五常地铁车辆段上盖结构设计探讨

方 成,黄 超,甘 晶,郭 飞

(1.浙江省工业设计研究院,浙江 杭州 310051；2.中国联合工程有限公司,浙江 杭州 310052)

1 工程概况

本工程为杭州市地铁5号线位于余杭区的五常车辆基地上盖物业,场地红线面积约53.44万 m2,东侧为绕城高速,西侧和南侧分别毗邻荆长大道、海曙路,北面是余杭塘河。该项目一层为地铁5号线的车辆段基地,层高9～14.2 m；车辆段基地呈东西向分布,占地尺寸为1 250 m×210 m,通过抗震缝把大底盘划分成长宽80～100 m小底盘；上部物业主要功能为住宅小区及相关配套商业,同时配建有小学及三座幼儿园,见图1。转换层各区块建筑高度和体型不相同,部分单体大部分竖向构件通过转换梁转换,其余单体也存在平面和竖向不规则,整个车辆段上盖基地大部分建筑属于不规则的超限高层。主要有四种典型结构：

就我国当前经济发展格局来说，国有经济是我国国民经济发展的命脉，因此，对于我国整个市场经济来说，国有企业在整个经济格局中起着十分重要的作用。而作为国有企业中支柱性企业，电力企业由于其自身具有特殊性质，面临的风险也就存在着一定的不确定性因素。由于现代科学信息技术的不断发展以及国家各个地区对电力行业的不断改革深化，使得电力行业的市场结构有了许多变化。另外，由于近年来金融危机以及政府多方面监管等众多因素，导致电力企业，面临的风险正在逐步加大。

MEA斜面的配制：称取麦芽浸粉7.5 g，琼脂粉8.0g，加去离子水500mL煮沸，每支保种管浸注1.5mL，121℃高压灭菌20 min取出，平置于超净工作台上，冷却后即可制成斜面。

图1 五常地铁车辆段鸟瞰图

结构A——东区住宅典型3#、5#楼。9 m(结构标高)平台以下为车辆段,9～14.2 m为住宅停车库，14.2 m以上为7/8层住宅。转换构件抗震等级采用二级,塔楼三级。

例2(第10题) 某高职院校一大学生毕业后为响应“大众创业，万众创新”的号召，决定回家乡兴办一个现代化养鸡场．如图，该养鸡场场地是一个矩形ABCD，其中一面靠墙(墙足够长)，其它三面由100米长的竹篱笆围成，则该养鸡场场地的最大面积是

结构B——西区住宅典型38#楼。14.2 m平台以下为车辆段,14.2 m以上为11层住宅。转换构件抗震等级二级,塔楼三级。

项目在车辆段设计前期,上盖物业结构即介入,提供上部塔楼柱位及柱配筋,在盖下车辆段施工时即提前预留,因后期上盖物业户型改动较小,大部分塔楼后期施工图设计阶段柱位与前期车辆段设计预留柱位吻合较好,局部柱与原预留柱错位通过节点与预留结构进行接驳。转换层接驳节点见图4。

结构D——商业典型。9 m平台以下为车辆段,9～14.2 m为停车库和商业首层,14.2 m以上为4层商业(地面以上高度为27.5 m)。结构D一层框支框架部分抗震等级采用二级,转换构件抗震等级三级,塔楼三级。

配筋及计算控制按以下标准：所有柱(转换柱和普通柱)按程序输出的小震、中震、大震包络配筋；转换梁按程序输出的小震、中震、大震包络配筋；框架梁按程序输出的小震、中震包络配筋；非抗震构件,如次梁等,不用复核；转换框架以内的非转换框架梁,主要为转换层以下位于转换框架内的框架梁,须满足相应性能目标对应的构件受力要求。

2 结构设计

2.1 结构布置及构造

根据建筑结构的实际情况,合理设置结构缝,保证较为合理的结构单元。根据建筑层高要求,合理设置汽车库层,部分结构单元底层通高,上部建筑在一层顶转换。尽量使上部结构简单、规整、对称,受力均匀、位移角可控。

结构A、B、D 14.2 m平台以下按重点设防设计,14.2 m平台以上按标准设防设计；结构C及该部位对应范围内均按重点设防设计。由于底层层高较高,二层层高相对较小,为调整刚度比,适当加大底层柱截面或减小二层柱截面。上部结构柱尽可能落在框架梁及一级次梁上,控制落在二级次梁上柱的数量,控制转换梁刚度,减少转换梁挠度,转换梁采用预起拱以减小挠度[1]。

提高转换层中不规则楼板的厚度及配筋率,目的是与计算假定尽可能的吻合,同时提高整体变形协调能力,计算桩基沉降,严格控制相邻柱沉降差。通过调整竖向构件的布置,减少整体结构质心和刚心的偏离较多的情况。在满足建筑要求的前提下,通过提高建筑外圈的刚度,来提高结构的整体抗扭性能[2]。

2.2 结构体系

五常地铁车辆段上盖项目下部车辆段和上部塔楼均采用框架结构,结构上下柱网错位,塔楼部分柱大部分通过转换结构拖换,采用结构梁转换,即规范中未规定的框支框架结构体系。柱位按上部结构初步设计柱配筋预留钢筋,预留长度为1.5 m,见图2。典型独立区块车辆段、停车库和塔楼整体模型见图3。

