城市地铁车辆段上盖物业设计

城市地铁车辆段上盖物业设计

摘要：针对地铁车辆段上盖物业开发，盖体平台面积较大，结构复杂，文中探讨了转换层的设置部位，转换层下柱网和层高的布置原则，对多遇地震情况下的复杂高层结构的计算，对转换构件采用中震弹性和大震不屈服验算，对施工模拟荷载和一次性加载进行比较，同时对转换层采取多种结构构造措施。

关键词：地铁车辆段；转换层；结构设计

Abstract: Based on the subway car depot cover property development, cover body platform area is larger, the structure is complex, this paper discusses the conversion layers set position, convert the layer and layer are tall column grid of the layout of the principle of an earthquake in the complex high-rise structure calculation, to convert the shock of elastic component and strong earthquakes do not yield analysis, analog load of construction and one-time loading comparison, at the same time for conversion layers to take a variety of structural measures.

Key Words: subway car depot; conversion layers; structure design

引言：《高规》[1]将设置转换结构的楼层命名为转换层，包括转换结构构件，即完成上部楼层到下部楼层的结构形式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件，含水平结构构件及其以下的竖向结构构件。考虑到土地的集约化高强度开发利用，提高土地有效利用率，把城市地铁车辆段分成盖上和盖下两部分，盖上开发为一个综合小区，有办公楼、住宅等，房屋跨度小，而盖下为停放地铁车辆的生产房屋，跨度较大，通过转换层把它们联系起来，转换层既是一个重要的、复杂构造层，也是目前地铁车辆段物业开发设计的关键和难点，笔者以天童庄车辆段的转换层结构设计问题进行探讨，为类似工程提供设计思路和参考。

1、工程概况

天童庄车辆段总用地面积为38.4万平方米，东西长约1300米，南北宽约330米，盖上住宅建筑面积为14.96万平方米，住宅套数为1464套，盖上宿舍建筑面积7.8万平方米，共1342个标准间，盖上还有地铁办公楼，写字楼、小区活动中心等其他房屋，整个盖上部分体量较大，布置紧凑，功能分区明确；盖下为检修主厂房、运用库、维修车间、镟轮库、物资库、轮对踏面检测库、污水处理站等地铁车辆段生产房屋。整个车辆段顶板大平台连成整体，顶板以上均为多、高层建筑及景观绿地，以抗震缝兼伸缩缝划分为若干个独立区块，形成带裙楼的大底盘多、高层房屋。

车辆段上盖物业剖面示意图

2、盖下柱网布置原则及转换层结构的特点

2.1盖下柱网布置原则

布置原则主要依据的条件是：轨道间线间距、车辆限界要求，地铁设备、吊车设备的限制。

根据《地铁规范》[2]，地铁车辆段所有构筑物和建筑物必须满足地铁车辆限界的要求，满足车辆段设备的要求，该车辆段为B型车, 车体宽度为2.8 m,根据各车库有关部位最小尺寸表，推算出轨道间最小线间距和各车库的柱轴线跨度。

由于车辆段内面积最大的是运用库，两柱之间主要跨度按2轨道设计，跨度12.6m，可以满足限界要求，从结构计算方面考虑，也比较合理，其他跨度按工艺要求进行布置。柱距可以按盖上物业决定。

库外及出入段咽喉区的柱网，由于此处的线路特点, 很难取得整齐的柱网, 将垂直于线路方向的轴线向咽喉区延伸, 平行于线路方向的柱网轴线沿线路方向弯曲成弯曲的轴线,使得至少有一个方向柱网是规则的。在柱网布置上，既要满足限界要求, 也不能影响车辆瞭望为原则。

2.2地铁车辆段转换层结构设计的特点

1）盖体平台结构与上盖物业之间，结构竖向不连续(结构构成、刚度、承载力三方面)，结构平面不均衡（结构构成、抗扭能力两方面），属于结构薄弱部位。

2）盖体平台结构与上盖物业结构之间，上下柱网难以一致，竖向构件必须做转换，形成竖向构件间断。

3）盖体平台结构各层与上盖结构底层之间由于层高相差太大或者结构布置的差异，形成“竖向刚度突变”个别的还形成“受剪承载力突变”。

4）盖体平台结构形成大底盘，上盖结构由于建筑体量和平面布置的原因，与平台结构之间产生较大的收进或者产生多塔，形成“尺寸突变”，部分塔楼形成“塔楼偏置”。

5）结构中由于设置了转换层，根据抗规第3.4.2条规定，为竖向不规则结构；由于转换结构的不规则性，结构设计时要采取相应的措施对转换构件进行加强。

6）由于地铁车辆段下盖生产厂房与盖上物业施工工期不同，常常在盖下生产厂房施工完成几年以后才进行上盖物业的开发施工，所以在结构设计时要考虑盖上物业的施工荷载。

3、转换层结构设计

3.1结构转换层位置的选择

1）由于转换层位置的增高，结构传力路径复杂，内力变化较大，在100mm，则房屋梁底至地面的距离应该大于6.6～8.5+0.51～0.825+0.1=7.21～9.425m；

整个车辆段大平台下层高受到控制的是吊车设备的高度，房屋净高要大于7.21～9.425m。车辆段结构转换层层高为房屋净高加转换梁的高度，转换梁的高度可按跨度的1/6~1/8之间考虑或者根据计算确定。

3.4 结构转换层的计算相关问题

带转换层、大裙楼的复杂高层结构，在地震力作用下，受力复杂，竖向抗侧力构件不连续，属于不规则的结构，转换梁为偏心受拉构件，并要承担较大的剪力，一但破坏，将引起整体结构发生破坏。

结构计算模型图

3.4.1 本工程超限结构情况和抗震性能化设计

该结构为大底盘带转换层单塔、多塔高层建筑，属复杂高层结构，A级高层建筑，高度均未超限，但大部分高层房屋属于结构不规则、刚度突变、承载力突变等超限项目，针对超限情况，要进行抗震性能目标设计，计算，关键部位的转换框架（转换梁和转换柱）应达到性能2；薄弱部位转换层平台结构和上盖结构底层应达到性能3；一般部位的上盖其他结构应达到性能4。

大修后继续使用

为保证性能目标的实现，结构应提高抗震承载力和变形能力，必须满足《抗规》中规定的抗震承载力指标性和抗震变形指标。转换梁和转换柱，应做到中震弹性和大震不屈服；平台其他结构和上盖结构底层应做到中震不屈服。

3.4.2 结构设计计算