台州站站台雨棚结构设计与分析_周德良
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 雨棚总投影面 积 为 40 525 m 。 为 减 小 温 度 作 用， 根
2
结构选型和设计 每个雨棚结构单元的结构均采用 4 根分叉组合
据雨棚布置特点， 将整个站台雨棚结构沿顺轨方向 其中站房两侧的雨棚结 分为 3 个独立的结 构 单 元， 构对称， 顺轨 向 长 度 均 为 148. 325m ， 与站房设缝完 全脱开； 站房范围内的雨棚结构与站房柱相连， 顺轨 向长度为 202. 15m 。 台州站鸟瞰图见图 1 。 雨棚基 础 采 用 直 径 为 800mm 的 钻 孔 灌 注 桩 。 承台底面以 下 近 30m 范 围 内 的 土 层 均 为 淤 泥 和 淤 土层的 f ak = 45 ～ 50kPa 。 雨 棚 桩 长 较 长， 泥质黏土， 有效桩长为 51m 左右 。 工程的结构设计基准期为 50 年， 设计使用年限 其 主 体 结 构 的 耐 久 性 为 100 年； 建 筑 结 构 为 50 年， 的安全等级为二级， 结构 重 要 性 系 数 为 1. 0 ； 台 州 地 区为非抗震设防区， 按非抗震进行设计 。
第 41 卷 第 7 期
周德良， 等 ． 台州站站台雨棚结构设计与分析
99
（ 2 ） 单层网壳弦杆与 拱 形 桁 架 上 弦 具 有 相 同 的 箱形截面桁架上弦杆具有良 截面高度并刚接连 接， 好的抗扭能力， 有利于加强网壳边界的约束作用； 同 网壳也为支承桁架提供平面外的支撑， 均有利于 样， 提高屋盖结构的承载力 。 （ 3 ） 四角锥形布置的 斜 柱 有 效 地 减 小 了 桁 架 的 跨度 。 （ 4 ） 网壳 与 支 承 桁 架 形 成 富 有 韵 律 感 的 结 构， 见图 7 。
1
工程概况 台州火车站位 于 浙 江 省 台 州 市 黄 岩 区， 是新建
的甬台温铁路客运 专 线 上 重 要 的 车 站， 为线侧式站 房， 由站房和站台雨棚组成， 于 2009 年 9 月 28 日正
2 式投入运营 。 车站站房总建筑面积为 2. 5 万 m ； 无
图1
台州站鸟瞰图（ 效果图）
站台柱站台雨棚总长度为 500m ， 总宽度为 81. 05m ，
作者简介： 周德良， 教授级高工， 一级注册结构工程师， 注册岩土工 程 Email ： znyzhoudl@ 163 ． com 。 师， 院副总工程师，
98
建
筑
结
构
2011 年
斜柱 与 直 柱 段 的 顶 面 标 高 分 别 为 14. 0m 和 9. 15m ， 钢柱采用埋入式柱脚嵌固于桩基承台中 。
2. 1 结构选型 钢管柱 + 双向倒三 角 形 管 桁 架 + 人 字 形 柱 面 网 壳， 见图 2 。 2. 1. 1 雨棚柱选用 雨棚在顺轨方 向 的 柱 距 均 为 27. 0m ； 垂 直 于 轨 柱 距 分 别 为 43. 95m 和 31. 50m 。 结 道方向为两跨， 合建筑形态， 采 用 分 叉 钢 管 柱， 由直柱段（ 下段） 与 斜柱段（ 上 段 ） 通 过 铸 钢 节 点 相 连 而 成， 见 图 3。钢 管柱下段采用由四根圆钢管及钢板焊接而成的组合 截面（ 图 4 ） 。
图5
雨棚结构平面局部布置图
整个雨棚荷载传 递 路 径： 屋 面 覆 盖 构 件 → 网 壳 屋面 → 横向拱形桁架及纵向倒三角形钢管桁架 → 柱 荷载传递直接而明确 。 → 基础， 2. 1. 3 屋盖结构布置特点 （ 1 ） 作为屋盖结构主 要 受 力 构 件 的 垂 直 于 轨 道 方向的拱形钢桁架， 其 矢 跨 比 为 1 /11 ～ 1 /8. 7 ， 下弦 杆的节间长度为 5. 55 ～ 7. 0m ； 顺轨向的钢管桁架高 跨比 为 1 /10. 4 ， 双 向 桁 架 的 竖 向 刚 度 较 好， 为人字 提高了网壳结构 形柱面网壳提供较 好 的 竖 向 支 承， 的承载力和经济性 。
纵向（ 顺轨 向 ） 桁 架 采 用 倒 三 角 形 等 高 度 钢 管 桁架， 柱 距 为 27. 0m ， 桁 架 高 度 为 1. 96m ， 弦杆节间 桁架弦杆及腹杆均采用圆钢管 。 长度均为 3. 375m ， 横向（ 垂直于轨道方向） 桁架跨度分别为 38. 35 和 25. 90m ， 弧形 雨 棚 屋 面 最 高 点 标 高 分 别 为 17. 5 和 17. 0m 。 采用拱形 倒 三 角 形 管 桁 架， 拱高分别为 3. 5 和 3. 0m ， 桁架上弦呈弧形， 见图 6 。 桁架上弦 杆 分 别 为 400 × 330 × 12 × 12 （ 跨 度 38. 35m ） 和 300 × 330 × 10 × 10 （ 跨 度 25. 90m ） 的 焊
