车辆段上盖超限高层连体结构选型及分析

工程实践
车辆段上盖超限高层连体结构 
选型及分析
吴居洋1，高 敏2，欧飞奇1，朱 振1
（1. 广州地铁设计研究院股份有限公司，广东广州 510010；2. 深圳地铁建设集团有限公司，广东深圳 518026）
摘 要： 车辆段上盖超限高层连体结构主受力桁架的结构体系对整体结构的力学行为影响较大，也是决定连体结构承载力的关键。

通过对深圳地铁16号线田心车辆段上盖超限高层非对称连体结构的结构体系进行专项分析，确定经济合理的连体结构主受力桁架体系设计方案，并提出在连体远端设置斜撑平衡连体结构扭转变形的方案，对连体结构受力薄弱点进行构造加强，确保连体结构满足各水准的抗震性能要求。

关键词：地铁；车辆段上盖；非对称连体；超限高层；结构选型；地震作用中图分类号：U213.9
作者简介：吴居洋（1989—），男，工程师
1 工程概况
深圳地铁16号线田心车辆段位于深圳市坪山区田心片区，外环高速（聚龙南路）以东，环境园路西南侧。

田心车辆段三角区上盖建筑面积为11.75万m 2，功能以研发办公为主，分区图见图1。

本建筑无地下室，地面以上两层为裙楼，裙楼以上由南北两栋塔楼组成，北侧塔楼有27层，高129.1 m ；南侧塔楼有20层，高98.5 m ；标准层高4.2 m 。

两栋塔楼均为框架-核心筒结构，在平面呈L 形垂直布置。

连体结构位于主体结构顶部的14～20层，跨度为27 m ，宽度为24 m ，结构总高度为29.4 m 。

本工程设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7
度，设计地震分组为第一组，地震动峰值加速度值为0.10 g ，场地土类别为Ⅱ类，场地特征周期为0.35 s 。

研发办公楼抗震设防类别为重点设防类，建筑结构安全等级为一级，结构重要性系数为γ0=1.1。

地面粗糙度类别为B 类，基本风压为W 0= 0.75 kN/m 2。

基础型式采用桩基础，桩基持力层为微风化灰岩。

2 整体结构
整体结构采用钢管混凝土框架-核心筒结构，南北塔楼分别设置φ1 200 mm ×35 mm （壁厚）钢管混凝土外圈框架，中间利用建筑竖向交通核及设备机房设置剪力墙核心筒，见图2。

北侧塔楼核心筒居中设置，南侧塔楼核心筒偏置，连体结构采用钢结构梁柱体系。

3 连体结构专项分析
3.1 连体结构布置
连体结构采用钢桁架结构体系，主要通过南侧塔楼从⑧、⑨、⑩轴伸出的3榀桁架与北侧塔楼相连。

钢桁架斜腹杆每边各伸入主体结构一跨，与剪力墙或钢管混凝土柱连接，实现连体结构与两侧塔楼的强连接，协调两侧塔楼的变形。

连接体内伸部分框架梁采用型钢混凝土梁，以便于与钢构件连接。

连体结构标准层平面图见图3。

3.2 连体结构方案比选
连体结构主受力桁架的结构体系对整体结构的力学行为影响较大，也是决定连体结构承载力的关键。

其立
图1 车辆段分区图
咽喉区
运用库
联合检修库
镟轮库
三角区
图2 整体结构
腹杆的高度为图3 连体结构标准层平面图X
Y
8
9
10
E F G
H J K L M
N
P
Q 3 75011 100
11 100
11 100
9 000
9 000
9 000
9 000
9 000
9 000
9 000
3 750
3 0003 0009 0009 000
9 000
9 000
9 0009 0009 0003 6009 000
3 15087654
910
注：E ～Q 为纵轴，4～10为横轴。

增加北侧塔楼位于连体结构远端抗扭刚度的方式有加强远端核心筒剪力墙，即⑤、⑥轴之间南北向剪力墙由表2计算结果可见，加厚剪力墙对增加整体结构抗扭刚度效果有限，经济性较差。

设置斜撑可起到很好图5 连体层结构立面图
表1 3种桁架结构布置方案计算结果
方案自振周期/s
扭转位移比
连体结构跨中最大竖向位移（1.0恒载+1.0活载）/ mm
位移/跨度比
桁架斜腹杆用钢量（不含节点）/ t
方案1X ：3.050 6；Y ：2.660 2；T ：2.269 50.7437.141/727132.8方案2X ：3.052 1；Y ：2.668 4；T ：2.270 30.7441.671/648133.4方案3
X ：3.050 6；Y ：2.657 5；T ：2.264 8
0.74
33.42
1/808
172.7
图4 桁架结构布置方案 a 方案1 b 方案2c 方案3
X
Z
b 连体首层楼板正应力等值线Sig-yy（N/mm2）连体层中震计算结果
性能水平严重损坏重度损坏中度损坏轻度损坏轻微损坏无损坏
性能水平
严重损坏
重度损坏
中度损坏
轻度损坏
轻微损坏
无损坏
a X向作用构件性能水平b Y向作用构件性能水平
由大震时程分析结果可知，连体结构以及与其相连的各类构件在大震下基本无损坏，部分轻微损坏，受弯及受剪承载力满足第4性能水准的要求。

4 结构构造措施
根据连体结构的受力特点及重要性，采取以下构造措施。

（1）连体结构及与其相连的构件在连体高度范围及其上下各1层的抗震等级提高一级，应按特一级设计。

（2）连体主受力桁架上下弦杆所在的楼层及连体层顶部采用型钢米字撑水平拉结，以增强连体结构的整体性。

（3）对连体部分及其上下各1层剪力墙竖向分布筋的配筋率不低于0.6%；连体层楼板配筋应适当加强，配筋双层双向拉通，配筋率不小于0.25％。

5 结语
车辆段上盖开发是目前城市轨道交通建设的重要发展方向，本项目对田心车辆段非对称超限高层连体结构进行了结构选型分析，确定了连体结构主受力桁架设计体系和平衡扭转措施，提出了相应的构造加强措施；并对结构进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震下的结构计算分析。

通过计算分析得出，连体结构满足各水准的抗震性能要求，从而验证了连体设计方案的可行性，可为后续同类项目的设计提供经验。

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收稿日期 2021-08-30
责任编辑党选丽
Selection and analysis of out-of-codes high-rise conjoined structures on upper cover of car depots Wu Juyang, Gao Min, Ou Feiqi, et al. Abstract: The structural system of the main force-bearing truss of the conjoined part has a great influence on the mechanical behavior of the integral structure, and is also the key to the structural bearing capacity of the conjoined part. Through the special analysis of the connected part structure system of the asymmetrical conjoined out-of-codes high-rise structure on the upper cover of the car depot of Shenzhen metro line 16, the economical and reasonable design program of the main stressed truss system of the conjoined structure is determined, the method of setting diagonal braces at the distal end of the conjoined structure to balance the torsional deformation of the conjoined structure is put forward, so as to strengthen the structure of the weak stress point of the conjoined part, and ensure that the conjoined structure meets the seismic performance requirements of all the levels.
Keywords: metro, upper cover of the car depot, asymmetrical conjoined structure, out-of-codes high-rise, structure selection, earthquake action。