張相勇，常為華，甘明

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院，北京 100045)   

［摘要］合肥南站為集地鐵、公交及商業(yè)于一體的特大型交通樞紐，主站房結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，下部為混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面為鋼桁架結(jié)構(gòu)。屋面縱向長度392m，大于300m的限值，為大跨度超長空間結(jié)構(gòu)。目前，合肥南站站房正在進(jìn)行鋼屋架整體吊裝，預(yù)計(jì)在2014年10月投入使用。

1   工程概況

合肥南站包括主站房、無柱雨篷、高架落客平臺及地鐵換乘車站等，其中，主站房建筑面積約10萬m²，南北向約364m長，東西向約170m寬。主站房地下一層（-10.800m）為出站層，首層（±0.000m）為站臺層及承軌層；二層（10.000m）為高架候車層；屋蓋檐口標(biāo)高約37.00m。

主站房結(jié)構(gòu)由中國中鐵二院工程集團(tuán)有限公司和北京市建筑設(shè)計(jì)研究院合作設(shè)計(jì)。主站房工程抗震設(shè)防烈度為7度（0.10 g），抗震設(shè)防類別為乙類，場地類別為II 類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。圖1為整個(gè)項(xiàng)目效果圖，圖2為主站房結(jié)構(gòu)整體MIDAS模型。

2  結(jié)構(gòu)體系

根據(jù)建筑設(shè)計(jì)條件，主站房采用框架結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)嵌固位置為基礎(chǔ)底板（標(biāo)高-10.800m）。地下一層部分柱為型鋼混凝土柱，部分梁為型鋼混凝土梁或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁。首層主梁采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁，井字次梁采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁。二層柱及屋蓋：檐口標(biāo)高為37.0m，平面尺寸為206×392m，最大跨柱網(wǎng)為43m×66m，采用鋼桁架結(jié)構(gòu)體系，支承屋面柱為型鋼混凝土柱。屋蓋部分不設(shè)變形縫；候車層及承軌層南北方向設(shè)置3道變形縫，如圖3所示。候車層結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖4。

基礎(chǔ)形式采用獨(dú)立樁（鉆孔灌注樁）承臺+抗水板基礎(chǔ)。

3  超限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對策

屋面結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高約37.00m，采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，平面尺寸為206m×392m，最大跨度66m，總長度大于大跨度空間結(jié)構(gòu)屋蓋長度300m的限值，為大跨度超長空間結(jié)構(gòu)。

針對本工程的超限問題，進(jìn)行了以下精確分析：1）制定抗震性能化標(biāo)準(zhǔn)；2）進(jìn)行屋蓋風(fēng)振計(jì)算，屋蓋結(jié)構(gòu)分析；3）進(jìn)行溫度作用分析；4）進(jìn)行小震下反應(yīng)譜分析與彈性時(shí)程分析；5) 進(jìn)行多維多點(diǎn)地震分析；6) 進(jìn)行中震彈性分析；7) 進(jìn)行大震下動(dòng)力彈塑性地震分析。 

4  抗震性能化標(biāo)準(zhǔn)

合肥南站為特大型站房，聚集人數(shù)較多，主站房設(shè)計(jì)遵循《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》提出的抗震設(shè)防三個(gè)水準(zhǔn)目標(biāo)，即“小震不壞，中震可修、大震不倒”。為此，特制訂如下的性能目標(biāo)：

（1）框架柱滿足中震彈性要求；（2）屋蓋桁架支座滿足中震彈性要求，大震下桁架支座允許部分材料進(jìn)入塑性，產(chǎn)生彈塑性變形，但不能喪失承載力。

5  屋蓋結(jié)構(gòu)

主站房屋蓋為鋼桁架結(jié)構(gòu)，對其的計(jì)算分析結(jié)果表明，屋蓋在恒+活標(biāo)準(zhǔn)值作用下最大豎向位移為244mm，最大的撓跨比為1/308，位置為最南懸挑端，滿足規(guī)范要求。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在升溫荷載作用下最大拉應(yīng)力為68.2MPa，最大壓應(yīng)力為88.5MPa，構(gòu)件溫度引起應(yīng)力很小，溫度引起的應(yīng)力比如圖5所示。從圖中可以看出，絕大部分溫度應(yīng)力非常低，對結(jié)構(gòu)用鋼量不起主要控制作用。

更多內(nèi)容詳見《建筑結(jié)構(gòu)》雜志2011年第9期文章《合肥南站主站房大跨超限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究》，作者：張相勇，常為華，甘明，單位：北京市建筑設(shè)計(jì)研究院。