某城市轨道交通运营控制中心结构设计

李宝雄 张雪涛 谷宇春

(北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037)



某城市轨道交通运营控制中心结构设计

李宝雄 张雪涛 谷宇春

(北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037)

结合工程实例，介绍了某城市轨道交通运营控制中心结构设计方案，从工程概况、主要设计标准、主体结构体系及难点处理、地基基础设计等方面进行了论述，针对性地解决了本工程设计难点问题，采取了相应的技术措施，使本工程达到了良好的经济效益和社会效益。

轨道交通，控制中心，结构设计

1 工程概况

根据功能组成及规划条件，某城市轨道交通运营控制中心为集中式的控制中心，规模按6条轨道交通线路(1～6号线)的控制中心(OCC)及线网指挥协调中心(TCC)考虑。控制中心出地面后分为主塔、裙楼。裙楼地上5层，高度22.85 m，主要功能为OCC的设备用房及控制大厅，框架结构；主楼地上11层，高度54.15 m，主要为TCC，ACC等中心和管理办公用房，框剪结构。室内外高差0.45 m，设置1层地下室，地下室层高6.89 m(纯地下室4.80 m、夹层2.09 m),地上层高4.5 m，4.2 m。纯地下室顶板(无上部结构)覆土1.74 m。地下室最大长度为171 m，最大宽度为71 m。为减小温度应力影响，出地面后主楼与裙楼之间设置一道变形缝，兼作抗震缝，缝宽150 mm。主楼纵向尺寸100 m，横向尺寸30 m；裙楼纵向尺寸150 m，横向尺寸21 m，长宽比7.1。

控制中心鸟瞰效果图见图1。

2 主要设计标准

设计使用年限100年，结构安全等级为一级。建筑抗震设防类别为乙类(重点设防类)。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.15g,设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类。按照GB 50011—2010建筑抗震设计规范，其震动反应谱特征周期为0.40 s，水平地震影响系数最大值为0.168。按照当地规定，轨道交通项目应当进行地震安全性评价；根据本项目《工程场地地震安全报告》，地震动参数见表1。小震计算采用安评报告提供参数与抗震规范参数的包络值计算。

表1 场地100年设计地震动峰值加速度及反应谱参数值(阻尼比为0.05)

3 主体结构体系及难点处理

3.1 单跨结构及处理

主楼采用框架—剪力墙形式，裙楼采用框架结构。裙楼4层、5层控制中心大厅由于建筑使用功能限制，需抽掉轴部分柱，形成大空间方便使用，使得结构出现单跨结构：屋顶连续梁10根，单跨梁6根。《建筑抗震设计规范》6.1.5条“甲、乙类建筑以及高度大于24 m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构”。故裙房顶层大跨度单跨框架结构的竖向构件采取性能化设计，即斜截面承载力中震弹性、正截面承载力中震不屈服。同时考虑到裙楼体型复杂，采用了两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。主要参数计算如表2所示。

计算结果表明，PKPM与YJK计算主要参数近似，且均满足规范要求。性能化构件配筋计算见表3。

计算表明，中震不屈服时，斜截面箍筋加密区基本无变化，非加密区；中震弹性时，斜截面箍筋加密区和非加密区都增加，非加密区增加一半。中震不屈服时，正截面纵筋较小震弹性增加2.2倍；中震弹性时，正截面纵筋较小震弹性增加2.8倍。

3.2 走廊及处理

表2 主要计算参数

表3 性能化构件配筋计算

建筑功能需要，OCC控制大厅在4层、5层通高设置，且5层需要设置参观走廊，即4层顶板大范围开洞。故一般的楼板刚性假定不成立，设计中应考虑楼板削弱产生的不利影响，采用了楼板弹性膜假定计算。同时走廊对主体结构的影响采取PK单榀模型核算，在构造上适当加强。

