轨道交通金桥停车场上盖开发项目结构设计与优化

曹 阳 （上海盛世申金投资发展有限公司，上海 200127）

1 工程概况

上海轨道交通金桥停车场上盖物业开发项目位于浦东新区金桥开发区内,城市外环以内,紧邻金桥出口加工区,主要是在列车地面停车库的上盖大板上进行物业开发，由上海盛世申金投资发展有限公司开发。本项目包含轨道交通9、12、14号线3个停车场、3个车站（金海路站、桂桥路站、金穗路站）、停车场上盖和落地地块的物业开发。总建筑面积约102.6万m2，其中地上建筑面积约85.3万m2，地下建筑面积约17.3万m2。由居住建筑、商业办公建筑、公共服务设施、基础教育设施等组成，总平面图如下图1。本文选取14号线停车库大板物业开发的项目介绍如何结构设计与优化的。

图1 总平面图

2 基坑维护优化

14号线B区基坑工程基坑南北方向长为434.25m，东西方向宽为41.70m，场地整平按吴淞高程4.620m考虑，基坑深度约为11.10m～13.00m。

基坑采用钻孔灌注桩+三道钢筋混凝土支撑支护体系，钻孔灌注桩外侧设计三轴水泥土搅拌桩止水帷幕。钻孔灌注桩桩径0.8m，间距1.0m，桩长26.1m～29.0m。地面以下0.5m、4.5m、8.5m各设置一道钢筋混凝土支撑。钻孔灌注桩桩顶设计冠梁，冠梁截面0.8×1.0m；第二、第三道钢筋混凝土支撑围护桩位置设计钢筋混凝土腰梁，二道腰梁截面均为1.2×1.0m。基坑采用三重管高压旋喷桩裙边加固，加固深度4.0m，宽度5.0m。

在满足周边轨交设施安全的前提下，我们做了如下几点优化：①利用MADIS整体计算模型统筹考虑基坑支护与支撑体系协同受力，根据立柱的实际受力情况优化临时钢立柱及临时立柱桩；②根据场地特点、基坑形状及周边环境调整基坑支撑布置形式，基坑角部由角撑调整为角撑结合边桁；③调整基坑裙边加固形式，改为小裙边结合墩式加固，在保护加固质量不变条件下减少加固土体数量。

3 工程桩基设计优化

项目贴邻已建成的地铁9号线和14号线出入场线，轨交线两侧各50m范围属地铁维护保障范围，需要采取各类措施减小施工对其的影响。大体量上盖建筑的不均匀沉降将会严重影响地铁线路的安全运行，因此本项目在桩基设计时选择非挤土的水钻孔灌注桩，并以沉降量较小的⑦-2层粉砂层作桩端持力层，并采用后注浆技术，提高桩身质量有效地控制了高层桩基的绝对沉降量，成功地解决了对地铁区域的沉降及挤土影响。桩径800mm，桩长40m，内配纵筋20Φ25，经过投资估算，桩基单方造价远高于同类地区一般项目桩基造价。

在保障安全的前提下，为控制开发成本，我们仔细研究了项目的设计图纸、地勘报告，与设计单位、勘察单位多次沟通，提出了3点优化建议：①维保范围内采用水钻孔灌注桩，维保范围外采用PHC管桩；②因项目基坑埋置较深，灌注桩桩顶标高远低于上海市枯水位标高，故灌注桩桩身所处环境不属干湿交替环境，裂缝验算时可按一类无侵蚀性静水侵没环境采用0.3mm控制，原设计是0.2mm；③原设计桩身配筋都沿桩身通长配置，后优化为桩配筋可不通长设置，抗压、抗拔桩分别按国标图集分上段、中段、下段设置主筋。经过这3点优化后，桩基造价由原来的12421万元变成8913万元，桩基费用节约3508万元。

4 上部结构体系设计优化

4.1 在建筑方案上优化

该项目建设范围南北向长约430m，东西向长约40m，基坑面积约为17200m2。原设计方案左侧11层住宅，右侧7层住宅,高度控制在33m以内,两单元，一梯多户，开敞式楼梯间。所有上盖建筑交通核至上盖大板结束，板上竖向承重构件需在大板位置进行转换，房屋属超限高层建筑，需进行超限高层抗震专项审查。

