北京站高架候车厅扩建结构设计

这给科学地编制施工组织和经济核算造成了极大的困难。随着铁路施工新技术的采用和结构形式的不断创新,实事求是地编制补充定额是铁路工程科学管理的当务之急。

218科学试验和规范建设问题

随着建筑结构科学的不断发展,对于新型的、复杂的结构形式,工程技术人员和专家对计算模型的设计、计算软件的选用和不同计算结果的定量、定性分析产生不同的意见是正常的。我们在遵照前人总结的、规范中已有的成果的同时,对新结构进行实体或模拟试验以验证其计算结果的正确性也是非常必要的。这样做既可以保证具体结构的安全,又可以为标准(规范)的修订提供依据。

3结语

无论是从设计还是从施工、工期、成本及管理思想和机制等诸多方面考察,北京站扩能改造和无站台柱雨棚工程无疑都是一次大规模的、难得的科学试验,其成功的经验是极其宝贵的,它为今后类似工程的设计、施工提供了借鉴。

收稿日期:2004-09-15

(责任审编白敏华)

铁道建筑

Railway Engineering January,2005

文章编号:1003-1995(2005)01-0012-04

北京站高架候车厅扩建结构设计

李茂生

(铁道第三勘察设计院,天津300142)

摘要:介绍北京站高架候车厅的扩建结构设计情况,提出扩建结构设计应注意的一些问题。

关键词:高架候车厅扩建结构设计基础沉降上部结构

中图分类号:TU24811文献标识码:B

1工程概况

北京站按照我国传统建筑对称、均衡的美学原理建设而成,车站大楼顶部的塔钟、台亭、琉璃瓦等充分展示了我国民族建筑传统,被列为建国十周年首都十大建筑之一。自1959年开通运营以来,车站客流量已较原设计成倍增加,虽经过多次挖潜,但站台、列车到发线等运输设备却始终没有增加,既有运输能力已不能适应客流量日益增加的需要。为了缓解运输压力,北京站将进行建国以来的首次扩能技术改造,其中包括高架候车厅的扩建。

北京站既有高架候车厅为钢筋混凝土框架结构,纵向楼面主次梁均为两端加腋梁,横向楼面梁为组合拱梁,其中心顶盖采用双曲扁壳屋盖。候车厅平面见图1。虽然原设计按前苏联抗震规范规定进行了七度抗震设防,但由于那时的设计标准偏低,又加上多年来大楼一直处于超负荷使用状态,建筑物的安全性及耐久性已较难满足我国目前建筑安全水准的要求,所以早在1998年,既有高架候车厅与站房即进行过一次全面的抗震加固及大修改造。

2新旧高架候车厅的关系

高架候车厅(以下简称高架)的扩建是要在既有高架南侧外扩四跨(横跨新建的7、8站台及5股到发线),并要求保留既有部分的拱梁及加腋梁的建筑样式,以保持高架原有的建筑风格。既有高架至今已有40多年的历史,并且进行过外包钢抗震加固处理,其结构特征、材料性能指标等都很难确定。如果新旧高架相互关系采用连成整体的方案,扩建结构设计难度将相当大:一方面既有高架的地基沉降已基本完成,新旧高架连接处地基沉降将很难保证与既有部分协调一致;另一方面新旧高架的结构设计条件相差较大,包括材料参数、结构形式、设计参数、结构可靠度指标等,设计时无法准确地评价两者的结构安全度。所以尽管既有高架在1959年设计时整体考虑了扩建条件,但鉴于上述因素,扩建设计时改用了新旧高架尽可能脱离的处理方案。

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图1 候车厅平面图(单位:mm)

3 地基基础设计

311 地基

扩建高架天然地基部分基本位于金代旧沟上,地质情况较复杂。由于地下管线过密,现场无法在桩位钻孔,所以物理参数设计取值综合参考了毗邻的地下行包库的挖孔资料、桩基规范和相关手册。该区从上至下土层分布大致为:¹杂填土,厚312m;º粉土,密实,厚016m;»细砂,中密,厚113m;¼粉土,密实,厚114m;½粉质粘土,可塑,厚310m;¾粉砂,密实,厚112m;¿中砂,中密,厚119m;À圆砾石,中密,厚219m;Á粉质粘土,可塑,厚713m;Â圆砾石,中密,未见底。地下水为第四纪孔隙潜水,埋深716~918m,对普通混凝土无侵蚀性。Ò类场地。312 基础

本工程A )A 轴至A )D 轴部分基础座落于北京站新建地下行包库的顶板上,而A )E 轴柱基础则处在行包库外侧的天然地基上,故而采用了两种基础形式,基础平面布置见图2。

(1)柱下联合基础。A )A 轴至A )D 轴高架直接将110m 厚的行包库顶板作为持力层。由于受行包库顶板承载力的限制,该区基础基底应力按照行包库设计的要求Z 300kPa 。经过验算,410m @4175m 柱网必

须设计成四柱联合基础方能满足基底反力要求。为此

根据上部荷载情况,7、8站台上的高架柱基础分别设计为1110m @810m 、1010m @710m 的柱下联合基础。(2)人工挖孔灌注桩与旋喷桩结合的复合桩基础。

A )E 轴柱下不仅有1959年设计的柱下联合基础,还有1989年基础加固用的组合托换梁及桩承台。为了不破坏既有高架的基础并保证扩建不降低既有高架的安全度,A )E 轴柱采用900mm @1600mm 钢骨混凝土托换梁技术,将荷载从上部结构间接地传给基础。

图2 基础平面布置图(单位:mm)

连接部位的基础设计是扩建结构设计的关键。本工程A )E 轴柱列基础的方案至关重要:一方面基础施工影响因素多,北京站要求边施工边运营,所以基础开挖方案必须考虑周全,以确保既有高架绝对安全及运营畅通无阻。此外,南侧新建地下行包库的施工致使大型施工机械无法进入该区作业;另一方面,基础设计也受到很多条件限制,受周边设施的制约,基础只能布置在特定区域,而且最大尺寸Z 2150mm 。若选第8层圆砾石为桩端持力层,则作为下卧软弱层的第9层粉质粘土就会出现地基承载力不足的问题;如将持力层选在第10层圆砾上,则单纯采用人工挖孔不仅施工困难而且还难以保证作业安全;此外,既有高架基础沉降已基本完成,扩建高架的其他部分由于直接建在行包库顶板上,基础沉降也很小,所以设计时应严格控制该柱列的基础沉降,尽可能减少不均匀沉降引起

132005年第1期北京站高架候车厅扩建结构设计