楊成蛟

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110166)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各大城市為了緩解交通擁堵問題，都開始大規(guī)模的修建地鐵。地鐵車站作為地鐵路網(wǎng)中一種重要的建筑物，是提供乘客乘降、換乘和候車的場所。目前地鐵車站常用的結(jié)構(gòu)形式有單柱雙跨、雙柱三跨以及多柱多跨結(jié)構(gòu)。雙柱三跨及多柱多跨結(jié)構(gòu)車站公共區(qū)的樓扶梯一般布置在橫向的中間跨，樓扶梯的洞口設(shè)在兩道縱梁之間，結(jié)構(gòu)布置簡單、受力合理；而對于單柱雙跨結(jié)構(gòu)，樓扶梯一般布置在中縱梁兩側(cè)，中板開洞較大，受兩側(cè)軌行區(qū)限界高度的限制，洞口兩側(cè)無法設(shè)置橫向貫通的高截面橫梁，造成公共區(qū)中板的樓扶梯開洞范圍結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)布置困難。為解決這一難題，本文結(jié)合某明挖單柱雙跨車站，對公共區(qū)中板樓扶梯開洞范圍的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置與分析。

1 公共區(qū)中板建筑布置與結(jié)構(gòu)分析

公共區(qū)中板層即站廳層，是售票、檢票、集散、連接地面出入口和站臺(tái)的場所。站廳層公共區(qū)設(shè)置在車站的中部，分為非付費(fèi)區(qū)和付費(fèi)區(qū)，非付費(fèi)區(qū)與付費(fèi)區(qū)之間采用欄桿分隔，乘客在非付費(fèi)區(qū)辦理售、檢票后方可進(jìn)入付費(fèi)區(qū)。付費(fèi)區(qū)設(shè)置三組樓扶梯，均勻布置在付費(fèi)區(qū)兩端和中間位置。單柱雙跨車站的扶梯分別設(shè)在中縱梁的兩側(cè)，站臺(tái)中心設(shè)一部樓梯和垂直電梯(見圖1)。

圖1 公共區(qū)中板建筑平面布置

圖2 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

圖3 開洞處橫斷面

圖4 公共區(qū)中板常規(guī)結(jié)構(gòu)布置

通常地鐵車站結(jié)構(gòu)計(jì)算均簡化為橫向受力結(jié)構(gòu)，計(jì)算時(shí)取1 m寬板帶作為計(jì)算模型，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖2，中板與側(cè)墻、中縱梁形成兩跨連續(xù)梁。但對于樓扶梯處的結(jié)構(gòu)橫斷面，由于樓扶梯的存在，切斷了中板的連續(xù)性，使中板形成較大的開洞(見圖3)，此時(shí)中板形成長懸臂結(jié)構(gòu)(7.3 m)，受力很不合理，計(jì)算無法通過。為解決此處難點(diǎn)，通常有兩種方法，其一是在洞口周邊設(shè)邊梁(見圖4)，通過主次梁的相互搭接，轉(zhuǎn)換洞邊中板的受力方式，樓扶梯開洞側(cè)邊的中板通過橫梁、次梁及側(cè)墻形成雙向板，受力較合理；但此時(shí)由于開洞較長(一般11 m)，次梁受力較大，同時(shí)次梁和板傳遞到橫梁的力也很大，為滿足受力要求，就要求次梁、橫梁的截面會(huì)很高，而根據(jù)中板下建筑、環(huán)控等專業(yè)的限界要求，梁截面最大不能高于550 mm，故該方案并不能很好的解決該處問題。其二是加高站臺(tái)層建筑凈高，完全根據(jù)橫梁受力要求確定梁截面和站臺(tái)層高度，但此時(shí)站臺(tái)層需要加高較多，同時(shí)加深了車站基坑的深度，相應(yīng)增加了車站造價(jià)與施工風(fēng)險(xiǎn)，綜合性能差?；谏鲜鲈?，綜合考慮建筑、環(huán)控等專業(yè)的限界要求，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)受力合理，對單柱雙跨中板進(jìn)行了下述結(jié)構(gòu)布置方案(見圖5)。

圖5 公共區(qū)中板“組合梁”結(jié)構(gòu)布置

(1)在搭設(shè)電扶梯的橫梁采用大截面懸臂梁(1 000×1 000 mm)，中縱梁兩側(cè)對稱布置，懸臂梁超過次梁側(cè)邊200 mm，方便懸臂梁端鋼筋和次梁鋼筋錨固，同時(shí)方便站臺(tái)層綜合管線在懸臂梁端與站臺(tái)安全門間空隙通過；

