 mm、底板厚900 mm(端头井底板厚1 000 mm)、标准段侧墙厚700 mm、端头井侧墙厚800 mm，内衬墙与地下连续墙之间设置全包防水层，组成复合墙结构。

主体结构混凝土强度等级：结构底板、底板梁、外墙、顶板、顶板梁：C35防水混凝土，抗渗等级P8；内部墙体及梁：C35；柱：C45；楼梯梁、柱、板：C35。钢筋采用HPB300,HRB400级钢筋。普通钢筋宜优先采用延性、韧性和焊接性较好的钢筋。钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3。且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。钢筋连接器采用Ⅰ级等强度直螺纹连接器，需满足JGJ 107—2010钢筋机械连接技术规程的相关要求。预埋吊钩(环)：HPB300级，严禁使用冷加工钢筋。

本车站主要结构设计使用年限为100年，车站结构的安全等级为一级，结构重要性系数γ0=1.10。本车站抗震设防类别为重点设防类(乙类)，结构按照设防烈度7度进行抗震验算，结构抗震等级为三级，设计过程中对该车站主体结构进行了抗震专项论证，经采用反应位移法进行地震作用分析和结构强度、变形验算，本工程地下车站结构均满足抗震设防要求，且地震工况对构件截面尺寸和配筋不作控制，抗震设计的重点是加强抗震构造措施。(车站结构配筋为正常使用阶段裂缝宽度限制所控制)。

3.2抗震等级的确定

车站结构的抗震构造处理措施具体由结构的抗震等级量化，不同抗震等级对应不同的抗震构造措施。根据《建筑抗震设计规范》《地铁设计规范》本车站结构抗震等级为三级，根据《城市轨道交通结构抗震设计规范》本车站结构抗震等级为二级。

3.3抗震等级不同产生的主要差异

根据《抗规》《混凝土结构设计规范》抗震等级为二、三级的结构，基本抗震构造措施的差别主要在柱子轴压比限值、柱截面纵向钢筋的最小配筋率、锚固长度等几方面，最终引起的一个标准车站工程造价增加额度，具体见表3。

表3 地下车站抗震等级不同产生的主要差异表

本车站主体结构土建工程造价约10 602万元，结构抗震等级二级引起的费用增加66.2万元，约为土建工程费用的0.62%，对整个工程造价有影响，且由于轴压比差异引起的柱截面增大对车站使用也有影响，综合比较作者认为7度区的地下车站结构抗震等级采用三级是合适的。

4 结语

1)随着经济的飞速发展，国家经济条件越来越好，可适当提高地下车站的抗震设防水准，按照高要求进行设防；

2)建议应该结合当地的抗震设防烈度进行抗震等级的确定，而不是一刀切，避免不必要的浪费；

3)6度区的地下车站结构抗震等级建议采用三级；

4)7度区的地下车站结构抗震等级建议采用三级；

5)8度区的地下车站结构抗震等级建议采用二级；

6)9度区的地下车站结构抗震等级建议采用一级。

[1] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[2] GB 50157—2013，地铁设计规范[S].

[3] GB 50909—2014，城市轨道交通结构抗震设计规范[S].

[4] GB 50223—2008，建筑工程抗震设防分类标准[S].

[5] 张有桔，王 飞，沈洪波.轨道交通工程地下车站结构抗震设计[J].工程与建设，2016(30)：361-364.

Discussiononseismicgradeofundergroundstationstructureofrailtransit★

ZhangPenglai1WangZhihong1LiuLin2

(1.ChinaPowerHuadongEngineeringCorporationLimited,Hangzhou311122,China2.HangzhouUrbanInfrastructureConstructionandDevelopmentCenter,Hangzhou310000,China)

By analyzing theCodeforSeismicDesignofUrbanRailTransitStructure,theCodeforDesignofSubwayDesign,theCodeforSeismicDesignofBuildings, the influence of different earthquake levels on the cost of underground station is evaluated, and how to determine the seismic grade of underground station is discussed. The article will provide a reference for future engineering design.

underground stations, security category, seismic grade, seismic structural measures, axial compression ratio, anchorage length

1009-6825(2017)28-0045-03

2017-07-25★:浙江省自然科学基金项目(Q17E080006)基坑管涌机理的流固耦合模拟研究

张朋来(1979- )，男,硕士，高级工程师

TU311.3

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