云巴項目高架車站及車輛基地建筑物設計使用年限及結構安全等級研究

歐練文

(中國鐵路設計集團有限公司廣東分公司， 518052， 深圳∥工程師)

云巴作為一種新型的小運量膠輪有軌電車系統，可以作為地鐵等大運量城市軌道交通系統的有效補充，其有助于緩解城市交通擁堵，提升城市出行效率，減小城市建設成本。目前，云巴項目在系統配置和主要技術標準上的國家規范仍未制定，在設計過程中缺少可供依托的依據，因此，本文擬在參考目前既有的城市軌道交通設計規范、部分已運營的城市軌道交通線路實際建設情況，以及部分省市膠輪有軌電車系統設計規范的基礎上，結合目前在建云巴項目的實際設計標準，探討云巴項目中高架車站及車輛基地的設計使用目標年限及結構安全等級。

1 城市軌道交通高架車站及車輛基地設計使用年限

設計使用年限是指設計規定的結構或結構構件不需要大修即可按預定目的使用的年限[1-2]。根據建筑物在重要性上的差異，可將房屋建筑的設計使用年限劃分為5年、25年、50年、100年。

1.1 城市軌道交通高架車站、車輛基地設計使用年限的相關規定

與城市軌道交通高架車站及車輛基地結構設計使用年限有關的設計規范條款如表1所示。這些條款對城市軌道交通高架車站及車輛基地的設計使用年限作了強制性規定：高架車站的結構使用年限為100年；車輛基地的結構使用年限為50年。但是，對于高架車站的鋼屋蓋、出入口，以及車輛停靠車場二層以上的建筑物，規范上并沒有對其結構使用年限作強制性要求。因此，在城市軌道交通的實際建設工程中，不同的結構可能會存在不同的設計使用年限。

表1 城市軌道交通設計規范對高架車站及車輛基地設計使用年限的相關規定Tab.1 Relevant provisions on the designed service life of elevated stations and vehicle bases in urban rail transit design codes

1.2 設計使用年限在地鐵工程項目上的應用分析

本文選取了部分已運營的城市軌道交通線路，這些線路高架車站的設計使用年限及結構安全等級如表2所示。

表2 部分城市軌道交通線路高架車站的設計使用年限及結構安全等級Tab.2 Designed service life and structure safety grade of elevated stations of some urban rail transit lines

表2所列的5條城市軌道交通線路，其車輛基地設計的使用年限均為50年，結構安全等級均為二級。除北京地鐵S1線車輛基地外，剩余4條線路均采用了“一層停車”的設計方案，即：城市軌道交通車輛停放在地面軌道上，車輛跟房屋建筑結構是分離的，相當于橋-建分離結構。

北京地鐵S1線和深圳地鐵10號線的車輛基地均采用了“二層停車”的設計方案。深圳地鐵10號線車輛基地的設計方案為：城市軌道交通車輛停放在二層樓面的軌道上，車輛跟房屋建筑是合建的，相當于橋-建合一結構。基于此設計方案，該車輛基地聯合檢修庫的設計使用年限為100年，結構安全等級為一級；基地內其余普通房屋的設計使用年限為50年，結構安全等級為二級。

從上述案例可以看出：

1) 高架車站主體結構的設計使用年限均為100年，結構安全等級均為一級。

2) 不同項目高架車站鋼屋蓋的設計使用年限和結構安全等級不完全統一，其主要原因為：對于使用年限為50年、結構安全等級為二級的線路，設計者認為車站鋼屋蓋為普通屋頂，屋蓋若發生損壞并不影響整條線的正常運營，且站臺層的可用區域有限、須容納的乘客較少，結構安全等級設為二級即可滿足要求；對于使用年限為100年、結構安全等級為一級的線路，設計者認為車站鋼屋蓋與車站主體一起受力，設計使用年限需一致；而使用年限為100年、結構安全等級為二級的線路，在設計時取了前面兩種情況的區間值。

3) 高架車站出入口設計使用年限與高架車站鋼屋蓋設計使用年限一致。對于使用年限為50年、結構安全等級為二級的線路，設計者認為某個出入口拆建并不影響車站其他出入口的正常運營。

