高架车站结构设计简述
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83【规划设计】住宅与房地产2019年12月超长高架车站结构设计解析王 毅(中铁大桥勘测设计院集团有限公司,江苏 南京 210000)摘 要:超长结构具有功能性好、结构整体性好、外形美观的特点,越来越多的高架车站采用超长结构。
文章以某城市轨道交通9号线超长高架车站为例,在选定其结构类型的基础上,对其设计方案进行深入分析,明确各项影响因素和构造措施,为后续设计方案的顺利实施奠定良好基础。
关键词:超长高架车站;车站结构选型;结构设计中图分类号:TU248.1 文献标志码:A 文章编号:1006-6012(2019)12-0083-01超长高架车站即在车站长度范围内不设伸缩缝,结构超过《混凝土结构设计规范》规定的最大间距要求,结构温差变化、混凝土收缩、结构竖向抗侧构件对楼屋盖约束均较大的钢筋混凝土结构,其结构设计有着很高的要求,需要根据工程实际情况和各项技术规范,先选择适宜的结构形式,再对其进行深入解析,采用“抗”和“放”结合的思路,降低温度作用的影响。
1 工程概况某城市轨道交通9号线总长37.8km 左右,高架段长度较大,为27.8km 左右,共设置17座高架车站。
线路中第16高架车站为岛式站台,长度为144m,采用了框架结构,共三层。
其中,地面一层为架空层,地面二层为站厅层,地面三层为站台层。
车站的屋盖为轻钢结构。
2 车站结构选型从结构构件之间的所属关系,可以分成以下两种形式:(1)桥、建分离,即车站的承受车辆荷载的轨道梁与车站的功能用房完全分离,这一形式的主要优点为受力明确、各结构按照不同的规范设计,但对车站整体布局有一定影响,增加占地面积。
(2)桥、建合一,即车站轨道梁和功能用房之间合二为一,墩柱和盖梁主要通过框架板的设置形成一个完整的结构,这一形式的主要优点为结构具有良好的整体性,对建筑布置十分有利。
但站房在车辆经过时会产生振动,且受力构件需要同时满足两方面设计要求,设计难度相对较大[1]。
(一)轨道梁和车站结构设计根据郑州轨道交通航空港配套工程的整体设计要求和线路规划要求,该市第一座独柱高架地铁车站工程采用“桥建合一”的形式进行设计,其主体结构采用独柱墩进行支撑,轨道梁和车站结构共同承担了车站的主体功能。
由此可见,像这种结构设计,可以让轨道梁置于横向框架梁上,这种方式的设计受力比较简单,同时具有较高的车站站台层高。
除此之外,还可以更换支座,但在更换时常常因空间狭小而带来一定难度。
另外,还可以采用现浇轨道梁,使其充分和横向框架梁或盖梁整浇,这种方式需要支座,但需要具有较小的车站站台层高。
(二)区间桥梁与车站结构设计从地铁高架站的不同设计形式来说,如果是“桥建分离式”高架站设计,就仅仅需要在高架站范围内,将孔垮布置和车站柱网互相协调即可,但对于“建桥合一式”的高架站设计来说则不适宜,需要将和高架站相邻的孔区间桥梁置于车站横梁。
如果需要进行独立设柱,就需要以区间桥梁传给支座的荷载大小等诸多因素来确定。
通常情况下,区间孔垮和双线大小不超过35m时,可不需单独设区间墩柱(三)车站墩柱设计通常情况下,在对车站墩柱设计的过程中,应以延性构件作为主要依据,使墩柱强度和延性比达到相关规范要求,其桩基和承台也需要达到规定的性能要求,一旦发生地震,就可以使其在短期修复后,使其恢复正常性能。
但入如果是多遇地震或罕遇地震,高架站结构设计就需要以车站现有的实际结构尺寸进行计算,同时还要符合墩柱混凝土压应力和墩柱稳定性应力等相关应力要求,使其更好的满足相关规范对车站抗震的要求。
三、地铁高架站结构设计中,需全面考虑抗震性问题通常情况下,每50年可能遭遇地震的超越概率为63%左右的地震烈度值,一旦产生地震,主墩下部常常出现墩柱顺桥向和横桥向弯矩现象。
而如果出现罕遇地震,那么柱墩下部同样出现顺桥向和横桥向弯矩,此时弯矩均处于最大值。