［摘要］ 台州火车站站台雨棚采用分叉式钢管柱与双 向 空 间 钢 管 桁 架 构 成 的 刚 架 结 构 ， 屋盖为 人 字 形 柱 面 网 壳。 站台雨棚位于台风高发区且为四周开敞的圆柱形屋盖， 风载为其主要荷载并通过 风 洞 试 验 确 定 。 屋 盖 结 构 设 计 时 充分考虑风荷载对结构整体稳定的影响， 对主要荷载工况作用下的结构进行线性 和 非 线 性 屈 曲 分 析 。 合 理 确 定 复 控制重要构件的应力， 确保结构的安全性和经济性 。 选用屋 盖 构 件 截 面 、 布置间距以及连接 杂构件计算长度系数 、 节点时充分考虑外露雨棚结构的美观要求， 结构较好地体现了建筑形态和设计理念 。 ［关键词］ 站台雨棚； 分叉钢管柱； 钢管桁架； 网壳； 风洞试验； 屈曲分析 中图分类号： TU393 文献标识码： A 848X （ 2011 ） 07009705 文章编号： 1002-
图6
垂直于轨道方向剖面
接箱形截面， 腹杆为圆钢管， 下弦杆在桁架中部为单 到桁架端部水平分叉变为两根圆钢管， 这 根圆钢管， 样， 下弦杆一方面通 过 桁 架 两 根 上 弦 杆 与 分 叉 柱 相 有利于下弦杆在风吸荷载作用下的稳 连； 另一方面， 定性， 管桁架弦杆与腹杆之间采用相贯焊接连接 。
图2 施工中的雨棚结构
支承屋面系统 的 结 构 采 用 人 字 形 柱 面 网 壳， 由 双向框架桁架围合而成的每个网壳单元平面投影尺 寸分别为 20. 25m × 38. 35m 和 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0. 25m × 25. 90m ， 矢 高同相应 的 桁 架 拱 高 。 网 壳 双 向 网 格 尺 寸 分 别 为 3. 375m × （ 3. 089 ～ 3. 263 ） m （ 跨 度 38. 35m ） ， 3. 375m × （ 3. 088 ～ 3. 344 ） m （ 跨 度 25. 9m ） ， 网格尺 寸较均匀（ 图 5 ） 。 网壳正交正放与支承桁架平行的 网格主弦杆 均 为 H 形 截 面， 截 面 尺 寸 分 别 为 H400 × 200 × 8 × 12 （ 跨度 38. 35m ） 和 H300 × 150 × 7 × 10 （ 跨度 25. 90m ） ， 双向主弦杆在网壳节点处刚接连 在网壳 接； 交叉 的 斜 撑 杆 均 采 用 180 × 6 圆 钢 管， 节点处铰接连接 。 主要构件截面见表 1 。
主要构件截面
构件部位 组合柱 编号 截面尺寸 / mm 构件部位 横向桁架 （ 轴? ～ ?） 网壳 1 （ 轴? ～ ?） 网壳 2 （ 轴? ～ ?） 编号 SX FG SC SC GZ 4 500 × 25 XZ 500 × 25 SX 纵向桁架 FG 横向桁架 （ 轴? ～ ?） SX FG 402 × 10 ， 500 × 30 140 × 5 ～ 180 × 10 口 400 × 330 × 12 × 12 180 × 10 XX 203 × 10
Design and analysis on platform canopy of Taizhou Railway Station
2 Zhou Deliang 1 ，Han Zhoulun 1 ， ，Zhang Wei 1
（ 1 Central-South Architectural Design Institute Co． ，Ltd． ，Wuhan 430071 ，China ； 2 Zhejiang Prov． Institute of Architectural Design and Research ，Hangzhou 321000 ，China ） Abstract ： The canopy structure of Taizhou Railway Station ，located at typhoon-stricken area ，consists of the spatial pipe truss ， steel pipe tree columns and the cylindrical single layer latticed shell roof． The wind load ， dete rminded by wind tunnel is one of the major load cases in the structural design due to the roof shape and all-round openness of the canopy． To test ， ensure economy and safety of the structure ，linear and