经过我们仔细研究，原设计方案列车停车库不设地下室，而停车库西侧是沿街商业设地下机动停车库及地下商业各一层。房屋东西向较长，且两单元层数不一致，一半设地下室，一半不设地下室。我们建议将一排一幢楼拆成一排两幢楼：东侧7层两跨进深、高度、位置均不变，西侧11层向西移一跨，面宽有所减少，损失的面积可通过增加层数来解决。调整前后设计方案剖面图如下。

图2 设计方案剖面图

经过我们优化后：①整体布置较通透，单元宽窄有序，高低错落，建筑形态较丰富；②西侧部分可设计成两单元，交通核竖向构件直接落地，两交通核间的距离大于7m，满足地铁站场消防通道宽度要求，一梯两户，南北通风，居住品质有较大提高，也会提高开发效益；③原设计方案西侧部分两跨有地下室一跨无地下室，对抗震极为不利，且易引起不均匀沉降，影响地铁安全运行，方案调整后沿地下室外墙设缝，将原建筑切分成2块：左侧16层，有2层地下室；右侧9层，无地下室。体系合理，受力清晰；④西侧部分交通核落地，结构体系定性为框支剪力墙结构，满足现行国家和上海地方规范规程要求，不属超限高层建筑，不需要进行超限高层抗震专项设计审查，为项目开发节约了时间。竖向构件落地，减少了转换构件，也为项目大大节省了造价。

4.2 在结构选型上优化

轨交停车场上盖项目上部结构设计不同于一般项目，设计时要考虑：①建筑专业在房型设计时宜考虑0m层车辆段轨道柱网与上盖大板及以上住宅层柱网宜遵循对位原则，尽可能竖向承重构件落地；②住宅的面宽设计受限，单元面宽设计需结合首层轨道柱网尺寸，进行模数化设计，根据不同种类的轨道跨度要求提炼整合；③上部结构采用何种结构体系？采用框架剪力墙优点是大部分柱墙可以直接落地，可减少转换梁柱，缺点是住宅室内梁柱外露，居住品质降低不少；采用剪力墙结构优点是居住空间无梁柱凸角，但转换梁柱较多，工程造价较高。

本工程上盖住宅区一期工程于2015年设计，考虑到节约成本占获利比重较大，住宅采用框架剪力墙结构；2016～2017年随着房价剧烈地攀升，节约成本与获利相比已变得微乎其微，楼盘的品质成为重要的考量对象，故二期工程住宅改成了剪力墙结构。

4.3 在计算模型上优化

第一阶段设计：本工程按大底盘多塔建筑进行整体建模分析，在水平地震作用下，整个大底盘多塔结构的运动包含了大底盘的振动、各塔楼的振动及各塔楼振动在底盘顶层受到约束导致的变形协调振动等。本工程沿轨道线方向刚度较大，垂直方向刚度相对较弱，大底盘存在较大的扭转与变形，部分节点偶然偏心工况下位移比达到1.52，且很难通过局部加大截面来调整。大底盘屋面即上盖大板尺寸425m×205m，远大于《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）规定的伸缩缝最大间距，需要对楼板进行温度应力分析。且《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）要求主楼结构在裙房顶板上下各一层应适当加强抗震构造措施。

分块模型与大底盘模型混凝土用量对比表

分块模型与大底盘模型钢筋用量对比表

第二阶段设计考虑到：①按大底盘多塔建筑进行整体建模分析，计算分析的工作量很大，如按多塔模型进行施工图设计，以现有条件可行性较差；②大部分停车库建在地面上，且无地下室，具有灵活切分的可能。故本项目第二阶段将上部结构切分为独立的塔楼。

北区上盖住宅区B2号楼最为典型，本文以该楼为例详细介绍。该单体建筑面积12274.07m2，地上共16层，无地下室。一层层高9.4m，为14号线停车库；二层层高5.3m，为地上小型汽车停车库；三层层高4.6m，为居住共享空间；四至十六层层高2.9m，为居住建筑。上盖大板处结构布置详见下图。从右侧数据对比来看，采用分缝模型计算混凝土用量、钢筋用量约占大底盘用量的90%左右，效果比较明显。

5 结语

轨道交通停车场上盖大板开发在国内刚刚起步，还在不断积累经验过程中，项目开发面临建设规范和技术规范的空白。上盖开发技术复杂、与地铁设施反复交织，对于结构抗震超限、消防、环保以及市政配套等专业来说，国内技术规范的适用性不够，在专业与专业之间不相容，形成开发建设的技术瓶颈。本文以金桥路停车场上盖项目为例，着重介绍结构设计与优化方面的一些经验，希望本文能为轨交停车场项目开发类似项目提供参考。