首页 理论教育铁路车站结构设计的要点

铁路车站结构设计的要点

【摘要】:临时结构宜根据其使用性质和结构特点确定耐久性设计年限。铁路客站与城市轨道交通、市政配套工程的结合部位,应在结构体系布置、沉降控制和荷载传递等方面进行协调设计。列车相关荷载根据工程具体情况,按铁路工程设计相关标准进行设计。⑥中央站房、南北站房地下室结构抗浮设计水位按地质勘察部门提供的抗浮设计水位取值。

站房设计是一项庞大的系统工程,牵涉到方方面面。现简要介绍有关内容。

1)一般规定

结构设计应采用安全适用、技术先进、经济合理、施工方便的结构体系。

地下车站、桥建合一车站中承轨层及其下部结构设计使用年限应为100 年,其他铁路客站的结构设计使用年限应为50 年。

地下车站、桥建合一车站、跨线高架站房、最高聚集人数为6 000 人及以上的站房结构抗震设防类别应为重点设防类,结构安全等级应为一级;雨棚、天桥等跨线设施及金属屋面的结构安全等级应为一级;线间立柱的雨棚、天桥等抗震设防类别应为重点设防类,站台立柱的雨棚抗震设防类别宜为标准设防类。

在结构耐久性方面, 地下车站、桥建合一车站、跨线高架站房、最高聚集人数为6 000 人及以上站房的主体结构和使用期间不可更换结构构件应按100 年进行耐久性设计,使用期间可更换且其更换不影响运营的次要结构构件可按50 年进行耐久性设计;其他铁路客站应按50 年进行耐久性设计。临时结构宜根据其使用性质和结构特点确定耐久性设计年限。

站房金属屋面、站台雨棚、天桥等建(构)筑物的基本风压、基本雪压重现期宜为100 年。

铁路客站与城市轨道交通、市政配套工程的结合部位,应在结构体系布置、沉降控制和荷载传递等方面进行协调设计。

2)荷载与作用

永久荷载与作用主要包括结构构件、围护构件、面层和装饰、固定设备、长期储物自重,土压力,静水压力和水浮力,混凝土收缩和徐变作用,基础变位产生的作用,预加应力及其他需要按永久荷载设计的荷载。

可变荷载主要包括楼面活荷载、屋面活荷载、设备荷载、积灰荷载、风荷载、雪荷载、温度作用(均匀温度、梯度温度,严寒及寒冷地区冻胀力)、列车相关荷载、汽车荷载、活载引起的土侧压力、人群荷载、流水压力、冰压力、施工荷载等。

偶然作用主要包括爆炸、撞击、火灾及其他偶然出现的作用。

列车相关荷载根据工程具体情况,按铁路工程设计相关标准进行设计。

旅客站台人群均布活荷载标准值为3.5 kN/m2,组合值系数、频遇值系数、准永久值系数分别为0.7、0.6、0.5。

3)设计实例

现以某高速铁路大型车站为例介绍站房结构设计的有关内容。

(1)概况

该工程为高架站房,建筑面积为119 634 m2,其中站房面积为49 836 m2,换乘广场面积为13 098 m2,线间立柱雨棚面积约56 700 m2,高架车道及落客平台面积为15 553 m2(未计入站房面积)。

该站高峰小时旅客发送量为9 450 人,最高聚集人数为5 000 人。

(2)建筑结构设计标准

①建筑结构设计使用年限:设计基准期50 年;耐久性则要求中央及南北站房按100 年,线间立柱雨棚结构按50 年考虑。

②建筑结构的安全等级:中央站房、南北站房为一级,线间立柱雨棚为二级。

③抗震设防类别:中央站房、南北站房为重点设防类,线间立柱雨棚为标准设防类。

④地下结构防水等级为一级,结构防水设计遵循“以防为主,刚柔结合,因地制宜,综合治理”的原则,以结构自防水为根本,变形缝、施工缝为重点,辅以附加防水层加强防水。

⑤变形控制:结构设计分别按施工阶段和使用阶段进行强度、变形计算,并进行裂缝宽度验算,同时满足耐久性的要求。

⑥中央站房、南北站房地下室结构抗浮设计水位按地质勘察部门提供的抗浮设计水位取值。

(3)地基基础设计

①基础设计安全等级:中央站房、南北站房为甲级,线间立柱雨棚为乙级。

②基础形式、基础埋置深度、基础持力层选择。

(4)地下空间结构选型

地下通廊结构(不包括下部地铁车站主体结构)不仅承担高架候车厅、站场结构的荷载,同时通廊结构顶板结构兼做轨道层结构,直接承受列车荷载。结构形式采用双向预应力混凝土梁+混凝土柱框架结构。抗震等级为二级。

(5)上部结构选型

①南北站房。南北站房主体采用钢筋混凝土框架结构,局部采用预应力混凝土框架梁。

南北站房楼盖为落客平台,采用预应力混凝土连续箱梁结构形式,通过盆式橡胶支座搁置于下部钢筋混凝土框架柱柱顶。

②中央站房。中央站房分为地下一层、站台层、高架候车厅层、商业夹层4 层。

-2.25 m 轨道层结构采用钢筋混凝土柱+预应力钢筋混凝土梁,采用主次梁结构体系。

9.85 m 高架候车层结构采用钢管混凝土柱+预应力钢筋混凝土梁,框架抗震等级为二级。

18.5 m 高架夹层结构采用双向实腹钢梁结构。

屋面主体结构采用钢管混凝土柱+实腹钢梁结构。

③线间立柱雨棚。线间立柱雨棚采用张弦结构方案,主要由横向张弦梁、索撑系统与钢管混凝土柱组成。

④站台及站台挡墙。轨道层范围内的高站台采用架空钢筋混凝土结构,支承侧墙直接生根于轨道层结构板上。基本站台于轨道层范围内均考虑为架空钢筋混凝土结构。

轨道层范围外的高站台挡墙采用现浇钢筋混凝土结构,每隔20 m 左右设置一道变形缝。

(6)其他

结构抗浮设计,伸缩缝、沉降缝和防震缝的设置,防水处理,人防设置等,根据有关规范和要求进行设计。

前面多次介绍的北京南站是我国高速铁路站房结构设计的代表作,其结构组成、结构类型、结构尺寸如图6.54 所示。

图6.54 北京南站站房断面图