nonlinear structural buckling analysis under various load cases were carried out to fully consider the wind load effect on the structural buckling． The stress of the main components were confined to the reasonable extent and effective length coefficient of columns with tree form were determined by buckling analysis． The component cross section ， spacing and joints types were chosen to realize the architectural demand． Keywords ： platform canopy ； steel pipe tree column ； pipe truss ； single layer latticed shell ； wind tunnel test ； buckling analysis
XX 402 × 10 ， 325 × 10 WQ H400 × 200 × 8 × 12 WQ H300 × 150 × 7 × 10
XX 402 × 12 ， 325 × 10
注： 1 ） 构件 GZ 为 焊 接 组 合 截 面； 2 ） 除 构 件 SC 为 Q235B 钢 外， 其余构件均为 Q345B 钢 。
图3
雨棚柱轴测图
图4
柱下段截面
2. 1. 2 屋盖结构选型 根据建筑 形 态 、 柱距和荷载（ 尤其是风荷载） ， 经多方案比选， 屋盖 结 构 选 用 双 向 倒 三 角 形 钢 管 桁 典型平面见图 5 。 架 + 人字形柱面网壳，
表1
截面尺寸 / mm 口 300 × 330 × 10 × 10 180 × 6 180 × 6 140 × 5 ， 140 × 10
第 41 卷 第 7 期 2011 年 7 月
建 筑 结 构 Building Structure
Vol． 41 No． 7 Jul． 2011
台州站站台雨棚结构设计与分析
1 1， 2 1 周德良 ， 韩舟轮 ， 张 卫
（ 1 中南建筑设计院股份有限公司， 武汉 430071 ； 2 浙江省建筑设计研究院， 杭州 321000 ）
2
结构选型和设计 每个雨棚结构单元的结构均采用 4 根分叉组合
据雨棚布置特点， 将整个站台雨棚结构沿顺轨方向 其中站房两侧的雨棚结 分为 3 个独立的结 构 单 元， 构对称， 顺轨 向 长 度 均 为 148. 325m ， 与站房设缝完 全脱开； 站房范围内的雨棚结构与站房柱相连， 顺轨 向长度为 202. 15m 。 台州站鸟瞰图见图 1 。 雨棚基 础 采 用 直 径 为 800mm 的 钻 孔 灌 注 桩 。 承台底面以 下 近 30m 范 围 内 的 土 层 均 为 淤 泥 和 淤 土层的 f ak = 45 ～ 50kPa 。 雨 棚 桩 长 较 长， 泥质黏土， 有效桩长为 51m 左右 。 工程的结构设计基准期为 50 年， 设计使用年限 其 主 体 结 构 的 耐 久 性 为 100 年； 建 筑 结 构 为 50 年， 的安全等级为二级， 结构 重 要 性 系 数 为 1. 0 ； 台 州 地 区为非抗震设防区， 按非抗震进行设计 。
第 41 卷 第 7 期
周德良， 等 ． 台州站站台雨棚结构设计与分析
99
（ 2 ） 单层网壳弦杆与 拱 形 桁 架 上 弦 具 有 相 同 的 箱形截面桁架上弦杆具有良 截面高度并刚接连 接， 好的抗扭能力， 有利于加强网壳边界的约束作用； 同 网壳也为支承桁架提供平面外的支撑， 均有利于 样， 提高屋盖结构的承载力 。 （ 3 ） 四角锥形布置的 斜 柱 有 效 地 减 小 了 桁 架 的 跨度 。 （ 4 ） 网壳 与 支 承 桁 架 形 成 富 有 韵 律 感 的 结 构， 见图 7 。
1
工程概况 台州火车站位 于 浙 江 省 台 州 市 黄 岩 区， 是新建
的甬台温铁路客运 专 线 上 重 要 的 车 站， 为线侧式站 房， 由站房和站台雨棚组成， 于 2009 年 9 月 28 日正
2 式投入运营 。 车站站房总建筑面积为 2. 5 万 m ； 无
图1
台州站鸟瞰图（ 效果图）
站台柱站台雨棚总长度为 500m ， 总宽度为 81. 05m ，
作者简介： 周德良， 教授级高工， 一级注册结构工程师， 注册岩土工 程 Email ： znyzhoudl@ 163 ． com 。 师， 院副总工程师，
98
建
筑
