淺談城市軌道交通高架車站結構設計

陳奇 劉強

摘要：本文通過對天津南站配套交通工程-天津南站站結構設計的介紹，對“建-橋”合一高架車站的結構設計方法，荷載分類及組合，整體模型數據分析進行了較為詳細的介紹。

關鍵詞：城市軌道交通、高架車站結構、結構體系

中圖分類號：K915文獻標識碼： A

我國國民經濟的飛速發展，伴隨著城市規模的擴大，機動化化的到來，交通問題日趨緊張，國內外的經驗證明，大城市不發展城市軌道交通幾乎無法解決城市交通問題，但一個共同的問題，就是工程耗資太大，為了降低工程造價和減少對城市的干擾，往往要求快速軌道交通在離開人口稠密的市中心區后，改為地面線或者高架線，產生了越來越多的高架車站，因此高架車站的結構選型與設計也越來越受到重視。

1、天津南站站車站概況

天津南站配套交通工程是天津市快速軌道交通網中的骨干線路3號線的延伸線。工程南起京滬高鐵天津南站東廣場，在京滬高鐵天津南站東廣場設天津南站站高架站，出站后與京滬高鐵平行向北敷設，沿東北方向上跨津晉高速公路、賽達大道后繼續穿過楊伍莊村。線路折向東沿自來水河南側向東高架敷設，接入華苑車輛段預留線位。本工程正線全長3.921km，共設高架車站3座，分別為天津南站站、楊伍莊站，學府工業區站。

天津南站站位于京滬高鐵東側廣場地塊內，車站站位與京滬高鐵天津南站平行設置，位于天津南站東側，呈南北向布置，設置換乘通道連通京滬高鐵與車站。天津南站站為高架兩層側式車站，采用“建-橋”合一結構體系，其中地面一層為站廳，地面二層為站臺。

2、結構形式分類及設計方法

2.1結構形式分類

高架車站既有橋梁結構的列車荷載同時又有房屋結構的人群荷載，根據站臺與橋梁的結合型式可分為以下兩種結構體系：“建-橋”分離結構體系和“建-橋”合一結構體系，其中“建-橋”合一結構體系按照主體結構橫向柱數，分為 “建-橋”合一框架式結構和“建-橋”合一橋梁式結構，這兩種結構體系各有優、缺點及適用性。

2.2結構設計方法

（1）“建-橋”分離結構體系是把車站房屋結構和區間橋梁結構分離成兩個完全獨立受力系統，傳力簡單、明確，區間橋梁與車站結構分別按現行地鐵設計規范和現行的建筑結構設計規范分別進行結構設計，但“建-橋”分離結構體系，車站內柱子設置較多，且設縫較多，對建筑布置不利，在設計中還應考慮高架橋與車站建筑之間基礎的不均勻沉降對站臺標高的影響。

（2）“建-橋”合一結構體系是把承受列車荷載軌道梁支撐或剛接與車站結構，站臺梁等車站結構構件支撐或剛接與軌道梁橋上，其中軌道梁及其支撐結構的內力計算應與區間橋梁相同的設計方法進行結構設計，其余構件按現行的建筑結構設計規范進行結構設計，“建-橋”合一結構體系，結構整體性好，建筑布置不受限制，但結構傳力體系不夠清晰，需分別滿足不同結構規范。

國內外軌道交通的建設中均對上述車站結構形式進行過實踐，一般情況下，在車站規模較大，以車站建筑功能為主進行設計時多采用“橋-建”合一結構體系，反之采用“橋-建”合一型結構體系。

3、車站結構設計

天津南站配套交通工程-天津南站站為高架兩層側式車站，車站基礎采用直徑800mm鉆孔灌注樁，主體結構采用“建-橋”合一結構體系。

3.1 計算模型

結構整體分析采用多層及高層建筑結構空間有限元分析與計算軟件，計算模型見圖2。

圖1整體結構三維計算模型圖

3.2荷載取值

（1）恒載標準值按有關設計規范及建筑圖紙具體設計計算。

（2）民用建筑活荷載標準值應按規定采用（見表1），荷載分項系數按各規范執行。

表1民用建筑活荷載標準值

（3）和列車有關的荷載

1）軌道二期恒載；

2）軌道附加縱向力；

3）列車豎向靜活載：

列車荷載圖式見圖2：

圖2 列車荷載示意圖

4）列車附加力：

列車橫向搖擺力、制動力或牽引力；

5）特殊荷載

地震作用及斷軌力。

3.3 荷載組合

支撐軌道梁的框架橫梁、框架柱、基礎設計應采用區間橋梁的荷載組合，見表2

表2荷載組合

其它構件的荷載組合按現行的建筑結構荷載規范設計，在此不再贅述。

參考文獻：

[1] GB50157—2013. 地鐵設計規范[s]

[2] GB50490—2009. 城市軌道交通技術規范[s]

[3]地下鐵道設計與施工.陜西科學技術出版社.2006