五常地鐵車輛段上蓋結構設計探討

方 成,黃 超,甘 晶,郭 飛

(1.浙江省工業設計研究院,浙江 杭州 310051；2.中國聯合工程有限公司,浙江 杭州 310052)

1 工程概況

本工程為杭州市地鐵5號線位于余杭區的五常車輛基地上蓋物業,場地紅線面積約53.44萬 m2,東側為繞城高速,西側和南側分別毗鄰荊長大道、海曙路,北面是余杭塘河。該項目一層為地鐵5號線的車輛段基地,層高9～14.2 m；車輛段基地呈東西向分布,占地尺寸為1 250 m×210 m,通過抗震縫把大底盤劃分成長寬80～100 m小底盤；上部物業主要功能為住宅小區及相關配套商業,同時配建有小學及三座幼兒園,見圖1。轉換層各區塊建筑高度和體型不相同,部分單體大部分豎向構件通過轉換梁轉換,其余單體也存在平面和豎向不規則,整個車輛段上蓋基地大部分建筑屬于不規則的超限高層。主要有四種典型結構：

就我國當前經濟發展格局來說，國有經濟是我國國民經濟發展的命脈，因此，對于我國整個市場經濟來說，國有企業在整個經濟格局中起著十分重要的作用。而作為國有企業中支柱性企業，電力企業由于其自身具有特殊性質，面臨的風險也就存在著一定的不確定性因素。由于現代科學信息技術的不斷發展以及國家各個地區對電力行業的不斷改革深化，使得電力行業的市場結構有了許多變化。另外，由于近年來金融危機以及政府多方面監管等眾多因素，導致電力企業，面臨的風險正在逐步加大。

MEA斜面的配制：稱取麥芽浸粉7.5 g，瓊脂粉8.0g，加去離子水500mL煮沸，每支保種管浸注1.5mL，121℃高壓滅菌20 min取出，平置于超凈工作臺上，冷卻后即可制成斜面。

圖1 五常地鐵車輛段鳥瞰圖

結構A——東區住宅典型3#、5#樓。9 m(結構標高)平臺以下為車輛段,9～14.2 m為住宅停車庫，14.2 m以上為7/8層住宅。轉換構件抗震等級采用二級,塔樓三級。

例2(第10題) 某高職院校一大學生畢業后為響應“大眾創業，萬眾創新”的號召，決定回家鄉興辦一個現代化養雞場．如圖，該養雞場場地是一個矩形ABCD，其中一面靠墻(墻足夠長)，其它三面由100米長的竹籬笆圍成，則該養雞場場地的最大面積是

結構B——西區住宅典型38#樓。14.2 m平臺以下為車輛段,14.2 m以上為11層住宅。轉換構件抗震等級二級,塔樓三級。

項目在車輛段設計前期,上蓋物業結構即介入,提供上部塔樓柱位及柱配筋,在蓋下車輛段施工時即提前預留,因后期上蓋物業戶型改動較小,大部分塔樓后期施工圖設計階段柱位與前期車輛段設計預留柱位吻合較好,局部柱與原預留柱錯位通過節點與預留結構進行接駁。轉換層接駁節點見圖4。

結構D——商業典型。9 m平臺以下為車輛段,9～14.2 m為停車庫和商業首層,14.2 m以上為4層商業(地面以上高度為27.5 m)。結構D一層框支框架部分抗震等級采用二級,轉換構件抗震等級三級,塔樓三級。

配筋及計算控制按以下標準：所有柱(轉換柱和普通柱)按程序輸出的小震、中震、大震包絡配筋；轉換梁按程序輸出的小震、中震、大震包絡配筋；框架梁按程序輸出的小震、中震包絡配筋；非抗震構件,如次梁等,不用復核；轉換框架以內的非轉換框架梁,主要為轉換層以下位于轉換框架內的框架梁,須滿足相應性能目標對應的構件受力要求。

2 結構設計

2.1 結構布置及構造

根據建筑結構的實際情況,合理設置結構縫,保證較為合理的結構單元。根據建筑層高要求,合理設置汽車庫層,部分結構單元底層通高,上部建筑在一層頂轉換。盡量使上部結構簡單、規整、對稱,受力均勻、位移角可控。

結構A、B、D 14.2 m平臺以下按重點設防設計,14.2 m平臺以上按標準設防設計；結構C及該部位對應范圍內均按重點設防設計。由于底層層高較高,二層層高相對較小,為調整剛度比,適當加大底層柱截面或減小二層柱截面。上部結構柱盡可能落在框架梁及一級次梁上,控制落在二級次梁上柱的數量,控制轉換梁剛度,減少轉換梁撓度,轉換梁采用預起拱以減小撓度[1]。

提高轉換層中不規則樓板的厚度及配筋率,目的是與計算假定盡可能的吻合,同時提高整體變形協調能力,計算樁基沉降,嚴格控制相鄰柱沉降差。通過調整豎向構件的布置,減少整體結構質心和剛心的偏離較多的情況。在滿足建筑要求的前提下,通過提高建筑外圈的剛度,來提高結構的整體抗扭性能[2]。

2.2 結構體系

五常地鐵車輛段上蓋項目下部車輛段和上部塔樓均采用框架結構,結構上下柱網錯位,塔樓部分柱大部分通過轉換結構拖換,采用結構梁轉換,即規范中未規定的框支框架結構體系。柱位按上部結構初步設計柱配筋預留鋼筋,預留長度為1.5 m,見圖2。典型獨立區塊車輛段、停車庫和塔樓整體模型見圖3。

