關于軌道交通地下車站結構抗震等級的探討★

張朋來 王志虹 劉 琳

(1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122； 2.杭州市城市基礎設施建設發展中心，浙江 杭州 310000)

關于軌道交通地下車站結構抗震等級的探討★

張朋來1王志虹1劉 琳2

(1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122； 2.杭州市城市基礎設施建設發展中心，浙江 杭州 310000)

通過分析《城市軌道交通結構抗震設計規范》《地鐵設計規范》《建筑抗震設計規范》對地下車站結構抗震等級的規定，結合工程實例，具體分析了不同抗震等級對地下車站工程造價等的影響，探討了在安全使用的前提下，如何經濟合理的確定軌道交通地下車站的抗震等級，為今后的工程設計提供參考。

地下車站，設防類別，抗震等級，抗震構造措施，軸壓比，錨固長度

0 引言

伴隨著城市化進程，人口與經濟快速增長，形成了大中城市市區建筑密集、人口集中、車輛總數噴涌式上升，造成地面交通嚴重擁堵和阻塞，“行車難”成為制約城市發展的瓶頸。為有效緩解上述難題，大力發展軌道交通成為大勢所趨。

我國是一個多地震國家，保證作為重點設防的地下車站的抗震性能以減少地震發生時的人員傷亡和財產損失是一個重要的問題。其中，關于軌道交通地下車站結構抗震等級的確定問題，在2014年12月1日之前，依據《建筑抗震設計規范》和《地鐵設計規范》確定，自2014年12月1日GB 50909—2014城市軌道交通結構抗震設計規范頒布實施以來，在地下車站結構抗震等級的確定上就產生了一些分歧，尤其是對于那些在軌道交通抗震規范頒布前開始設計、頒布后還在出圖的工程，設計人員和審圖人員經常不能準確把握結構的抗震等級。本人根據日常工作經驗總結，對與地下車站結構抗震等級相關的一些問題進行了歸納總結，提出自己的看法和相關建議，希望為今后的工程設計提供參考。

1 規范對抗震等級的規定

1.1GB 50011—2010建筑抗震設計規范(簡稱“抗規”)

《抗規》第14.1.4條規定：地下建筑的結構體系應根據使用要求、場地工程地質條件和施工方法確定，并應具有良好的整體性，避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。

丙類鋼筋混凝土地下結構的抗震等級，6度、7度時不應低于四級，8度、9度時不宜低于三級。乙類鋼筋混凝土地下結構的抗震等級，6度、7度時不宜低于三級，8度、9度時不宜低于二級。

1.2GB 50157—2013地鐵設計規范(簡稱“地鐵規范”)

《地鐵規范》第11.8.1條規定如下：地下結構的抗震設防類別為重點設防類(乙類)，地下車站需達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防目標；同時需要根據地下車站的特性、使用條件和重要性程度，確定結構的抗震等級(見表1)。

表1 《地鐵規范》中地下結構的抗震等級

同時，《地鐵規范》明確地下結構的抗震構造按現行國家標準《建筑抗震設計規范》的有關規定執行，即錨固長度、加密區設置等構造措施和《抗規》保持一致。

1.3城市軌道交通結構抗震設計規范(簡稱“軌交抗規”)《軌交抗規》第10.5.1條規定：地下車站結構的抗震構造措施應按現行國家標準GB 50111鐵路抗震設計規范、GB 50157地鐵設計規范、GB 50010混凝土結構設計規范和GB 50011建筑抗震設計規范中有關條文及本節規定執行。

第10.5.2條：當按現行國家標準GB 50011建筑抗震設計規范進行抗震構造設計時，特殊設防類、重點設防類結構的抗震等級宜取二級，標準設防類結構的抗震等級宜取三級。

2 規范在地下車站抗震等級上的差異

根據《建筑工程抗震設防分類標準》，軌道交通地下車站的抗震設防類別為重點設防類(乙類)，幾本規范是一致的，對應三本規范的條文，可以得出表2地下車站抗震等級表。

表2 地下車站抗震等級表

從表2可以看出：

1)對于6度區，三本規范對地下車站的抗震等級規定都不一樣，差異最大，《城市軌道交通結構抗震設計規范》抗震等級最高，為二級，《地鐵設計規范》抗震等級最低，為四級，《建筑抗震設計規范》居中，為三級；

2)7度區，《建筑抗震設計規范》和《地鐵設計規范》對地下結構的抗震等級規定一致，均為三級，《城市軌道交通結構抗震設計規范》最高，為二級；

3)8度區，三本規范對地下車站的抗震等級規定是一致的，均為二級；

4)9度區，《建筑抗震設計規范》和《城市軌道交通結構抗震設計規范》對地下結構的抗震等級規定一致，均為二級，《地鐵設計規范》最高，為一級；

5)《城市軌道交通結構抗震設計規范》不區分地區的設防烈度，框架抗震等級全部采用二級，稍顯偏頗；

6)相比而言，《建筑抗震設計規范》和《地鐵設計規范》結合地區抗震設防烈度確定框架結構的抗震等級更加合理。

3 工程實例

3.1工程概況

福州地鐵2號線某地下2層島式車站，站臺寬度11 m，有效站臺長度120 m，兩層兩跨箱形框架結構，車站總長205.0 m，標準段寬19.7 m，共設有4個出入口和2組風亭，車站平面布置見圖1。車站主體及附屬均采用明挖順作法施工，前后區間均采用盾構法施工。車站覆土厚約3.0 m,主體圍護結構采用800 mm厚地下連續墻+內支撐型式,標準段挖深約17.2 m，端頭井挖深約為18.9 m，頂板厚800 mm、中板厚400 mm、底板厚900 mm(端頭井底板厚1 000 mm)、標準段側墻厚700 mm、端頭井側墻厚800 mm，內襯墻與地下連續墻之間設置全包防水層，組成復合墻結構。

