金馬TOD項目結構選型及分析

郭維陽

(綠地控股集團江蘇房地產事業部，江蘇 南京 210006)

1 工程概況

金馬路地鐵上蓋項目位于江蘇省南京市棲霞區馬群街道，2棟單體是金馬路站上蓋物業北地塊的一部分，北至規劃青馬路，西至地鐵2號線。該地塊由9#樓、10#樓2棟樓組成，總建筑面積約為50 922 m2。建筑高度49.45 m。下部2層裙樓高度為11.2 m，是地鐵4號線既有站廳用房；上部2棟塔樓均為10層加建辦公。塔樓平面尺寸約為71.5 m×36.5 m。

兩棟辦公塔樓西側毗鄰地鐵軌行區如圖1～2，局部柱跨落于地鐵特別保護區之上，設計過程中需按照《城市軌道交通結構抗震設計規范》(GB 50909—2014)考慮上部建筑對下部站廳的影響；同時計算該辦公塔樓對地鐵軌道產生的不均勻沉降。主體結構由于建筑功能的需要局部收進，因此存在扭轉不規則，多塔結構，塔樓偏置等多項不規則。

圖1 金馬交通樞紐總平面圖

圖2 金馬路地鐵上蓋項目效果圖

1.1 多塔結構、塔樓偏置

地鐵上蓋項目往往因下部地鐵功能需要，底盤面積較上部開發物業所需面積大很多，從而形成上部多塔結構體系[1]，如圖3所示。當單塔或多塔合質心與大底盤的質心偏心距大于底盤相應邊長20%時，即屬于塔樓偏置。該不規則屬于特別不規則。

圖3 地鐵車輛段柱網平面圖

1.2 新老結構銜接

目前的上蓋物業開發設計都是以地鐵為主導，柱網尺寸優先滿足地鐵功能需求，上部物業功能的價值實現受結構制約非常明顯，且在施工時序上往往滯后于地鐵建設數年之久，開發建設成本成倍增加。在新老結構體系的銜接上常常采用混凝土轉換結構、隔震支座、鋼結構等來降低對下部結構的影響[3]。在建筑功能上通過設置轉換層大平臺、落地核心筒來滿足上蓋物業的動線需求。

1.3 已建工程概況

地鐵4號線金馬路站由地上2層進站大廳和局部地下1層島式站臺組成。地下1層島式車站為箱型框架結構，分布于站廳西側，地上2層為混凝土框架結構，站廳柱網間距以6.5～8.5 m為主。車站原設計加建7層混凝土框架結構，3～5層為商業，6～9層為辦公。商業樓層(3～5層)預留樓面均布恒載標準值3kN/m2，等效均布活載標準值8.5kN/m2。辦公樓層(6～9層)預留樓面均布恒載標準值3kN/m2，等效均布活載標準值7kN/m2。屋面恒載標準值4kN/m2，活載標準值2kN/m2。既有建筑設計年限100年，重點設防類，結構抗震等級為一級。

1.4 擬建工程設計

設計思路：①實現建筑功能需求，提升項目品質，獲取更多溢價空間，便于大單定制；②減少對既有建筑的加固改造，降低施工過程中對地鐵運營的影響；③依據地鐵設計規范對結構進行抗震計算分析，為地鐵建筑預留安全儲備；④實現項目利益最大化。

2 設計參數[2]

設計參數見表1。

塔樓分別采用SATWE和MIDAS BUILDING建立結構模型，進行分析計算。兩軟件計算得到的結構樓層質量、樓層剪力、層間位移角等結果基本一致，驗證了計算結果的可靠性。考慮偶然偏心的扭轉位移比為1.22，大于規范限制1.2。

表1 主要設計參數

3 結構方案比選

1)方案1：鋼筋混凝土框架結構體系。該方案(見圖4)結構體系規整，豎向抗側力構件連續，不存在結構薄弱層，結構整體抗扭剛度較好，設計預留荷載充足，對下部結構安全性影響較低，基礎沉降均勻。但是該設計將會導致辦公空間橫向進深長達49.3 m。該長度遠遠超出常規辦公樓進深設計尺寸，從而帶來戶內辦公區屬的分割困難，增加銷售難度。豎向交通核位于建筑東側待建區域，西側建筑范圍在不增加豎向交通核的基礎上明顯難以滿足消防疏散要求。

圖4 混凝土框架結構體系

2)方案2：鋼筋混凝土框架結構多塔體系。鑒于減小對既有站廳功能影響，將建筑豎向交通核設于新建建筑東側兩端，采用縮小樓層平面面積，增加層數的方式實現建筑功能品質提升，建筑橫向進深得以縮小。該方案為多塔結構體系(見圖5)，存在塔樓Y向偏置、基礎沉降不均勻等問題。經計算分析，部分框架柱的軸壓比超限，需要對下部框架柱進行鑒定加固，大部分柱的軸壓比接近限值，未能給地鐵建筑預留足夠安全儲備。

圖5 混凝土框架結構多塔體系

3)方案3：鋼筋混凝土+鋼框架結構多塔體系。為實現上部減重，減小對下部框架柱的加固改造工作，降低對運營線路的影響。新建建筑采用輕質高強鋼結構體系(見圖6)。該方案需解決模擬計算中阻尼比參數設定，轉換位置不同材料的穩固連接問題。

圖6 混凝土+鋼框架結構多塔體系

經過量化分析，方案1與方案3分數相同，可為實現建筑功能最大化，做足容積率，我們采用方案3的結構體系，該方案能有效避免了對下部站廳的加固改造，實現項目利益最大化。結構體系方案量化評比見表2。

表2 結構體系方案量化評比表

4 總 結

1)金馬路地鐵上蓋項目經過多種方案比選，為實現建筑功能，滿足最大容積率要求，采用混凝土+鋼框架結構體系；為最大限度降低建筑自重，墻體材料選用輕鋼龍骨石膏板。

2)為實現上下結構平穩過渡，增加1層型鋼混凝土過渡層，既保證加建結構的可靠連接，又避免豎向剛度突變；同時減少對下部既有結構的影響，保障地鐵正常運營。

3)在設計過程中，與地鐵相關單位對接較多，對項目的順利推進影響較大。筆者對地鐵部門關心的地震參數選擇、安全富裕度、軌道沉降等問題進行了詳細復核，均滿足相關規范要求。

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