某城市軌道交通運營控制中心結構設計

李寶雄 張雪濤 谷宇春

(北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100037)

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某城市軌道交通運營控制中心結構設計

李寶雄 張雪濤 谷宇春

(北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100037)

結合工程實例，介紹了某城市軌道交通運營控制中心結構設計方案，從工程概況、主要設計標準、主體結構體系及難點處理、地基基礎設計等方面進行了論述，針對性地解決了本工程設計難點問題，采取了相應的技術措施，使本工程達到了良好的經濟效益和社會效益。

軌道交通，控制中心，結構設計

1 工程概況

根據功能組成及規劃條件，某城市軌道交通運營控制中心為集中式的控制中心，規模按6條軌道交通線路(1～6號線)的控制中心(OCC)及線網指揮協調中心(TCC)考慮。控制中心出地面后分為主塔、裙樓。裙樓地上5層，高度22.85 m，主要功能為OCC的設備用房及控制大廳，框架結構；主樓地上11層，高度54.15 m，主要為TCC，ACC等中心和管理辦公用房，框剪結構。室內外高差0.45 m，設置1層地下室，地下室層高6.89 m(純地下室4.80 m、夾層2.09 m),地上層高4.5 m，4.2 m。純地下室頂板(無上部結構)覆土1.74 m。地下室最大長度為171 m，最大寬度為71 m。為減小溫度應力影響，出地面后主樓與裙樓之間設置一道變形縫，兼作抗震縫，縫寬150 mm。主樓縱向尺寸100 m，橫向尺寸30 m；裙樓縱向尺寸150 m，橫向尺寸21 m，長寬比7.1。

控制中心鳥瞰效果圖見圖1。

2 主要設計標準

設計使用年限100年，結構安全等級為一級。建筑抗震設防類別為乙類(重點設防類)。抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度0.15g,設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅱ類。按照GB 50011—2010建筑抗震設計規范，其震動反應譜特征周期為0.40 s，水平地震影響系數最大值為0.168。按照當地規定，軌道交通項目應當進行地震安全性評價；根據本項目《工程場地地震安全報告》，地震動參數見表1。小震計算采用安評報告提供參數與抗震規范參數的包絡值計算。

表1 場地100年設計地震動峰值加速度及反應譜參數值(阻尼比為0.05)

3 主體結構體系及難點處理

3.1 單跨結構及處理

主樓采用框架—剪力墻形式，裙樓采用框架結構。裙樓4層、5層控制中心大廳由于建筑使用功能限制，需抽掉軸部分柱，形成大空間方便使用，使得結構出現單跨結構：屋頂連續梁10根，單跨梁6根。《建筑抗震設計規范》6.1.5條“甲、乙類建筑以及高度大于24 m的丙類建筑，不應采用單跨框架結構”。故裙房頂層大跨度單跨框架結構的豎向構件采取性能化設計，即斜截面承載力中震彈性、正截面承載力中震不屈服。同時考慮到裙樓體型復雜，采用了兩個不同力學模型的結構分析軟件進行整體計算。主要參數計算如表2所示。

計算結果表明，PKPM與YJK計算主要參數近似，且均滿足規范要求。性能化構件配筋計算見表3。

計算表明，中震不屈服時，斜截面箍筋加密區基本無變化，非加密區；中震彈性時，斜截面箍筋加密區和非加密區都增加，非加密區增加一半。中震不屈服時，正截面縱筋較小震彈性增加2.2倍；中震彈性時，正截面縱筋較小震彈性增加2.8倍。

3.2 走廊及處理

表2 主要計算參數

表3 性能化構件配筋計算

建筑功能需要，OCC控制大廳在4層、5層通高設置，且5層需要設置參觀走廊，即4層頂板大范圍開洞。故一般的樓板剛性假定不成立，設計中應考慮樓板削弱產生的不利影響，采用了樓板彈性膜假定計算。同時走廊對主體結構的影響采取PK單榀模型核算，在構造上適當加強。