主體結構混凝土強度等級：結構底板、底板梁、外墻、頂板、頂板梁：C35防水混凝土，抗滲等級P8；內部墻體及梁：C35；柱：C45；樓梯梁、柱、板：C35。鋼筋采用HPB300,HRB400級鋼筋。普通鋼筋宜優先采用延性、韌性和焊接性較好的鋼筋。鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25；鋼筋的屈服強度實測值與屈服強度標準值的比值不應大于1.3。且鋼筋在最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9%。鋼筋的強度標準值應具有不小于95%的保證率。鋼筋連接器采用Ⅰ級等強度直螺紋連接器，需滿足JGJ 107—2010鋼筋機械連接技術規程的相關要求。預埋吊鉤(環)：HPB300級，嚴禁使用冷加工鋼筋。

本車站主要結構設計使用年限為100年，車站結構的安全等級為一級，結構重要性系數γ0=1.10。本車站抗震設防類別為重點設防類(乙類)，結構按照設防烈度7度進行抗震驗算，結構抗震等級為三級，設計過程中對該車站主體結構進行了抗震專項論證，經采用反應位移法進行地震作用分析和結構強度、變形驗算，本工程地下車站結構均滿足抗震設防要求，且地震工況對構件截面尺寸和配筋不作控制，抗震設計的重點是加強抗震構造措施。(車站結構配筋為正常使用階段裂縫寬度限制所控制)。

3.2抗震等級的確定

車站結構的抗震構造處理措施具體由結構的抗震等級量化，不同抗震等級對應不同的抗震構造措施。根據《建筑抗震設計規范》《地鐵設計規范》本車站結構抗震等級為三級，根據《城市軌道交通結構抗震設計規范》本車站結構抗震等級為二級。

3.3抗震等級不同產生的主要差異

根據《抗規》《混凝土結構設計規范》抗震等級為二、三級的結構，基本抗震構造措施的差別主要在柱子軸壓比限值、柱截面縱向鋼筋的最小配筋率、錨固長度等幾方面，最終引起的一個標準車站工程造價增加額度，具體見表3。

表3 地下車站抗震等級不同產生的主要差異表

本車站主體結構土建工程造價約10 602萬元，結構抗震等級二級引起的費用增加66.2萬元，約為土建工程費用的0.62%，對整個工程造價有影響，且由于軸壓比差異引起的柱截面增大對車站使用也有影響，綜合比較作者認為7度區的地下車站結構抗震等級采用三級是合適的。

4 結語

1)隨著經濟的飛速發展，國家經濟條件越來越好，可適當提高地下車站的抗震設防水準，按照高要求進行設防；

2)建議應該結合當地的抗震設防烈度進行抗震等級的確定，而不是一刀切，避免不必要的浪費；

3)6度區的地下車站結構抗震等級建議采用三級；

4)7度區的地下車站結構抗震等級建議采用三級；

5)8度區的地下車站結構抗震等級建議采用二級；

6)9度區的地下車站結構抗震等級建議采用一級。

[1] GB 50011—2010,建筑抗震設計規范[S].

[2] GB 50157—2013，地鐵設計規范[S].

[3] GB 50909—2014，城市軌道交通結構抗震設計規范[S].

[4] GB 50223—2008，建筑工程抗震設防分類標準[S].

[5] 張有桔，王 飛，沈洪波.軌道交通工程地下車站結構抗震設計[J].工程與建設，2016(30)：361-364.

Discussiononseismicgradeofundergroundstationstructureofrailtransit★

ZhangPenglai1WangZhihong1LiuLin2

(1.ChinaPowerHuadongEngineeringCorporationLimited,Hangzhou311122,China2.HangzhouUrbanInfrastructureConstructionandDevelopmentCenter,Hangzhou310000,China)

By analyzing theCodeforSeismicDesignofUrbanRailTransitStructure,theCodeforDesignofSubwayDesign,theCodeforSeismicDesignofBuildings, the influence of different earthquake levels on the cost of underground station is evaluated, and how to determine the seismic grade of underground station is discussed. The article will provide a reference for future engineering design.

underground stations, security category, seismic grade, seismic structural measures, axial compression ratio, anchorage length

1009-6825(2017)28-0045-03

2017-07-25★:浙江省自然科學基金項目(Q17E080006)基坑管涌機理的流固耦合模擬研究

張朋來(1979- )，男,碩士，高級工程師

TU311.3

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