近年来，我国对于农民工的体育参与程度越来越给予高度重视，并且开始实施很多农民工健身的工程建设，从许多街道我们都可以见到各种体育健身的设备。仅从湖南省说，已经将体育健身器材普及到了村镇，如今很多农村和社区都有健身设备和器材。但是对于城市来说，很多公共体育健身的场所农民工进不去，这是由于农民工工作时间比较长，进行体育锻炼很不方便，因此政府要考虑到这些因素，适时增加公众体育健身场所的开放力度。

图2 车辆段施工预留柱位

图3 独立区块车辆段、停车库和塔楼整体模型

结构C——学校典型幼儿园。9 m平台以下为车辆段,9～14.2 m为停车库,14.2 m以上为3层幼儿园。转换构件抗震等级一级,塔楼二级。

2.3 计算分析

采用多个结构软件对计算结果进行分析比对；补充静力弹塑性时程分析,复核结构弹塑性层间位移及薄弱部位,同时分析出现塑性铰的先后顺序,判断是否满足抗震概念设计中的三水准的设计。大震作用下弹塑性位移角不得大于1/50。

上部塔楼结构下部是地铁5号线的车辆基地,盖上盖下使用功能差异大,引起柱网错位,柱子无法落地,需要进行竖向转换,为此须进行转换层上部地铁上盖塔楼和下部地铁车辆段结构侧向刚度比验算。计算采用YJK软件,典型塔楼转换层、转换层上层结构侧向刚度比见表1。转换层与转换层上层的等效剪切刚度比均大于0.5,满足相关规定。

大底盘顶存在多塔问题,计算分析时,按整体和单塔分别计算,并取包络设计。当有裙楼时,应考虑相关范围进行计算分析；调节转换柱的截面,严控盖上盖下交接处楼层刚度比,按规范对地震剪力进行调整，并进行抗震性能设计。

2) MD/CD结构在2 m/s、4 m/s、6 m/s低速冲击有限元模拟结果表明，最大接触力随着波纹夹冲击速度的增加而升高，冲头与波纹夹芯结构之间的接触时间随着冲击速度的增加而缩短；随着冲击速度增加，上层面板和夹芯吸收能量所占比例不断降低，其他部分吸收的能量比例则不断提高。

对主体结构补充进行弹性时程分析,按照规范计算小震承载力,按照规范验算小震的变形。中震和大震计算均按规范取值,补充转换层楼板应力分析[3]。关键构件中震下按第3水准设计,大震下按第4水准设计。大震分析时,严格限制底部框架柱的轴压比,确保混凝土柱具备足够的安全储备,轴压比限值按μN≤0.75。

图4 转换层柱接驳节点

表1 典型塔楼转换层上、下侧向刚度比

小震弹性时程分析选取一组人工波和两组天然波,通过与规范反应谱分析结果对比,来验证所选地震波的合理性。比较时程分析与反应谱法所得的底部V,分析结果满足规范关于地震波选取合理性的要求。计算结果见表2和图5。

杨小水沉默了好几分钟，然后才开口。没想过还能见到那个畜生。大水过后，我再也没想过那天的事。不是不想，是不敢想，害怕。我老是强迫自己忘了，可越强迫记忆反而越深刻，越折磨人。几十年过去了，那事还像发生在昨天。

表2 典型塔楼基底剪力对比

图5 典型塔楼楼层剪力比较

2.4 性能化设计

五常地铁车辆段结构抗震性能目标涉及的不同类型构件具体如下：

表3 结构抗震设计性能目标

考虑抗震设防、场地条件、结构的特殊性在满足规范的前提下,性能目标选用“D”：小震满足性能水准“1”的要求，中震满足性能水准“4”的要求,大震满足性能水准“5”的要求。本项目建筑高度均较小、整体结构除转换层区域外均较为规则的特点,对不同类型关键构件、普通竖向构件和耗能构件的性能要求区分,加强关键构件的设计,确保了结构设计的可靠性。抗震性能水准结构预期的震后性能状况,以《高规》为准[4]。

1)关键构件——转换梁及转换柱；

而这个冠军奖杯并不仅仅属于IG战队，更属于所有曾经倒在冲锋路上的LPL追梦人。这场比赛的胜利，意味着两代电竞人的寻梦之旅，终于划上了一个完美的句号。夺冠的这一天，所有的英雄联盟玩家都沸腾了。IG战队让所有人的梦想变得完整，让所有人的青春，变成了圆满，让电竞游戏成为了青春的代名词。

2)普通竖向构件——不包括转换柱的非转换构件；

3)耗能构件——不包括转换梁的框架梁。

主楼框架的抗震设计采用表3列出的性能目标。

3 结 语

TOD模式在我国尚属于初级阶段,车辆段上盖建筑的设计与车辆段设计通常可以做到前期统一规划,但车辆段设计与上盖建筑设计未做到协调一致、统一设计,造成前期车辆段给上盖物业开发预留的结构构件未充分利用,在后期上部结构设计时,为了满足上部建筑的功能要求,需要重新设计转换结构或对已施工的车辆段结构进行加固,不仅增加成本,还造成工期延长。

本文对五常地铁车辆段上盖物业整体结构设计把控进行了阐述,具体包括结构布置及构造、结构体系、计算分析和性能化设计四方面,基于结构概念及设计经验明确了框支框架的设计流程和抗震措施,提高关键构件的性能目标,做到重要构件加强设计,确保了结构设计的可靠性。通过本文的探讨,以期为后续相关类似项目开发中应用框支框架体系的结构设计提供参考。