所以,在地铁高架站结构设计中,需全面考虑抗震性问题,只有使车站墩柱满足抗震性规定,才能确保在地震之后,一旦出现损坏现象,经过相应的修补就可以使其恢复正常功能,从而是整体结构处于非弹性工作状态。
第43卷第1期山西建筑Vol.43No.l2 0 1 7 年1月SHANXI ARCHITECTURE Jan.2017 • 55 •文章编号:1009-6825 (2017)01-0055-02单柱高架车站的结构特征及设计要点靳羞(铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300251)摘要:结合单柱高架车站的结构特征,介绍了该车站的设计与结构选型方法,并从单柱墩、大悬臂盖梁、基础等方面,阐述了单柱 高架车站的设计要点,使车站的设计满足安全、经济、合理、美观等要求。
关键词:单柱高架车站,结构选型,单柱墩,大悬臂盖梁中图分类号:TU318随着我国城市化进程的加快,人口膨胀、交通拥堵、环境污染 等社会问题在大中型城市越发突出。
城市轨道交通具有节能、环 保、安全高效等特点,是有效疏解城市交通问题的良方。
在建设 过程中,特别是城市主城区,存在高楼林立、地下管线错综复杂、干道交通不容中断等现实困难;迫于场地所限、有效控制造价,部 分线路采用高架形式。
在确定站房型式时,宜优先考虑采用集占 地少、乘车环境好,且具有自然通风和天然采光,安全疏散容易等 优点于一身的单柱高架车站。
然而,单柱高架车站不符合《建筑 抗震设计规范》中的建筑结构体系;具有结构长宽比大、纵横向抗 侧力刚度差异明显、缺乏多道安全防线等一系列自身特性。
本文 系统地梳理此类结构的基本特征和设计要点,以期为同类工程设 计提供参考。
1单柱高架车站的结构特征单柱高架车站作为“桥一建”组合结构体系中的一种特殊形 式,主要由承受列车荷载的轨道梁和车站房屋主体结构组成;站 房主体结构通常由单柱墩+大悬臂预应力盖梁+轻钢屋盖组成。
图1为其实际应用。
图1武汉大智路站经分析,该类结构体系具有以下基本特征[1] :1)结构纵横向 抗侧刚度及动力特性差异明显;2)结构长宽比很大,结构扭转效 应明显;3)墩柱属于短柱或超短柱;4)结构在竖向存在刚度突变;5)结构缺乏多道防线;6)结构头重脚轻,重心上移,地震反应明显。
高架火车站结构设计与分析提要为了真正实现铁路交通与城市市内交通的无缝衔接、尽可能节省城市土地资源,现高铁及城际铁路已大量采用了高架火车站的建筑形式。
作为城市地标性大型公共建筑之一的火车站,人们对其美观要求也越来越高,结构选型需最大限度地配合建筑师的建筑创意,使结构造型与建筑造型形成有机的统一,并充分考虑使用功能、设备安装、施工便利和投资控制等因素,从而高度实现车站结构设计的安全性、合理性、经济性的统一。
关键词高架火车站结构设计与分析1工程概况所谓高架火车站,就是将铁路站场与铁路站房及城市轨道交通车站等设计为一体,其主体结构主要由城市城市轨道交通车站层、站台层、站房层等组成。
比如深圳北火车站其地下层为出租车停车场及地铁车站、地面层为站台层、二层为站房层、三层为轻轨车站,又比如珠海火车站其地下层为公交车及出租车停车场、地面层为站房层、二层为站台层。
这些高架火车站均真正实现了铁路交通与市内交通的“零”换乘、极大地方便了人门的出行,又大量节省了宝贵的城市土地。
但这同时对其结构设计提出了许多新的课题和巨大挑战,它既不是单一的房屋结构、也不是单一的桥梁结构,而是房屋与桥梁结合的结构体系。
下面仅就典型高架火车站珠海火车站的结构设计做一些介绍与分析。
珠海火车站是广珠城际主线上的终点站,同时又是城市城轨交通与长途汽车站、公交车场、出租车场及社会车辆停车场接驳点,也是通往澳门的重要通道,为珠海市的地标性大型建筑。
珠海站位于珠海市拱北口岸西侧隔界河与澳门相望。
车站高架于拱北口岸边检汽车通道上,其南侧距边防通道围墙约25m,拟建的港珠澳大桥在该范围以隧道方式通过,广珠城际延长线的珠海换乘站拟建于隧道的上方。