结
构
2011 年
斜柱 与 直 柱 段 的 顶 面 标 高 分 别 为 14. 0m 和 9. 15m ， 钢柱采用埋入式柱脚嵌固于桩基承台中 。
2. 1 结构选型 钢管柱 + 双向倒三 角 形 管 桁 架 + 人 字 形 柱 面 网 壳， 见图 2 。 2. 1. 1 雨棚柱选用 雨棚在顺轨方 向 的 柱 距 均 为 27. 0m ； 垂 直 于 轨 柱 距 分 别 为 43. 95m 和 31. 50m 。 结 道方向为两跨， 合建筑形态， 采 用 分 叉 钢 管 柱， 由直柱段（ 下段） 与 斜柱段（ 上 段 ） 通 过 铸 钢 节 点 相 连 而 成， 见 图 3。钢 管柱下段采用由四根圆钢管及钢板焊接而成的组合 截面（ 图 4 ） 。
图5
雨棚结构平面局部布置图
整个雨棚荷载传 递 路 径： 屋 面 覆 盖 构 件 → 网 壳 屋面 → 横向拱形桁架及纵向倒三角形钢管桁架 → 柱 荷载传递直接而明确 。 → 基础， 2. 1. 3 屋盖结构布置特点 （ 1 ） 作为屋盖结构主 要 受 力 构 件 的 垂 直 于 轨 道 方向的拱形钢桁架， 其 矢 跨 比 为 1 /11 ～ 1 /8. 7 ， 下弦 杆的节间长度为 5. 55 ～ 7. 0m ； 顺轨向的钢管桁架高 跨比 为 1 /10. 4 ， 双 向 桁 架 的 竖 向 刚 度 较 好， 为人字 提高了网壳结构 形柱面网壳提供较 好 的 竖 向 支 承， 的承载力和经济性 。
纵向（ 顺轨 向 ） 桁 架 采 用 倒 三 角 形 等 高 度 钢 管 桁架， 柱 距 为 27. 0m ， 桁 架 高 度 为 1. 96m ， 弦杆节间 桁架弦杆及腹杆均采用圆钢管 。 长度均为 3. 375m ， 横向（ 垂直于轨道方向） 桁架跨度分别为 38. 35 和 25. 90m ， 弧形 雨 棚 屋 面 最 高 点 标 高 分 别 为 17. 5 和 17. 0m 。 采用拱形 倒 三 角 形 管 桁 架， 拱高分别为 3. 5 和 3. 0m ， 桁架上弦呈弧形， 见图 6 。 桁架上弦 杆 分 别 为 400 × 330 × 12 × 12 （ 跨 度 38. 35m ） 和 300 × 330 × 10 × 10 （ 跨 度 25. 90m ） 的 焊
［摘要］ 台州火车站站台雨棚采用分叉式钢管柱与双 向 空 间 钢 管 桁 架 构 成 的 刚 架 结 构 ， 屋盖为 人 字 形 柱 面 网 壳。 站台雨棚位于台风高发区且为四周开敞的圆柱形屋盖， 风载为其主要荷载并通过 风 洞 试 验 确 定 。 屋 盖 结 构 设 计 时 充分考虑风荷载对结构整体稳定的影响， 对主要荷载工况作用下的结构进行线性 和 非 线 性 屈 曲 分 析 。 合 理 确 定 复 控制重要构件的应力， 确保结构的安全性和经济性 。 选用屋 盖 构 件 截 面 、 布置间距以及连接 杂构件计算长度系数 、 节点时充分考虑外露雨棚结构的美观要求， 结构较好地体现了建筑形态和设计理念 。 ［关键词］ 站台雨棚； 分叉钢管柱； 钢管桁架； 网壳； 风洞试验； 屈曲分析 中图分类号： TU393 文献标识码： A 848X （ 2011 ） 07009705 文章编号： 1002-
图6
垂直于轨道方向剖面
接箱形截面， 腹杆为圆钢管， 下弦杆在桁架中部为单 到桁架端部水平分叉变为两根圆钢管， 这 根圆钢管， 样， 下弦杆一方面通 过 桁 架 两 根 上 弦 杆 与 分 叉 柱 相 有利于下弦杆在风吸荷载作用下的稳 连； 另一方面， 定性， 管桁架弦杆与腹杆之间采用相贯焊接连接 。
图2 施工中的雨棚结构
支承屋面系统 的 结 构 采 用 人 字 形 柱 面 网 壳， 由 双向框架桁架围合而成的每个网壳单元平面投影尺 寸分别为 20. 25m × 38. 35m 和 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0. 25m × 25. 90m ， 矢 高同相应 的 桁 架 拱 高 。 网 壳 双 向 网 格 尺 寸 分 别 为 3. 375m × （ 3. 089 ～ 3. 263 ） m （ 跨 度 38. 35m ） ， 3. 375m × （ 3. 088 ～ 3. 344 ） m （ 跨 度 25. 9m ） ， 网格尺 寸较均匀（ 图 5 ） 。 网壳正交正放与支承桁架平行的 网格主弦杆 均 为 H 形 截 面， 截 面 尺 寸 分 别 为 H400 × 200 × 8 × 12 （ 跨度 38. 35m ） 和 H300 × 150 × 7 × 10 （ 跨度 25. 90m ） ， 双向主弦杆在网壳节点处刚接连 在网壳 接； 交叉 的 斜 撑 杆 均 采 用 180 × 6 圆 钢 管， 节点处铰接连接 。 主要构件截面见表 1 。