3.3 懸挑及處理

主樓、裙樓存在懸挑結構，最大懸挑5.2 m，裙樓頂層存在18 m大跨結構。在地震工況計算時，考慮豎向地震作用，并驗算結構變形。

4 地基基礎設計

4.1 基礎設計

4.2 沉降計算

由于變形縫自地下室頂以上貫通，地下室及基礎連成一體，故必須對基礎整體沉降、差異沉降進行合理的協調控制，以滿足整體地基基礎變形要求。

通過樁基布置及調整，計算表明主樓最大沉降46 mm，裙樓最大沉降44 mm，純地下室最大沉降32 mm。最大差異沉降0.005 75，滿足規范要求。

從施工角度出發，沿主樓、裙樓外輪廓設置沉降后澆帶，待兩側結構封頂，根據沉降觀測結果，確定后澆帶封灌時間，并不少于兩個月；以減少地基基礎的不均勻沉降，同時加強整個建筑的沉降觀測等。

4.3 抗浮設計

抗浮設計水位標高為室外標高以下0.5 m，即基礎底標高以上6.3 m，需要考慮地下水浮力對結構不利影響。以純地下室為例，考慮到結構自重、地下室頂覆土、基礎板上回填，抗浮系數為1.00<1.05，不滿足抗浮要求。

考慮到工程樁對抗浮的要求，抗浮系數為1.15>1.05，滿足抗浮要求。同時工程樁單樁豎向抗拔承載力特征值按照抗浮計算需要確定，在確保安全的前提下，以方便試樁及節約造價。

5 超長設計

運營控制中心由主樓和裙樓兩部分組成，地下室最大長度為171 m，最大寬度為71 m。為減小溫度應力影響，出地面后主樓與裙樓之間設置一道變形縫，兼作抗震縫，縫寬150 mm。主樓縱向尺寸100 m，橫向尺寸30 m；裙樓縱向尺寸150 m，橫向尺寸21 m。因建筑功能、工藝需要，主樓、裙樓結構不能再增設變形縫。

為解決結構超長、溫度應力及混凝土收縮對結構的不利影響，結構設計采取以下結構措施：

1)縱向結構梁采用預應力混凝土梁，考慮到施工方便，框架梁施加緩粘結預應力。樓板、屋面板采用無粘結預應力，施加溫度預應力。2)加強梁、板內溫度抗裂構造鋼筋。適當增加通長鋼筋，盡量采用直徑細、間距密的布筋方法，以減小可能出現的溫度、收縮裂縫寬度。3)混凝土原材料應采用低收縮、低水化熱水泥(例如粉煤灰水泥等)，采用碎石骨料；頂底板均采用補償收縮混凝土；同時應嚴格控制混凝土外加劑的品種、質量和劑量，嚴格控制水灰比不大于0.5。4)設置沉降后澆帶、溫度收縮后澆帶，后澆帶寬度0.8 m～1.0 m，溫度收縮后澆帶內的混凝土在兩側結構完成兩個月后澆筑，澆筑時應用高一強度等級的微膨脹混凝土澆筑。控制后澆帶封灌時間，應盡量選擇溫度較低時進行后澆帶的澆筑。5)適當延長養護時間，使結構緩慢降溫，以防溫度驟變、溫差過大引起裂縫；基礎部分及早回填保濕保溫，以減少溫度收縮裂縫；頂板保水養護時間不少于14 d。6)屋面設建筑保溫層，建筑物周邊建筑圍護墻封閉，減小室內外溫差對結構的不利影響。

6 結語

本工程結構設計中，結合場地環境、建筑方案、周邊結構特點，針對性解決本工程設計難點問題，采取了相應的結構措施，工程達到了安全可靠、經濟合理。

[1]GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范.

[2]JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范.

[3]GB 50010—2010，混凝土結構設計規范.

GB 50011—2010，建筑抗震設計規范.

[4]GB 50157—2013，地鐵設計規范.

Structure design of a city’s rail transit OCC

Li Baoxiong Zhang Xuetao Gu Yuchun

(BeijingUrbanConstructionDesign&DevelopmentGroupCo.,Ltd,Beijing100037,China)

Combining with the engineering example, this paper introduced the structure design of Operation Control Center of a city rail transportation, made discussion from engineering general situation, main design criteria, main structure system and difficult process, foundation design and other aspects, targeting solved the engineering design problems, adopt corresponding technical measures, to enable the engineering achieve good economic and social benefits.

rail transportation, control center, structure design

1009-6825(2015)18-0037-02

2015-04-11

李寶雄(1982- )，男，工程師； 張雪濤(1988- )，男，助理工程師； 谷宇春(1970- )，女，高級工程師

TU318

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