该站停靠城际列车和长途列车,设6条到发线,采用四台六线布置形式,两侧设侧式站台各1座、中间设岛式站台2座;站台上覆钢结构雨棚;站房位于高架线路的正下方称为线下站,车站规模为大型站;车站标准桥墩距为32.7米,站房层集中布置在车站中间七跨桥墩范围内。
桥建合一高架车站抗震设计概述轨道交通桥建合一高架车站的结构设计涉及桥梁及房建结构两个专业,其所采用设计方法及评价标准存在较大差异。
而在实际工程的抗震设计中,结构工程师由于专业知识局限,往往顾此失彼。
本文以某实际工程为例,对桥建合一高架车站抗震设计中的设计方法和评价标准进行梳理论述,希望能给类似工程的抗震设计提供必要的思路及帮助。
标签:高架车站;桥建合一;抗震设计一、工程概况某地铁高架车站,为增加站厅层有效高度,降低列车振动激励,采用桥建合一模式建设。
主体结构采用预应力混凝土框架结构,车站总长83米,纵向主要柱距12米,横向柱距4.2米,预应力混凝土悬臂梁最大悬挑长度7.95米,根据建设单位提供的《工程场地抗震安全性评价报告》,地震设防烈度为7度,不同概率水准的反应谱参数按地震安评报告采用。
二、抗震设计方法与设防目标2.1 抗震设计方法地铁设计规范规定:在桥建合一的结构体系下,支承轨道梁的横梁、与横梁直接相连的竖向构件及其基础、轨道梁均应满足铁路桥涵设计规范的相关规定。
车站其它结构构件,均应满足建筑结构设计规范的相关规定。
因此,本工程应满足《铁路工程抗震设计规范》对桥梁构件的要求。
同时也应满足《建筑抗震设计规范》的要求。
也具体设计方法为:首先采用房建计算软件,进行空间整体模型,按《建筑抗震设计规范》的相关规定进行多遇、罕遇地震计算分析,满足各项要求后,再用采用MidasCivil,对前述桥梁构件进行多遇、罕遇地震工况下的容许应力法校核计算。
2.2 抗震设防目标2.2.1 《建规》规定的抗震设防目标1、在多遇地震作用时,结构无损坏;2、在设防地震作用时,允许轻微损坏;3、在罕遇地震作用时,无倒塌及危及生命的严重破坏。
2.2.2 《铁规》规定的抗震设防目标性能I:无损坏,结构构件保持弹性,无需修理;性能Ⅱ:可能轻微损坏,经过一般修理后,较短时间内便可恢复其正常的使用功能;部分结构构件可进入非弹性工作状态;性能Ⅲ:允许产生较大破坏,允许结构构件进入弹塑性工作状态。
东莞至惠州城际轨道交通高架站结构设计概述【摘要】随着城市轨道交通建设的发展,各种型式的区间高架车站相继出现。
该文章着重介绍了东莞至惠州城际轨道交通项目中建桥合一型式的车站结构设计思路,及施工图设计中应注意的要点等。
【关键词】建桥合一1 工程概述1.1 工程概况谢岗站为东莞至惠州城际轨道交通项目高架车站之一(以下简称本工程)。
该站为路侧侧式二层车站,采用框架结构,轨道梁简支在框架横梁上,钻孔灌注桩基础。
车站主体设计使用年限:100年;车站主体结构安全等级:一级;建筑抗震设防类别:乙类;建筑抗震设防烈度:6度(0.05g),设计地震分组第一组;框架抗震等级:三级;建筑结构耐火等级:二级;钢筋混凝土结构构件裂缝宽度限值:柱墩及盖梁:0.2mm;其余框架梁0.3mm。
钢筋混凝土的材料、容许应力、结构安全系数、结构计算方法及构造要求符合现行《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》和《铁路桥梁钢结构设计规范》的规定。
1.2 结构特点及选型车站一般采用混凝土框架结构形式,车站结构是建筑结构与桥梁结构融合在一起的结构体系,建筑结构和运行列车的轨道梁的连接方案使车站形成多种结构方案,根据连接方案、受力特点及建筑布置可分为两大型式:(1)“建、桥分离”式车站,即运行列车的轨道梁与车站结构分开设置,轨道粱支承在桥墩上,两种结构自成独立受力体系,能相对自由沉降,各专业受力明确,建筑和桥梁可执行各自的设计规范,各有比较成熟的结构计算程序和构造措施,车站的振动较小。