主要构件截面
构件部位 组合柱 编号 截面尺寸 / mm 构件部位 横向桁架 （ 轴? ～ ?） 网壳 1 （ 轴? ～ ?） 网壳 2 （ 轴? ～ ?） 编号 SX FG SC SC GZ 4 500 × 25 XZ 500 × 25 SX 纵向桁架 FG 横向桁架 （ 轴? ～ ?） SX FG 402 × 10 ， 500 × 30 140 × 5 ～ 180 × 10 口 400 × 330 × 12 × 12 180 × 10 XX 203 × 10
Design and analysis on platform canopy of Taizhou Railway Station
2 Zhou Deliang 1 ，Han Zhoulun 1 ， ，Zhang Wei 1
（ 1 Central-South Architectural Design Institute Co． ，Ltd． ，Wuhan 430071 ，China ； 2 Zhejiang Prov． Institute of Architectural Design and Research ，Hangzhou 321000 ，China ） Abstract ： The canopy structure of Taizhou Railway Station ，located at typhoon-stricken area ，consists of the spatial pipe truss ， steel pipe tree columns and the cylindrical single layer latticed shell roof． The wind load ， dete rminded by wind tunnel is one of the major load cases in the structural design due to the roof shape and all-round openness of the canopy． To test ， ensure economy and safety of the structure ，linear and nonlinear structural buckling analysis under various load cases were carried out to fully consider the wind load effect on the structural buckling． The stress of the main components were confined to the reasonable extent and effective length coefficient of columns with tree form were determined by buckling analysis． The component cross section ， spacing and joints types were chosen to realize the architectural demand． Keywords ： platform canopy ； steel pipe tree column ； pipe truss ； single layer latticed shell ； wind tunnel test ； buckling analysis
XX 402 × 10 ， 325 × 10 WQ H400 × 200 × 8 × 12 WQ H300 × 150 × 7 × 10
XX 402 × 12 ， 325 × 10
注： 1 ） 构件 GZ 为 焊 接 组 合 截 面； 2 ） 除 构 件 SC 为 Q235B 钢 外， 其余构件均为 Q345B 钢 。
图3
雨棚柱轴测图
图4
柱下段截面
2. 1. 2 屋盖结构选型 根据建筑 形 态 、 柱距和荷载（ 尤其是风荷载） ， 经多方案比选， 屋盖 结 构 选 用 双 向 倒 三 角 形 钢 管 桁 典型平面见图 5 。 架 + 人字形柱面网壳，
表1
截面尺寸 / mm 口 300 × 330 × 10 × 10 180 × 6 180 × 6 140 × 5 ， 140 × 10
第 41 卷 第 7 期 2011 年 7 月
建 筑 结 构 Building Structure
Vol． 41 No． 7 Jul． 2011
台州站站台雨棚结构设计与分析
1 1， 2 1 周德良 ， 韩舟轮 ， 张 卫
（ 1 中南建筑设计院股份有限公司， 武汉 430071 ； 2 浙江省建筑设计研究院， 杭州 321000 ）