某城市軌道交通運(yùn)營(yíng)控制中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李寶雄 張雪濤 谷宇春

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100037)

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某城市軌道交通運(yùn)營(yíng)控制中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李寶雄 張雪濤 谷宇春

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100037)

結(jié)合工程實(shí)例，介紹了某城市軌道交通運(yùn)營(yíng)控制中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從工程概況、主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、主體結(jié)構(gòu)體系及難點(diǎn)處理、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了論述，針對(duì)性地解決了本工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)問(wèn)題，采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，使本工程達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

軌道交通，控制中心，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 工程概況

根據(jù)功能組成及規(guī)劃條件，某城市軌道交通運(yùn)營(yíng)控制中心為集中式的控制中心，規(guī)模按6條軌道交通線路(1～6號(hào)線)的控制中心(OCC)及線網(wǎng)指揮協(xié)調(diào)中心(TCC)考慮?？刂浦行某龅孛婧蠓譃橹魉⑷箻?。裙樓地上5層，高度22.85 m，主要功能為OCC的設(shè)備用房及控制大廳，框架結(jié)構(gòu)；主樓地上11層，高度54.15 m，主要為T(mén)CC，ACC等中心和管理辦公用房，框剪結(jié)構(gòu)。室內(nèi)外高差0.45 m，設(shè)置1層地下室，地下室層高6.89 m(純地下室4.80 m、夾層2.09 m),地上層高4.5 m，4.2 m。純地下室頂板(無(wú)上部結(jié)構(gòu))覆土1.74 m。地下室最大長(zhǎng)度為171 m，最大寬度為71 m。為減小溫度應(yīng)力影響，出地面后主樓與裙樓之間設(shè)置一道變形縫，兼作抗震縫，縫寬150 mm。主樓縱向尺寸100 m，橫向尺寸30 m；裙樓縱向尺寸150 m，橫向尺寸21 m，長(zhǎng)寬比7.1。

控制中心鳥(niǎo)瞰效果圖見(jiàn)圖1。

2 主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)使用年限100年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。建筑抗震設(shè)防類(lèi)別為乙類(lèi)(重點(diǎn)設(shè)防類(lèi))?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.15g,設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。按照GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，其震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40 s，水平地震影響系數(shù)最大值為0.168。按照當(dāng)?shù)匾?guī)定，軌道交通項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)；根據(jù)本項(xiàng)目《工程場(chǎng)地地震安全報(bào)告》，地震動(dòng)參數(shù)見(jiàn)表1。小震計(jì)算采用安評(píng)報(bào)告提供參數(shù)與抗震規(guī)范參數(shù)的包絡(luò)值計(jì)算。

表1 場(chǎng)地100年設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度及反應(yīng)譜參數(shù)值(阻尼比為0.05)

3 主體結(jié)構(gòu)體系及難點(diǎn)處理

3.1 單跨結(jié)構(gòu)及處理

主樓采用框架—剪力墻形式，裙樓采用框架結(jié)構(gòu)。裙樓4層、5層控制中心大廳由于建筑使用功能限制，需抽掉軸部分柱，形成大空間方便使用，使得結(jié)構(gòu)出現(xiàn)單跨結(jié)構(gòu)：屋頂連續(xù)梁10根，單跨梁6根?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》6.1.5條“甲、乙類(lèi)建筑以及高度大于24 m的丙類(lèi)建筑，不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)”。故裙房頂層大跨度單跨框架結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件采取性能化設(shè)計(jì)，即斜截面承載力中震彈性、正截面承載力中震不屈服。同時(shí)考慮到裙樓體型復(fù)雜，采用了兩個(gè)不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行整體計(jì)算。主要參數(shù)計(jì)算如表2所示。

計(jì)算結(jié)果表明，PKPM與YJK計(jì)算主要參數(shù)近似，且均滿足規(guī)范要求。性能化構(gòu)件配筋計(jì)算見(jiàn)表3。

計(jì)算表明，中震不屈服時(shí)，斜截面箍筋加密區(qū)基本無(wú)變化，非加密區(qū)；中震彈性時(shí)，斜截面箍筋加密區(qū)和非加密區(qū)都增加，非加密區(qū)增加一半。中震不屈服時(shí)，正截面縱筋較小震彈性增加2.2倍；中震彈性時(shí)，正截面縱筋較小震彈性增加2.8倍。

3.2 走廊及處理

表2 主要計(jì)算參數(shù)

表3 性能化構(gòu)件配筋計(jì)算

建筑功能需要，OCC控制大廳在4層、5層通高設(shè)置，且5層需要設(shè)置參觀走廊，即4層頂板大范圍開(kāi)洞。故一般的樓板剛性假定不成立，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響，采用了樓板彈性膜假定計(jì)算。同時(shí)走廊對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響采取PK單榀模型核算，在構(gòu)造上適當(dāng)加強(qiáng)。

3.3 懸挑及處理

主樓、裙樓存在懸挑結(jié)構(gòu)，最大懸挑5.2 m，裙樓頂層存在18 m大跨結(jié)構(gòu)。在地震工況計(jì)算時(shí)，考慮豎向地震作用，并驗(yàn)算結(jié)構(gòu)變形。