但建、桥分开体系需增加相应的柱网,切断了框架的横向联系,削弱了结构的整体性,降低了整个车站的空间协调性,给作为公共交通建筑的车站大空间布置带来不便。
(2)“建、桥合一”式车站,这种结构的特点是轨道梁结构与车站结构相互作用,车站建筑布置时能统一考虑,简化了柱网,使建筑平面有较大的空间,车站用房布置灵活,功能布置上相对合理,建筑立面造型灵活。
但列车荷载对站房震动效应明显。
快速公交系统(BRT)高架车站站厅结构设计与施工摘要:高架车站站厅为路中架空结构,采用中等跨度钢箱梁的结构型式,造型美观,结构受力明确,对桥墩影响较小。
关键词:钢箱梁钢支座分块拼装Abstract: an elevated station stood hall as road in the overhead structure, the medium span of steel box girder structure, beautiful appearance, strength of structure is clear, the less influence to bridge pier.Key Words: steel box; girder steel bearings; block assembly1、工程概况厦门快速公交系统(BRT)1号线起自第一码头,经厦禾路、莲前西路、县黄路、集美跨海大桥、集美大道,终于厦门火车西客站,线路全长32.59km,共设22座车站,其中17个为高架车站,设于路中或路侧。
客流通过与站厅层相连的人行天桥从路侧人行道跨越机动车道进入站厅层,再经过设在站厅层的售检票系统,通过楼梯或扶梯进入站台层搭乘BRT,同时,高架车站还兼有过街设施功能。
见图1。
本工程高架车站采用“建、桥”合一的结构体系,以达到与高架区间和谐统一的目的,且有利于建筑布置。
图1车站横立面图2、结构设计2.1、设计条件高架车站均位于市区繁华道路上,从景观方面考虑,车站站厅范围除桥梁的墩柱外,不宜再设其他辅助墩柱,站厅结构与站台桥梁跨度均为25米。
车站站厅采用独柱式的悬臂结构,站厅下净空必须满足既有道路通车净空要求。
2.2、结构特点从结构功能上看,站厅结构主要是作为车站枢纽平台,所承受的活荷载主要是人群活载,活载强度较小,不存在冲击作用,从这方面看,站厅结构更接近于建筑结构。
但从结构体系上看,站厅结构为大跨少柱的桥梁结构体系,不同于建筑结构小跨多柱的多次超静定体系,由温差或基础沉降产生的次内力仅能专递到站厅两端仅有的两根桥墩上,而这两根桥墩的线刚度远远大一般建筑结构中柱的刚度,分配到桥墩的次内力势必远远大于一般建筑结构中柱的次内力,因此站厅结构次内力与高架桥墩的相互影响是本结构设计需要解决的一个重要问题。
浅谈跨座式单轨高架车站结构设计随着芜湖市轨道交通建设规划(2016~2020年)通过国务院审批,2020年芜湖将建成全长近47公里的轨道交通1、2号线,全线均采用跨座式单轨车辆系统。
跨座式单轨造价较低,建设工期较短且具有爬坡能力强、转弯半径小、噪音低、振动小、景观效果好等优点。
跨座式单轨高架车站结构形式应满足建筑功能和使用要求,应保证结构安全可靠、构造简洁、经济合理,并应具有良好的整体性、可延性和耐久性的要求。
车站结构应分别按施工阶段和使用阶段进行强度、刚度和稳定性计算,并保证有足够的承载力、刚度及稳定性。
本文以重庆轨道交通3号线某站为例阐述跨座式单轨高架车站的设计要点。
鸳鸯站是重庆市城市轨道交通三号线二期工程的第四个站,车站南接园博园站,北接金童路站,为高架三层侧式站台车站。
车站采用独柱墩“干”字形(建桥合一)结构。
标准段线间距为4.8m,有效站台宽度为3.0m,有效站台长为120m,车站总长为122.20m,标准段宽为20.95m。
1 跨座式单轨高架车站结构形式分类跨座式单轨高架车站按结构类型可以分为门式钢架结构、桥式结构和独柱结构(双层或多层)。