近年來，我國對于農民工的體育參與程度越來越給予高度重視，并且開始實施很多農民工健身的工程建設，從許多街道我們都可以見到各種體育健身的設備。僅從湖南省說，已經將體育健身器材普及到了村鎮，如今很多農村和社區都有健身設備和器材。但是對于城市來說，很多公共體育健身的場所農民工進不去，這是由于農民工工作時間比較長，進行體育鍛煉很不方便，因此政府要考慮到這些因素，適時增加公眾體育健身場所的開放力度。

圖2 車輛段施工預留柱位

圖3 獨立區塊車輛段、停車庫和塔樓整體模型

結構C——學校典型幼兒園。9 m平臺以下為車輛段,9～14.2 m為停車庫,14.2 m以上為3層幼兒園。轉換構件抗震等級一級,塔樓二級。

2.3 計算分析

采用多個結構軟件對計算結果進行分析比對；補充靜力彈塑性時程分析,復核結構彈塑性層間位移及薄弱部位,同時分析出現塑性鉸的先后順序,判斷是否滿足抗震概念設計中的三水準的設計。大震作用下彈塑性位移角不得大于1/50。

上部塔樓結構下部是地鐵5號線的車輛基地,蓋上蓋下使用功能差異大,引起柱網錯位,柱子無法落地,需要進行豎向轉換,為此須進行轉換層上部地鐵上蓋塔樓和下部地鐵車輛段結構側向剛度比驗算。計算采用YJK軟件,典型塔樓轉換層、轉換層上層結構側向剛度比見表1。轉換層與轉換層上層的等效剪切剛度比均大于0.5,滿足相關規定。

大底盤頂存在多塔問題,計算分析時,按整體和單塔分別計算,并取包絡設計。當有裙樓時,應考慮相關范圍進行計算分析；調節轉換柱的截面,嚴控蓋上蓋下交接處樓層剛度比,按規范對地震剪力進行調整，并進行抗震性能設計。

2) MD/CD結構在2 m/s、4 m/s、6 m/s低速沖擊有限元模擬結果表明，最大接觸力隨著波紋夾沖擊速度的增加而升高，沖頭與波紋夾芯結構之間的接觸時間隨著沖擊速度的增加而縮短；隨著沖擊速度增加，上層面板和夾芯吸收能量所占比例不斷降低，其他部分吸收的能量比例則不斷提高。

對主體結構補充進行彈性時程分析,按照規范計算小震承載力,按照規范驗算小震的變形。中震和大震計算均按規范取值,補充轉換層樓板應力分析[3]。關鍵構件中震下按第3水準設計,大震下按第4水準設計。大震分析時,嚴格限制底部框架柱的軸壓比,確?；炷林邆渥銐虻陌踩珒?軸壓比限值按μN≤0.75。

圖4 轉換層柱接駁節點

表1 典型塔樓轉換層上、下側向剛度比

小震彈性時程分析選取一組人工波和兩組天然波,通過與規范反應譜分析結果對比,來驗證所選地震波的合理性。比較時程分析與反應譜法所得的底部V,分析結果滿足規范關于地震波選取合理性的要求。計算結果見表2和圖5。

楊小水沉默了好幾分鐘，然后才開口。沒想過還能見到那個畜生。大水過后，我再也沒想過那天的事。不是不想，是不敢想，害怕。我老是強迫自己忘了，可越強迫記憶反而越深刻，越折磨人。幾十年過去了，那事還像發生在昨天。

表2 典型塔樓基底剪力對比

圖5 典型塔樓樓層剪力比較

2.4 性能化設計

五常地鐵車輛段結構抗震性能目標涉及的不同類型構件具體如下：

表3 結構抗震設計性能目標

考慮抗震設防、場地條件、結構的特殊性在滿足規范的前提下,性能目標選用“D”：小震滿足性能水準“1”的要求，中震滿足性能水準“4”的要求,大震滿足性能水準“5”的要求。本項目建筑高度均較小、整體結構除轉換層區域外均較為規則的特點,對不同類型關鍵構件、普通豎向構件和耗能構件的性能要求區分,加強關鍵構件的設計,確保了結構設計的可靠性?？拐鹦阅芩疁式Y構預期的震后性能狀況,以《高規》為準[4]。

1)關鍵構件——轉換梁及轉換柱；

而這個冠軍獎杯并不僅僅屬于IG戰隊，更屬于所有曾經倒在沖鋒路上的LPL追夢人。這場比賽的勝利，意味著兩代電競人的尋夢之旅，終于劃上了一個完美的句號。奪冠的這一天，所有的英雄聯盟玩家都沸騰了。IG戰隊讓所有人的夢想變得完整，讓所有人的青春，變成了圓滿，讓電競游戲成為了青春的代名詞。

2)普通豎向構件——不包括轉換柱的非轉換構件；

3)耗能構件——不包括轉換梁的框架梁。

主樓框架的抗震設計采用表3列出的性能目標。

3 結 語

TOD模式在我國尚屬于初級階段,車輛段上蓋建筑的設計與車輛段設計通?？梢宰龅角捌诮y一規劃,但車輛段設計與上蓋建筑設計未做到協調一致、統一設計,造成前期車輛段給上蓋物業開發預留的結構構件未充分利用,在后期上部結構設計時,為了滿足上部建筑的功能要求,需要重新設計轉換結構或對已施工的車輛段結構進行加固,不僅增加成本,還造成工期延長。

本文對五常地鐵車輛段上蓋物業整體結構設計把控進行了闡述,具體包括結構布置及構造、結構體系、計算分析和性能化設計四方面,基于結構概念及設計經驗明確了框支框架的設計流程和抗震措施,提高關鍵構件的性能目標,做到重要構件加強設計,確保了結構設計的可靠性。通過本文的探討,以期為后續相關類似項目開發中應用框支框架體系的結構設計提供參考。