某火车站大跨度结构设计要点探究

李杰超

摘要：近年来，随着城市经济的迅速发展，火车站新建、扩建项目日益增多，而在火车站建设中出现了一系列形式多样、跨度规模大、体型体系复杂的结构，因此，做好火车站房结构设计工作具有重要的意义。本文结合笔者的工作经验及工程实例，主要就某火车站站房结构设计中相关要点进行了分析，以供参考。

关键词：站房；结构设计；预应力混凝土结构；结构体系

中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）08-0205-01

1.工程概况

某中型客运站，设公共交通停车场、社会车辆停车场，总建筑面积约4000平方米，为500人站房；有6条发车线，450米长基本旅客站台，中间站台1座，货物线2条，车站设售票厅、候车厅、出站厅及贵宾候车室，治安警务室一个。主站房上部主体结构二层。站房平面投影为矩形，建筑物长109.2m，宽27.0m，高18.0m。地上一层为站台层，由站台、承轨结构、候车厅及办公用房组成，地面标高为±O.000m；二层为高架候车厅，标高6.500m；车站办公区域屋面标高10.500m，候车厅屋面标高18.000m。

2.结构体系及基础

站房采用现浇钢筋混凝土框架结构，候车厅屋面采用预应力钢筋混凝土结构。站房基础采用钻孔灌注桩基础，桩径800。桩基础持力层为斜长变粒岩层，进入持力层深度不小于1.6m，有效桩长约15-26m。桩基安全等级为二级，柱下单桩为一级。

3.结构设计

站房为二层建筑，除屋盖外，结构形式为钢筋混凝土框架结构，结构平面尺寸为109.0m×27.2m。站房基本柱网尺寸为7.5m×8.4m、10m×8.4m、8.4m×5m、15mx25.2m。框架柱为钢筋混凝土柱，候车厅外围柱截面主要采用700mm×1300mm，边跨部分柱截面700mm×700mm，其余柱子截面大部分采用600ram×600mm。

4.结构分析

4.1分析软件和分析方法。本方案将主站房结构桥梁结构和站房结构整体建模，混凝土结构部分用SATWE计算以初步确定混凝土结构的主要构件尺寸和初步的计算结果。

4.2主要荷载和作用。（1）荷载组合按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）执行，其中温度作用的分项系数取1.4，组合系数取0.6。而恒载则按其对结构有利和不利两种情况，分项系数分别取1.0和1.35。（2）基本风压：0.35kN/m²（按50年一遇取值），强度计算按1.1倍取用；地面粗糙度为B类，体型系数根据风洞试验报告确定。（3）根据安评报告，本工程站房需按100年一遇的标准进行抗震设防，地震参数采用安评结果。主站房建筑抗震设防类别为乙类建筑，按设防烈度6度进行抗震计算，按设防烈度7度采取抗震措施。

4.3计算结果。结构分缝后，主站房结构可分一区、二区和三区，以一区为例，顺轨向为x向，垂轨向为Y向。计算结果见表1～3，均满足规范的要求。SATWE最大楼层层间位移△u/h（相应于某一节点）见表1。

以层间位移△u/h计算值为考虑扭转耦联影响后相应于某一层某一节点的最大值。“抗规”表5.5.1限值为1/550，以上结果均满足要求。在地震作用下，站房楼层最大位移与层平均位移比值的最大值：x方向1.07，Y方向1.19。根据“抗规”第3.4.4条限值为1.5，以上结果均满足要求。在地震作用下，站房最大层间位移与平均层间位移比值的最大值：x方向1.06，Y方向1.18。根据“抗规”第3.4.4条限值为1.5，以上结果均满足要求。

4.4结构分析。根据图1分析，其平面尺寸为109.2mm×27.0m。考虑到建筑功能需求，在建筑平面内不设缝，温度作用成为结构设计重要荷载工况。在建筑结构分析过程中，应采取以下几方面的处理措施：

（1）温度作用取值如前4.2第一点所述，将温度作用作为一种荷载工况，针对建筑超长结构采用单独分析与设计方式。（2）考虑到客运站候车区梁跨度较大，因此决定采用预应力混凝土梁结构，这样有利于梁中预应力沿板跨至楼板；主梁之间采用井字梁，尺寸为3m×3m。同时，考虑到楼板板跨较小，有利于抵抗混凝土楼板温度裂缝作用。（3）通过sATwE对建筑平面图的分析计算，温度作用工况下楼板应力为1.82MPa-2.52MPa，降温温差为15℃，楼板应力较小。楼盖混凝土强度等級为C40，其抗拉强度均满足抗裂要求。此外，在该区域顺轨x向设置预应力筋为温度筋，预压应力为1.8-2MPa，以满足抗裂要求。（4）其他构造措施：在建筑平面中间区域设置钢筋，具有一定的温度筋作用，以提高楼盖抗裂能力。

5.结论

综上所述，通过本工程站房结构设计要点分析，得到了以下几方面的结论：（1）站场层结构采用钢筋混凝土框架结构形式，以减小桥梁的结构高度和柱截面尺寸，且方便施工，具有良好的经济技术指标。（2）高架层采用预应力混凝土框架梁，有利于梁中预应力沿板跨至楼板；主梁之间采用井字梁，由于楼板板跨较小，有利于抵抗混凝土楼板温度裂缝作用。（3）通过在高架层和屋盖分缝，解决超长结构温度作用过大问题，充分提高经济性和结构抗震性能。在顺轨x向设置预应力筋为温度筋，以满足抗裂要求。在垂直轨道Y向设置后浇带，在混凝土养护中能够产生收缩应力，以方便预应力筋张拉。