由于独柱车站较路中两柱车站对景观影响相对较小,被越来越多地使用于轨道交通中,如南京地铁路1号线部分路中站,重庆轨道交通2、3、6号线路中站,南京地铁1号线南延线部分路中站均采用了这种结构形式。
这类独柱结构形式的高架车站适用于站房、站厅及设备管理用房设置在城市主干道之上,站房结构的墩柱坐落于城市主干道路中的绿化带或隔离带内的车站。
人行天桥简支于车站站厅层纵梁之上。
根据设计经验及实际情况来看,独柱结构的跨座式单轨高架车站墩柱尺寸通常不会大于2m,一般城市主干道的绿化带或隔离带完全可以满足其尺寸要求,不会影响道路交通,所以今年来工程普遍采用“干”字型独柱。
预应力轨道梁、站台雨棚柱、站台站厅纵梁等结构构件等直接或间接作用在“干”字型独柱的横梁上,则车站柱网布置整齐、规则,利于建筑功能的合理利用且车站内取消桥梁柱墩,采用框架柱替代,增加了站厅层及桥下空间的平面面积,提高了使用率。
高架车站结构设计简述摘要:对不同结构形式高架车站结构设计分析,探讨了在高架车站结构设计上一些主要难点;着重叙述桥建合一高架车站结构计算中模型建立与选择,以及一些参数、荷载取值等问题,以供高架车站结构设计参考。
关键词:桥建合一;框架横梁;大开洞;振型数;基础沉降中图分类号; U448.28文献标识码:A一、概述高架线路在一定城市道路环境条件下,采用灵活的建筑类型使轨道交通能有较好适应性。
采用一定技术措施后的低振动低噪声,能满足城市景观和环保要求,高架结构的小沉降、低变形,也能满足线路运行平顺要求。
高架轨道交通建设经济效益显著,运行良好,将为城市的交通发展起着巨大的作用。
本着快捷,安全,投资少,运营成本低的模式,城市高架轨道交通是未来主要发展方向。
不同形式高架车站适合于不同环境。
一般来说,根据高架车站轨道梁与站房之间的关系,可分为“桥建分离”与“桥建合一”两类。
“桥建合一”型式指:桥梁和房建结构结合,桥梁盖梁、墩柱、基础为桥梁结构和房建结构共有,桥梁横向框架通过纵向房建结构梁板整体浇筑,形成空间框架体系。
这种结构组合型式优点:结构受力合理,结构整体性、稳定性好,车站建筑布置灵活,柱网布置合理。
缺点:列车振动对站房影响明显,结构计算较为复杂,空间框架结构构件必须满足桥梁规范和房建规范。
框架结构受载不均匀,易造成基础不均匀沉降,特别是在地质条件不好地段。
一旦发生基础不均匀沉降将损坏结构,且修复困难。
如图1:图1:桥建合一型式岛式站台高架站“桥建分离”型式是:车站范围内行车部分结构与区间桥梁一致,属桥梁结构体系;其余部分结构采用框架结构,站台、站厅均在框架结构内布置,属房建结构体系。
这种结构组合型式优点:结构体系传力途径明确,受力简单,可分别按桥规和房建规范设计;振动和噪音对周围环境影响小,结构耐久性好;便于处理同区间接口问题;对施工工期有利。
基础不均匀沉降和车站建筑振动问题可得到解决。
缺点:站厅层由于存在截面较大桥墩,故建筑平面布局不灵活,对车站功能布置有影响;由于桥梁与房建结构分开布置,车站柱有较大或较多可能,体量显得较大。
如图2:图2:桥建分离型式侧式站台高架站深圳地铁龙岗线高架车站均采用“桥建合一”形式,这就给车站框架设计带来一定难度。
一般认为承受列车荷载轨道梁设计需要满足铁路规范要求,但其余空间框架设计,既要满足铁路规范,又要满足工民建规范。
二、框架计算1程序选取及模型、参数合理选用、加载类型1)程序选取车站大多采用框架结构,所以可采用空间三维分析设计软件如SATWE、TAT 等软件进行计算。
以SATWE计算为例,说明车站结构计算模型合理简化及参数选用:SATWE程序是用于高层及多层建筑结构的空间分析程序,采用空间杆系、墙元等计算模型,对车站这种比较复杂结构进行分析能更真实地反映出结构受力性能。
但是由于车站与一般民用建筑不同,计算时要更合理简化模型及选用参数以获得合理结果。