4) 車輛基地中，大部分建筑為普通房屋及構筑物，因此其設計使用年限設為50年；檢修庫內股道若位于地面層，其房屋建筑設計要求與普通建筑一致；股道若位于二層樓面，其房屋建筑的設計使用年限為50年，結構安全等級為二級。但深圳地鐵10號線涼帽山車輛段雙層聯合檢修庫采用了設計使用年限為100年、結構安全等級為一級的設計標準，這是因為設計者考慮到房屋建筑內存在大量檢修設備，若房屋建筑損壞或大修，將嚴重影響正常的運營，因此將其設計使用年限及結構安全等級提高。

基于云巴項目與地鐵高架車站的運行特點有部分類同之處，上述地鐵高架車站的規定對云巴項目的設計使用年限及結構安全等級具有一定的參考價值。

2 膠輪有軌電車系統高架車站及車輛基地設計使用年限的相關規定

目前，部分省市頒布了膠輪有軌電車交通系統在設計或技術上的地方標準，這些地方標準中對膠輪有軌電車系統高架車站及車輛基地的設計使用年限要求如表3所示。由表3可知：膠輪有軌電車系統高架車站主體結構的設計使用年限為100年，車站雨棚、出入口及車輛基地的設計使用年限并沒有明確規定，這對于云巴項目的設計使用年限的參考作用有限。

表3 部分省市膠輪有軌電車系統對高架車站及車輛基地設計使用年限的規定Tab.3 Regulation of ruhber-tired tram system on designed service life of elevated stations and vehicle bases in certain provinces and cities

3 兩種設計使用年限下建筑物結構設計要求的對比

由上文可知，在城市軌道交通項目中，標志性建筑和特別重要的建筑結構的設計使用年限一般為100年，普通房屋和構筑物的設計使用年限為50年。設計使用年限的不同，對結構參數取值及結構受力分析的影響很大。100年和50年兩種不同設計使用年限下建筑物結構的設計要求對比如表4所示。

表4 兩種設計使用年限下建筑物結構設計要求的對比Tab.4 Comparison of building structure design requirements between designed service lives of 100 and 50 years

由表4可知，設計使用年限為100年的建筑，其結構受力為設計使用年限50年的建筑的1.1倍。結合GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》3.2.2條和3.2.3條公式可知，100年建筑的結構構件相較于50年建筑的結構構件，其內力增大不小于1.1倍。地震作用下，設計使用年限100年建筑的抗震設防烈度相對于50年建筑提高一級，結合GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》中5.4.1條、6.2.2條、6.2.4條和6.2.5條公式可知，相對于設計使用年限為50年的建筑物，設計使用年限為100年的建筑物，其內力增大約1.1倍，因而結構構件尺寸及工程造價費用需要相應提高。

深圳某云巴項目車站的造價對比分析如表5所示。對比該站主體部分材料造價可以看出，設計使用年限為100年的車站造價是設計使用年限為50年的車站造價的1.17倍。

表5 深圳云巴某項目車站主體部分材料造價對比Tab.5 Cost comparison of certain material in the main structure of a skyshuttle project station in Shenzhen

4 建議

綜上所述，結合目前在建云巴項目的實際設計標準，本文提出云巴項目高架車站、車輛基地建筑物的設計使用年限及結構安全等級建議如下：

1) 高架車站主體結構設計使用年限設為100年，結構安全等級設為一級。

2) 高架車站鋼屋蓋的覆蓋范圍較小、可容納乘客較少，發生損壞時不影響整條線的正常運營，車站鋼屋蓋的設計使用年限可設為50年，結構安全等級設為二級。

3) 一般情況下，高架車站至少有2個及以上出入口，部分出入口的檢修和拆建不影響車站的正常運營，車站出入口的設計使用年限可設為50年，結構安全等級設為二級。

4) 云巴項目車輛基地的人員較少，股道較多，某條股道的維修一般不影響剩余股道的正常運營，車輛基地建筑物的設計使用年限可設為50年，結構安全等級設為二級。對于與線路運營控制中心合建于停車列檢庫內的建筑物，其設計使用年限可設為50年，結構安全等級設為二級，并需提高線路運營控制中心局部構件的抗震措施。