车辆段、停车场大盖结构选型研究

李琳桢

（中国铁路设计集团有限公司华南分公司 深圳 518052）

0 引言

随着轨道交通项目的发展，地铁的车辆段、停车场等建设得日益增多。已建成的车辆段、停车场大盖基本都为混凝土结构，但不同项目具体的结构形式又有所区别。例如柱有采用混凝土柱、型钢混凝土柱、钢管混凝土柱等。同时，各种不同结构形式的车辆段、停车场大盖，工程造价指标也有所差异。故在初步设计时通常需要针对未确定的上盖条件的各种情况进行分析比较，以确定经济合理的结构形式。

目前，针对车辆段大盖主要的研究方向集中在上部开发方案相对确定的情况下，如何快速选出安全、经济、合理、适用的结构体系［1，2］。而缺少在上部开发方案未定时的相关研究。

基于此，本文旨在项目初步设计阶段，上部开发方案未定或暂时无概念方案的情况下，如何根据假定条件去选择大盖的结构形式，以稳定初步设计同时满足后期建设条件。通过计算分析、对比归纳总结的方式确定不同条件下车辆段、停车场大盖的合理结构形式。为后续的工程建设提供结构选型依据，节约后续项目结构选型研究工作时间，确保后续工程项目的结构经济合理。

1 车辆基地大盖结构的相关参数

1.1 影响车辆基地大盖结构的主要因素

车辆基地大盖作为盖上开发建设的基底平台，大盖结构形式主要受盖下柱网尺寸、盖上开发的荷载条件影响。即影响车辆基地大盖结构的主要因素为横向跨度、纵向柱距、上盖开发条件［3］。其中深圳地铁部分车辆段、停车场调研情况如表1所示［4-5］。

表1 深圳地铁部分车辆段、停车场调研情况Tab.1 Survey of Some Car Depots and Parking Lots of Shenzhen Metro

横向柱距是指车辆基地运用库、检修库垂直股道方向的柱距。该方向柱距主要受车辆基地的股道布置影响。以停车列检库为例，根据《地铁设计规范：GB 50157—2013》第27.3.14 条，列检库内股道的最小线间距为4.9 m，股道中心线到旁边柱边的最小距离为2.95 m。横向柱距与股道的关系如表2所示。已有研究表明，既有车辆段、停车场主要采用横向跨两股道和三股道两种形式，根据柱子尺寸不同，具体柱距数值稍有偏差。本文研究统一选取横向跨两股道柱距为12.5 m、横向跨三股道柱距为17.5 m。具体横跨股道数与柱距对应关系如表2所示。

表2 横跨股道数与横向柱距对应关系Tab.2 The Corresponding Relationship between the Number of Crossings and the Transverse Column Distance

纵向柱距是指车辆基地运用库、检修库顺股道方向的柱距。该方向柱距一般不受车辆基地的工艺布置限制，可以根据盖上条件适当调整。已有研究表明，大部分车辆基地的纵向柱距选择为6.0 m、7.5 m、9.0 m，也有部分车辆基地纵向柱距结合上盖物业开发配套小汽车库的停车位设置取值为8.4 m、12.4 m。本文选取纵向柱距分别为7.5 m、9.0 m、10.5 m进行对比分析。

上盖条件即车辆基地大盖上方的荷载条件。车辆基地大盖结构设计时需根据盖上的开发方案，确定荷载条件，进行计算分析。本文研究选取覆土1.5 m，上盖开发建筑总高50 m，上盖开发建筑总高90 m，上盖开发建筑总高120 m四种上盖条件进行对比分析。

1.2 车辆段、停车场大盖的主要技术标准

结构设计使用年限、抗震等级是车辆段、停车场大盖最重要的设计标准。一般房屋的设计使用年限为50年，但由于车辆基地大盖的建设与盖上物业开发的实施不同期［6］，因此车辆段大盖的设计使用年限可考虑盖上物业开发滞后建设的年限，适当延长。抗震等级与结构体系、建设地点的抗震设防烈度、建筑高度等有关。而车辆基地大盖与盖上物业开发分期建设时，可根据不同使用阶段分别设计，分段考虑设计工作年限及受荷条件［7］。

本文以深圳地区为例，车辆段、停车场大盖结构体系为框架结构，对应不同的上盖条件，设计使用年限与抗震等级，大盖荷载取值如表3、表4所示。

表3 上盖条件与技术标准对应关系Tab.3 Corresponding Relationship between Top Cover Conditions and Technical Standards

表4 上盖条件与大盖荷载条件对应关系Tab.4 Corresponding Relationship between Upper Cover Conditions and Large Cover Load Conditions

2 车辆段、停车场大盖结构选型研究

本章节通过利用PKPM、MIDAS 等结构计算软件［7-9］，针对在上盖覆土1.5 m、上盖开发高度50 m、90 m、120 m 四种开发条件，横向柱距12.5 m、17.5 m两种情况，纵向柱距7.5 m、9.0 m、10.5 m 三种情况。三种因素组合的不同工况下进行建模分析计算，得出柱子截面预估尺寸及造价估算指标，为后续的工程建设提供结构选型依据，节约项目结构选型研究工作时间，确保后续工程的结构经济合理。不同上盖开发条件下的模型如图1所示。

图1 模型轴测示意图Fig.1 Model Axonometric Diagram

依据建模计算［10］，在初期方案研究时可根据上盖条件、柱网情况选取柱子截面尺寸（适用于抗震设防烈度为7 度0.1g地区）。柱子截面预估尺寸选用如表5所示。同时，根据上盖条件、柱网情况对应的土建工程量，可参考确定大盖结构（不含基础）的估算指标如表6所示。

表5 柱子截面预估尺寸选用Tab.5 Column Section Estimated Size Selection

表6 大盖结构（不含基础）估算指标参考Tab.6 Reference for Estimation Index of Large Cover Structure（Excluding Foundation）

3 结语

本文通过对已有车辆段、停车场大盖结构的分析对比，选取大盖结构常用的横向跨度、纵向柱距、上盖开发条件，通过建模分析了车辆段、停车场大盖的主要技术标准及综合经济性等。研究表明，随着横向跨股道、纵向柱距及上盖开发的高度的增加，柱子截面预估尺寸不断增大。当采用横向跨三股道、纵向柱距为10.5 m、上盖开发高度为120 m 时，柱子截面预估尺寸为2 200 mm×3 500 mm；混凝土、钢筋、钢材用量约为0.90 m3/m2，165 kg/m2，90 kg/m2。研究为后续的工程设计与建设提供结构选型依据。