3.3 悬挑及处理

主楼、裙楼存在悬挑结构，最大悬挑5.2 m，裙楼顶层存在18 m大跨结构。在地震工况计算时，考虑竖向地震作用，并验算结构变形。

4 地基基础设计

4.1 基础设计

4.2 沉降计算

由于变形缝自地下室顶以上贯通，地下室及基础连成一体，故必须对基础整体沉降、差异沉降进行合理的协调控制，以满足整体地基基础变形要求。

通过桩基布置及调整，计算表明主楼最大沉降46 mm，裙楼最大沉降44 mm，纯地下室最大沉降32 mm。最大差异沉降0.005 75，满足规范要求。

从施工角度出发，沿主楼、裙楼外轮廓设置沉降后浇带，待两侧结构封顶，根据沉降观测结果，确定后浇带封灌时间，并不少于两个月；以减少地基基础的不均匀沉降，同时加强整个建筑的沉降观测等。

4.3 抗浮设计

抗浮设计水位标高为室外标高以下0.5 m，即基础底标高以上6.3 m，需要考虑地下水浮力对结构不利影响。以纯地下室为例，考虑到结构自重、地下室顶覆土、基础板上回填，抗浮系数为1.00<1.05，不满足抗浮要求。

考虑到工程桩对抗浮的要求，抗浮系数为1.15>1.05，满足抗浮要求。同时工程桩单桩竖向抗拔承载力特征值按照抗浮计算需要确定，在确保安全的前提下，以方便试桩及节约造价。

5 超长设计

运营控制中心由主楼和裙楼两部分组成，地下室最大长度为171 m，最大宽度为71 m。为减小温度应力影响，出地面后主楼与裙楼之间设置一道变形缝，兼作抗震缝，缝宽150 mm。主楼纵向尺寸100 m，横向尺寸30 m；裙楼纵向尺寸150 m，横向尺寸21 m。因建筑功能、工艺需要，主楼、裙楼结构不能再增设变形缝。

为解决结构超长、温度应力及混凝土收缩对结构的不利影响，结构设计采取以下结构措施：

1)纵向结构梁采用预应力混凝土梁，考虑到施工方便，框架梁施加缓粘结预应力。楼板、屋面板采用无粘结预应力，施加温度预应力。2)加强梁、板内温度抗裂构造钢筋。适当增加通长钢筋，尽量采用直径细、间距密的布筋方法，以减小可能出现的温度、收缩裂缝宽度。3)混凝土原材料应采用低收缩、低水化热水泥(例如粉煤灰水泥等)，采用碎石骨料；顶底板均采用补偿收缩混凝土；同时应严格控制混凝土外加剂的品种、质量和剂量，严格控制水灰比不大于0.5。4)设置沉降后浇带、温度收缩后浇带，后浇带宽度0.8 m～1.0 m，温度收缩后浇带内的混凝土在两侧结构完成两个月后浇筑，浇筑时应用高一强度等级的微膨胀混凝土浇筑。控制后浇带封灌时间，应尽量选择温度较低时进行后浇带的浇筑。5)适当延长养护时间，使结构缓慢降温，以防温度骤变、温差过大引起裂缝；基础部分及早回填保湿保温，以减少温度收缩裂缝；顶板保水养护时间不少于14 d。6)屋面设建筑保温层，建筑物周边建筑围护墙封闭，减小室内外温差对结构的不利影响。

6 结语

本工程结构设计中，结合场地环境、建筑方案、周边结构特点，针对性解决本工程设计难点问题，采取了相应的结构措施，工程达到了安全可靠、经济合理。

[1]GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范.

[2]JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范.

[3]GB 50010—2010，混凝土结构设计规范.

GB 50011—2010，建筑抗震设计规范.

[4]GB 50157—2013，地铁设计规范.

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

李宝雄(1982- )，男，工程师； 张雪涛(1988- )，男，助理工程师； 谷宇春(1970- )，女，高级工程师

TU318

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