也可采用MIDAS CIVIL进行建立整体模型,该软件对列车动荷载进行影响线的加载和计算分析,对主横梁及承受动荷载轨道梁按其计算结果进行设计,但对于房建结构,建议选SATWE计算结果进行设计。
2)计算模型合理简化a建立计算模型由于车站长度一般均≥100m,所以车站均会设一条或多条伸缩缝兼抗震缝,如计算时把整个车站结构作—个文件进行计算,程序计算出的地震力大小、位移等会有误差。
若不考虑列车动荷载作为影响线加载情况建立计算模型时,可选取整车站的一半,即有变形缝位置作为一个模型。
若需将列车动荷载考虑计算时,可把每榀框架单独作为一个文件进行计算,但列车对轨道梁荷载应单独加在每榀框架上考虑。
b楼板开大洞处理车站范围内有很多开孔,其中部分开孔较大,甚至梁与梁间完全没有楼板。
对这种大开洞形式必须要考虑开洞对计算结果影响。
SATWE常使用一个主要计算假定,即楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为0,就是刚性楼板假定。
这种假定带来直接效果是结构自由度大大减少,在楼面处各个结点水平位移均线性相关,即每个结点平动及转动不再是独立的了,都以该层质心为基准点而随之运动。
但对车站这种开大洞特殊结构,如这时还采用刚性楼板假定,则与事实不符。
因为没有楼板传递,各节点平动不再线性相关。
所以这种情况下的特殊处理:第一,在SATWE前处理的“特殊梁柱定义”项中,定义弹性节点,这表明该节点不受刚性楼板假定限制,其平动及转动自由度独立;第二,“参数修正”项中重新计算风荷载,使弹性节点上也作用有风力;第三,进行“数据检查”。
经过处理后车站结构大开洞情况计算结果更符合实际。
但对于带有楼板平面节点处设置弹性节点不一定反映实际结构受力状况,因为这样做SATWE会忽略弹性节点周围楼板刚度。
3)参数合理选用SATWE进行计算前,程序允许对一些参数进行调整。
对车站设计来说调整参数主要有:“是否考虑扭转耦连”、“地震力振型组合数”、“周期折减系数”、“抗震等级”,调整信息中的“顶层小塔楼放大系数”、“活载是否考虑最不利布置”等,其余可取程序默认值。
a是否考虑扭转耦连对车站平面很不对称的结构,在地震分析时宜考虑扭转耦连。
此时“地震力振型组合数”应选择≥9,若车站层数较多或层数刚度突变较大,振型数也应取得多些。
若顶部有小塔楼,则振型数≥12。
若不考虑耦连,振型数不能大于车站层数。
b周期折减系数由于车站都按框架结构计算,但实际上由于有许多设备管理用房,车站本身砖墙较多。
且砖墙与框架之间连接需满足二级抗震构造要求,所以在地震早期弹性阶段,柱加墙会有很大刚度,因此会吸收很大地震力。
当地震进一步加大时,砖墙首先破坏,则结构又回到框架计算状态。
当SATWE作框架计算时,程序并未考虑这部分刚度,实际结构刚度远远大于计算刚度,实际周期小于计算周期,因此计算出地震力比实际小,结构偏于不安全,所以应对地震力再放大些。
通过调整“周期折减系数”可以达到这个目的。
车站计算时该系数可取“0.7~0.8”。
c梁是否考虑活载不利布置由于车站相对于一般民用建筑活载占整个结构荷载比例较大,因此活载对结构不利影响需着重考虑。
由于活载产生内力图与恒载产生的内力图叠加时,若两者异号则叠加出来合力偏小,对结构计算不利。
在车站进行计算时一定要考虑活载不利布置,SATWE程序也提供了这种功能。
4)加载类型a砖墙荷载一般来说砖墙荷载均为线荷载,对于SATWE来说,直接在板上无法添加这类荷载。
但对于设计,不可能在所有砖墙下都设梁。
所以对砖墙荷载,一般采用墙高1/3的重量面荷载加载到板上。
b设备荷载普通设备荷载,我们常采用8kPa面荷载结合设备运输路径进行考虑。
但对特别重型设备,应考虑其受力位置,着力点或面,在受力位置及运输路径上设置梁或柱,同时注意柱下板抗冲切是否足够,以保证安全。
c站台下混凝土墙荷载处理这类荷载,需注意是,通过站台下混凝土墙各种管线很多,应在该墙留出许多大大小小孔洞,对此一定要将墙重量加到墙下梁上。