4 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

4.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

4.2 沉降計(jì)算

由于變形縫自地下室頂以上貫通，地下室及基礎(chǔ)連成一體，故必須對(duì)基礎(chǔ)整體沉降、差異沉降進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)控制，以滿足整體地基基礎(chǔ)變形要求。

通過(guò)樁基布置及調(diào)整，計(jì)算表明主樓最大沉降46 mm，裙樓最大沉降44 mm，純地下室最大沉降32 mm。最大差異沉降0.005 75，滿足規(guī)范要求。

從施工角度出發(fā)，沿主樓、裙樓外輪廓設(shè)置沉降后澆帶，待兩側(cè)結(jié)構(gòu)封頂，根據(jù)沉降觀測(cè)結(jié)果，確定后澆帶封灌時(shí)間，并不少于兩個(gè)月；以減少地基基礎(chǔ)的不均勻沉降，同時(shí)加強(qiáng)整個(gè)建筑的沉降觀測(cè)等。

4.3 抗浮設(shè)計(jì)

抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為室外標(biāo)高以下0.5 m，即基礎(chǔ)底標(biāo)高以上6.3 m，需要考慮地下水浮力對(duì)結(jié)構(gòu)不利影響。以純地下室為例，考慮到結(jié)構(gòu)自重、地下室頂覆土、基礎(chǔ)板上回填，抗浮系數(shù)為1.00<1.05，不滿足抗浮要求。

考慮到工程樁對(duì)抗浮的要求，抗浮系數(shù)為1.15>1.05，滿足抗浮要求。同時(shí)工程樁單樁豎向抗拔承載力特征值按照抗浮計(jì)算需要確定，在確保安全的前提下，以方便試樁及節(jié)約造價(jià)。

5 超長(zhǎng)設(shè)計(jì)

運(yùn)營(yíng)控制中心由主樓和裙樓兩部分組成，地下室最大長(zhǎng)度為171 m，最大寬度為71 m。為減小溫度應(yīng)力影響，出地面后主樓與裙樓之間設(shè)置一道變形縫，兼作抗震縫，縫寬150 mm。主樓縱向尺寸100 m，橫向尺寸30 m；裙樓縱向尺寸150 m，橫向尺寸21 m。因建筑功能、工藝需要，主樓、裙樓結(jié)構(gòu)不能再增設(shè)變形縫。

為解決結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)、溫度應(yīng)力及混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取以下結(jié)構(gòu)措施：

1)縱向結(jié)構(gòu)梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁，考慮到施工方便，框架梁施加緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。樓板、屋面板采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，施加溫度預(yù)應(yīng)力。2)加強(qiáng)梁、板內(nèi)溫度抗裂構(gòu)造鋼筋。適當(dāng)增加通長(zhǎng)鋼筋，盡量采用直徑細(xì)、間距密的布筋方法，以減小可能出現(xiàn)的溫度、收縮裂縫寬度。3)混凝土原材料應(yīng)采用低收縮、低水化熱水泥(例如粉煤灰水泥等)，采用碎石骨料；頂?shù)装寰捎醚a(bǔ)償收縮混凝土；同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土外加劑的品種、質(zhì)量和劑量，嚴(yán)格控制水灰比不大于0.5。4)設(shè)置沉降后澆帶、溫度收縮后澆帶，后澆帶寬度0.8 m～1.0 m，溫度收縮后澆帶內(nèi)的混凝土在兩側(cè)結(jié)構(gòu)完成兩個(gè)月后澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)用高一強(qiáng)度等級(jí)的微膨脹混凝土澆筑。控制后澆帶封灌時(shí)間，應(yīng)盡量選擇溫度較低時(shí)進(jìn)行后澆帶的澆筑。5)適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，使結(jié)構(gòu)緩慢降溫，以防溫度驟變、溫差過(guò)大引起裂縫；基礎(chǔ)部分及早回填保濕保溫，以減少溫度收縮裂縫；頂板保水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d。6)屋面設(shè)建筑保溫層，建筑物周邊建筑圍護(hù)墻封閉，減小室內(nèi)外溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)合場(chǎng)地環(huán)境、建筑方案、周邊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)性解決本工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)問(wèn)題，采取了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施，工程達(dá)到了安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

[1]GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.

[2]JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范.

[3]GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.

GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.

[4]GB 50157—2013，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范.

Structure design of a city’s rail transit OCC

Li Baoxiong Zhang Xuetao Gu Yuchun

(BeijingUrbanConstructionDesign&DevelopmentGroupCo.,Ltd,Beijing100037,China)

Combining with the engineering example, this paper introduced the structure design of Operation Control Center of a city rail transportation, made discussion from engineering general situation, main design criteria, main structure system and difficult process, foundation design and other aspects, targeting solved the engineering design problems, adopt corresponding technical measures, to enable the engineering achieve good economic and social benefits.

rail transportation, control center, structure design

1009-6825(2015)18-0037-02

2015-04-11

李寶雄(1982- )，男，工程師； 張雪濤(1988- )，男，助理工程師； 谷宇春(1970- )，女，高級(jí)工程師

TU318

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