(2)次梁因跨度較大，同樣采用大截面明梁(600×800 mm)，確保滿足配筋和撓度要求；

(3)懸臂梁端至側(cè)墻部分采用高度較小的橫次梁(1 000×550 mm)結(jié)構(gòu)，以滿足中板下軌頂風(fēng)道的通風(fēng)要求；

(4)中部樓梯及垂直電梯處采取相同布置方案。

2 計(jì)算結(jié)果分析與構(gòu)造措施

為驗(yàn)算上述結(jié)構(gòu)布置是否滿足結(jié)構(gòu)受力要求，采用贏建科軟件對其進(jìn)行了整體的計(jì)算分析。因橫次梁剛度較小，計(jì)算時(shí)橫次梁不作為樓板的固定支座，樓板的導(dǎo)荷方式采用車站橫向單向?qū)Ш?，即全部樓板均為單向板，中板梁的配筋信息見圖6。從結(jié)果可以看到，全部中板梁的配筋結(jié)果均較合理，即此中板結(jié)構(gòu)布置方案可行。圖7為梁撓度計(jì)算結(jié)果，其中次梁跨度最大，其撓度也最大(8.84 mm)，約為l0/1 250，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的l0/300。

圖6 梁配筋結(jié)果(mm2)

圖7 梁撓度(mm)

從梁配筋的計(jì)算結(jié)果我們還可以分析出該結(jié)構(gòu)方案具有如下特點(diǎn)。

(1)懸臂梁承受了來自于洞口邊的次梁、樓板及電扶梯的荷載，故負(fù)筋配筋量較大；

(2)次梁承受了較大的樓板荷載，并通過梁端以集中力的方式傳遞到懸臂梁端的一側(cè)，致使懸臂梁受到很大的扭轉(zhuǎn)作用，故懸臂梁的抗扭鋼筋配筋量較大；

(3)橫次梁與懸臂梁組合在一起形成貫通的兩跨連續(xù)梁，除了承受自身部分的荷載外，次梁通過梁端將力傳遞到“組合梁”上，故橫次梁也承受了部分的集中力，故正筋配筋量較大，在同時(shí)有電扶梯荷載傳遞時(shí)配筋更大；

(4)次梁因跨度太大，且承受了半側(cè)的單向樓板荷載，故其正筋、負(fù)筋配筋均較大。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果及特點(diǎn)分析，為了保證結(jié)構(gòu)具備較大的安全儲(chǔ)備，對該中板結(jié)構(gòu)方案的梁采取如下構(gòu)造措施：

(1)懸臂構(gòu)件為靜定結(jié)構(gòu)，一旦失效將造成巨大的危害，且后期無法彌補(bǔ)，故加大懸臂梁的負(fù)筋配筋量；

(2)懸臂梁還受到了很大的扭轉(zhuǎn)作用，同樣加大懸臂梁的外圈抗扭縱筋，加密梁箍筋，增強(qiáng)梁的抗扭強(qiáng)度；

(3)將橫次梁按兩跨連續(xù)梁構(gòu)造設(shè)置，橫次梁的縱筋貫通懸臂梁和中縱梁，分別錨固于兩端側(cè)墻，加強(qiáng)橫向組合梁的整體性，增加結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備；

(4)加大次梁正筋配筋量，同時(shí)延長次梁負(fù)筋錨固長度，將負(fù)筋伸過懸臂梁后再錨入中板35 d，盡可能分散次梁負(fù)筋對懸臂梁的扭轉(zhuǎn)作用，同時(shí)減少懸臂梁端的鋼筋密度，方便施工；

(5)加大橫次梁邊中板的配筋量，通過類似“T”型梁翼緣的作用來分擔(dān)“組合梁”的受力。

3 結(jié) 語

單柱雙跨車站因其中柱占據(jù)站臺(tái)寬度較小，能提供更大的站臺(tái)、站廳面積，方便乘客使用，成為目前地鐵車站結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)趨勢。但其公共區(qū)中板樓扶梯開洞處結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，梁板結(jié)構(gòu)布置困難，一直都是該類車站中板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過對單柱雙跨車站中板結(jié)構(gòu)的受力分析，提出了懸臂梁結(jié)合橫次梁的“組合梁”受力方案，并進(jìn)行了計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果表明，該“組合梁”方案受力明確，滿足建筑及設(shè)備等專業(yè)的要求，對車站造價(jià)影響小，安全儲(chǔ)備高，可用于指導(dǎo)類似工程設(shè)計(jì)。