不然程序不予处理。
d天桥荷载通常站厅层边梁上会有类型不同的天桥与地面相接作车站通道。
站厅层边梁加载要注意天桥的结构型式(直接关系到加载在车站主体梁上荷载是集中力或线荷载)以及边梁能承受最大正负弯矩和剪力。
往往有天桥处的边梁都会加大梁的截面尺寸。
e钢结构荷载一般情况下,应据钢结构厂家提供的钢结构对车站结构最不利情况荷载进行考虑。
选用加载中节点荷载,可同时在同一节点添加三个方向的力和弯矩。
注意选取力正负号表示方向。
2工况组合选取及荷载计算进行高架车站设计中,建议采用两种计算软件进行计算比较。
对于房建结构构件,主要以PKPM中SATWE计算结果为准;对于桥梁构件,主要以MIDAS CIVIL计算结果为准。
高架车站中桥梁结构主要荷载有:1)主力a恒载:包括结构自重、混凝土收缩徐变影响、基础沉降影响及桥面二期荷载,其中桥面二期荷载包括线路设施、电缆槽及隔声障等。
b活载:包括设计列车静活载、列车竖向活载、离心力、无缝线路纵向水平力等等。
2)附加力包括制动力或牵引力、横向摇摆力、风力、温度影响力等。
3)特殊荷载包括地震力、长钢轨断轨力、施工荷载、列车脱轨荷载、汽车撞击力等。
高架车站车辆进出及两个列车同时进出车站频率很高,因此对于力的组合如何求出最不利内力是其设计的难点。
对竖向力来说,与列车活载相关的主要是冲击力,框架计算中列车活载需考虑冲击影响;对水平力来说,主要有无缝线路产生伸缩力T1(作主力计)、挠曲力T2(作主力计)、断轨力T3(作特殊力计),列车运行产生横向摇摆力、风力及列车刹车或启动时产生的制动力等。
一般情况下这些力均可按铁路规范中要求进行组合,但由于高架车站特殊性,有些力的取值及组合规范中未明确规定或我们认为要求不够,所以在设计时又附加了另—些组合,按最不利工况进行结构计算。
主要有:伸缩力T1与挠曲力T2不同时组合,取其大值与其他力相组合;伸缩力、挠曲力、断轨力不与地震力同时组合;制动力作主力计,当列车活载考虑冲击系数时制动力按列车静活载重10%计,当列车活载不考虑冲击系数时制动力单线计列车静活载15%计,双线计10%;地震工况时不考虑冲击系数。
据以上原则定出需计算工况,再对每个工况进行内力计算,最后针对不同构件选定最不利内力进行断面配筋计算。
三、钢筋混凝土框架横梁及框架柱计算框架横梁与框架柱作为框架结构的一部分,要满足工民建规范的框架空间计算及抗震计算和构造要求。
另一方面,框架横梁作为轨道梁支座,直接承受列车活载,需满足铁路规范要求。
框架柱作为框架横梁支承点,需满足两种规范要求,两者之间的结点处理不可忽视。
“桥建合一”车站常会遇到支承轨道横梁与框架横梁连为一体的框架柱设计问题。
所以设计时采用PKPM中SATWE计算软件对框架梁柱进行框架空间计算来满足抗震等要求,同时采用MIDAS CIVIL计算软件对其再进行计算来满足铁路规范要求。
通过两种软件、两个专业相互配合设计、互相参考比较,采用合理计算结果。
其次,工民建计算软件SATWE程序同时对两种工况的空间计算我也做了一定的比较。
一种为铁路规范规定的主力工况,一种为工民建规范规定的抗震工况(抗震等级二级)。
两个工况对框架横梁及框架柱的区别于:主力工况横梁上需考虑列车活载冲击力,框架计算时不考虑地震力;抗震工况时不考虑列车活载冲击系数,框架计算时需考虑地震力。
两种工况比较发现,对框架横梁来说,主力工况计算出的内力及用铁路规范配筋远远大于其他几种计算结果;对框架柱来说,抗震工况计算出的内力用工民建规范配筋远远大于其他几种计算结果,包括铁路抗震规范计算结果。
最终计算框架横梁时采用主力工况内力数据,用铁路规范进行各种计算及验算;计算框架柱时采用工民建抗震工况计算结果方法。
值得一提的是,框架横梁抗剪计算,铁路规范中抗剪是以斜筋为主、箍筋为辅,但这不能满足框架结构抗震时同一断面上出现不同符号剪力要求。