金马TOD项目结构选型及分析

郭维阳

(绿地控股集团江苏房地产事业部，江苏 南京 210006)

1 工程概况

金马路地铁上盖项目位于江苏省南京市栖霞区马群街道，2栋单体是金马路站上盖物业北地块的一部分，北至规划青马路，西至地铁2号线。该地块由9#楼、10#楼2栋楼组成，总建筑面积约为50 922 m2。建筑高度49.45 m。下部2层裙楼高度为11.2 m，是地铁4号线既有站厅用房；上部2栋塔楼均为10层加建办公。塔楼平面尺寸约为71.5 m×36.5 m。

两栋办公塔楼西侧毗邻地铁轨行区如图1～2，局部柱跨落于地铁特别保护区之上，设计过程中需按照《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909—2014)考虑上部建筑对下部站厅的影响；同时计算该办公塔楼对地铁轨道产生的不均匀沉降。主体结构由于建筑功能的需要局部收进，因此存在扭转不规则，多塔结构，塔楼偏置等多项不规则。

图1 金马交通枢纽总平面图

图2 金马路地铁上盖项目效果图

1.1 多塔结构、塔楼偏置

地铁上盖项目往往因下部地铁功能需要，底盘面积较上部开发物业所需面积大很多，从而形成上部多塔结构体系[1]，如图3所示。当单塔或多塔合质心与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长20%时，即属于塔楼偏置。该不规则属于特别不规则。

图3 地铁车辆段柱网平面图

1.2 新老结构衔接

目前的上盖物业开发设计都是以地铁为主导，柱网尺寸优先满足地铁功能需求，上部物业功能的价值实现受结构制约非常明显，且在施工时序上往往滞后于地铁建设数年之久，开发建设成本成倍增加。在新老结构体系的衔接上常常采用混凝土转换结构、隔震支座、钢结构等来降低对下部结构的影响[3]。在建筑功能上通过设置转换层大平台、落地核心筒来满足上盖物业的动线需求。

1.3 已建工程概况

地铁4号线金马路站由地上2层进站大厅和局部地下1层岛式站台组成。地下1层岛式车站为箱型框架结构，分布于站厅西侧，地上2层为混凝土框架结构，站厅柱网间距以6.5～8.5 m为主。车站原设计加建7层混凝土框架结构，3～5层为商业，6～9层为办公。商业楼层(3～5层)预留楼面均布恒载标准值3kN/m2，等效均布活载标准值8.5kN/m2。办公楼层(6～9层)预留楼面均布恒载标准值3kN/m2，等效均布活载标准值7kN/m2。屋面恒载标准值4kN/m2，活载标准值2kN/m2。既有建筑设计年限100年，重点设防类，结构抗震等级为一级。

1.4 拟建工程设计

设计思路：①实现建筑功能需求，提升项目品质，获取更多溢价空间，便于大单定制；②减少对既有建筑的加固改造，降低施工过程中对地铁运营的影响；③依据地铁设计规范对结构进行抗震计算分析，为地铁建筑预留安全储备；④实现项目利益最大化。

2 设计参数[2]

设计参数见表1。

塔楼分别采用SATWE和MIDAS BUILDING建立结构模型，进行分析计算。两软件计算得到的结构楼层质量、楼层剪力、层间位移角等结果基本一致，验证了计算结果的可靠性。考虑偶然偏心的扭转位移比为1.22，大于规范限制1.2。

表1 主要设计参数

3 结构方案比选

1)方案1：钢筋混凝土框架结构体系。该方案(见图4)结构体系规整，竖向抗侧力构件连续，不存在结构薄弱层，结构整体抗扭刚度较好，设计预留荷载充足，对下部结构安全性影响较低，基础沉降均匀。但是该设计将会导致办公空间横向进深长达49.3 m。该长度远远超出常规办公楼进深设计尺寸，从而带来户内办公区属的分割困难，增加销售难度。竖向交通核位于建筑东侧待建区域，西侧建筑范围在不增加竖向交通核的基础上明显难以满足消防疏散要求。

图4 混凝土框架结构体系

2)方案2：钢筋混凝土框架结构多塔体系。鉴于减小对既有站厅功能影响，将建筑竖向交通核设于新建建筑东侧两端，采用缩小楼层平面面积，增加层数的方式实现建筑功能品质提升，建筑横向进深得以缩小。该方案为多塔结构体系(见图5)，存在塔楼Y向偏置、基础沉降不均匀等问题。经计算分析，部分框架柱的轴压比超限，需要对下部框架柱进行鉴定加固，大部分柱的轴压比接近限值，未能给地铁建筑预留足够安全储备。

图5 混凝土框架结构多塔体系

3)方案3：钢筋混凝土+钢框架结构多塔体系。为实现上部减重，减小对下部框架柱的加固改造工作，降低对运营线路的影响。新建建筑采用轻质高强钢结构体系(见图6)。该方案需解决模拟计算中阻尼比参数设定，转换位置不同材料的稳固连接问题。

图6 混凝土+钢框架结构多塔体系

经过量化分析，方案1与方案3分数相同，可为实现建筑功能最大化，做足容积率，我们采用方案3的结构体系，该方案能有效避免了对下部站厅的加固改造，实现项目利益最大化。结构体系方案量化评比见表2。

表2 结构体系方案量化评比表

4 总 结

1)金马路地铁上盖项目经过多种方案比选，为实现建筑功能，满足最大容积率要求，采用混凝土+钢框架结构体系；为最大限度降低建筑自重，墙体材料选用轻钢龙骨石膏板。

2)为实现上下结构平稳过渡，增加1层型钢混凝土过渡层，既保证加建结构的可靠连接，又避免竖向刚度突变；同时减少对下部既有结构的影响，保障地铁正常运营。

3)在设计过程中，与地铁相关单位对接较多，对项目的顺利推进影响较大。笔者对地铁部门关心的地震参数选择、安全富裕度、轨道沉降等问题进行了详细复核，均满足相关规范要求。

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