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1.2 設(shè)計(jì)概況

1.2.1 方案設(shè)計(jì)

1.背景

青島北站由中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱鐵二院)、北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱BIAD)和法國(guó)鐵路集團(tuán)AREP建筑設(shè)計(jì)公司(以下簡(jiǎn)稱AREP)三家組成的設(shè)計(jì)聯(lián)合體共同設(shè)計(jì)。其中,方案設(shè)計(jì)由聯(lián)合體共同完成,AREP主要負(fù)責(zé)地上主體建筑與結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì),BIAD負(fù)責(zé)主體建筑與結(jié)構(gòu)的施工圖設(shè)計(jì),鐵二院負(fù)責(zé)地下部分的整體設(shè)計(jì)及地上機(jī)電各專業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)。

2.設(shè)計(jì)理念

(1)以人為本,貫徹鐵路站房建設(shè)“功能性、先進(jìn)性、系統(tǒng)性、文化性和經(jīng)濟(jì)性”的建設(shè)理念。

(2)針對(duì)不同客流需求建立以快速通過(guò)為主的旅客交通模式。青島北站流線設(shè)計(jì)在滿足普通候車式旅客活動(dòng)模式的基礎(chǔ)上,著重加強(qiáng)了客流的快速通過(guò)能力。針對(duì)不同的旅客需求建立“上進(jìn)下出、下進(jìn)下出”的立體站內(nèi)交通流線,為旅客提供方便快捷的路線。

(3)公共空間的兼容可變性和應(yīng)急能力。設(shè)計(jì)中將空間最大限度地留給公共空間面積,采用完整的大空間布局,為未來(lái)鐵路的發(fā)展變化預(yù)留下良好的條件。車站具有足夠的室內(nèi)外空間以應(yīng)對(duì)在春運(yùn)、暑運(yùn)和節(jié)假日等特殊時(shí)段客流高峰聚集的情況,提高車站應(yīng)急能力。

(4)引入站房功能的多元化和城市化。主站房主要空間引入城市化、社會(huì)化功能,為旅客提供商業(yè)、休閑、休息等多種設(shè)施和服務(wù)。站房本身已不僅僅局限于交通功能,更成為城市生活的一部分。

(5)展翅騰飛是青島北站設(shè)計(jì)的立意基礎(chǔ)。青島北站造型立意海鷗在海濱展翅飛翔,寓示青島博大的胸懷和廣闊的發(fā)展前景,突出了“海邊的站房”這一得天獨(dú)厚的環(huán)境條件,使交通建筑的空間塑造與自然環(huán)境渾然一體,完美地體現(xiàn)了人與自然和諧相處的城市特點(diǎn),又以獨(dú)特的建筑造型構(gòu)成了青島市的新地標(biāo),一座極具地域特征和視覺(jué)沖擊力的交通建筑將為膠州灣海域增添活力。

3.規(guī)劃設(shè)計(jì)

將青島北站站房置于城市站前大道盡端上,緊鄰大海。軸線上的城市廣場(chǎng)、站前廣場(chǎng)、站房、站房后的廣場(chǎng)延續(xù)空間,構(gòu)成完整的景觀序列,青島北站成為城市軸線的對(duì)景,它對(duì)稱的體形也強(qiáng)化了這一城市空間關(guān)系。

針對(duì)地形特點(diǎn),形成對(duì)稱的站場(chǎng)交通、景觀形態(tài)。站前廣場(chǎng)結(jié)合城市交通分東、西兩個(gè)廣場(chǎng),主廣場(chǎng)設(shè)在站房東側(cè),解決城市方向來(lái)的旅客進(jìn)出站;西廣場(chǎng)設(shè)在膠州灣高速公路與車站之間,解決膠州灣高速公路方向來(lái)的旅客進(jìn)出站,形成完善的進(jìn)出站交通空間。

整個(gè)站區(qū)環(huán)境開(kāi)闊,空間豐富且具有層次,為進(jìn)站人群提供了舒適的集散休閑場(chǎng)所。站前廣場(chǎng)及城市廣場(chǎng)以自然生態(tài)為主題,對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)處的碧海藍(lán)天形成綠色生態(tài)的站區(qū)環(huán)境。具有強(qiáng)烈引導(dǎo)性和流動(dòng)性的廣場(chǎng)景觀綠化,融入站房空間,再滲透出來(lái)匯入大海,整個(gè)站房猶如展翅欲飛的海鷗,給人無(wú)限的遐想和視覺(jué)映像。

4.功能設(shè)計(jì)

青島北站流線設(shè)計(jì)在滿足傳統(tǒng)候車式車站旅客活動(dòng)模式的基礎(chǔ)上,結(jié)合空間和平面布局,著重加強(qiáng)了客流的快速通過(guò)能力,充分考慮旅客的需求,進(jìn)行功能流線的優(yōu)化設(shè)計(jì),創(chuàng)造舒適、優(yōu)美、人性化的空間,為旅客提供細(xì)致入微的關(guān)愛(ài),使車站成為功能完善、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、適應(yīng)鐵路發(fā)展和旅客需要的現(xiàn)代化交通建筑精品。

青島北站為跨線式車站,全站設(shè)到發(fā)線18條(含正線2條、貨線2條),有效長(zhǎng)度按650m設(shè)計(jì)。車站兩邊最外側(cè)各設(shè)一個(gè)基本站臺(tái),分別采用500m×15m×1.25m、450m×12m×1.25m,第二站臺(tái)采用500m×12m×1.25m,其余5個(gè)中間站臺(tái)采用450m×12m×1.25m。

主站房主要空間設(shè)計(jì)考慮了足夠的場(chǎng)所來(lái)處理進(jìn)、出站層的多種功能,并將城市化、社會(huì)化的概念引入站房功能。在進(jìn)站廣廳、候車區(qū)等公共空間中為旅客提供商業(yè)、餐飲、休息等多種設(shè)施和服務(wù),滿足不同層次旅客的不同需要。結(jié)合候車室布置室內(nèi)綠化有效地改善了候車環(huán)境。站房本身已不僅僅局限于交通功能,更成為城市生活的一部分。

青島北站建筑平面采取高架候車的形式,采用“上進(jìn)下出”的旅客流線,將車站功能空間劃分為地下出站層、地面站臺(tái)層、高架候車層三個(gè)層面。

地下出站層主要由出站廳及出站通道組成,旅客由站臺(tái)經(jīng)自動(dòng)扶梯下至地下出站廳,檢票后進(jìn)入出站通道。出站旅客可在出站通道選擇直接上至東西站前廣場(chǎng)、東站房廣廳及站前平臺(tái)、地鐵站廳及各地面停車場(chǎng),實(shí)現(xiàn)各種功能的綜合連接。

地面站臺(tái)層?xùn)|西兩端均設(shè)置有進(jìn)站廣廳、售票等客運(yùn)用房。其中東端客運(yùn)用房中部為進(jìn)站廣廳,廣廳右側(cè)設(shè)售票用房,左側(cè)設(shè)商業(yè)用房,使廣廳成為綜合利用空間,旅客由廣廳經(jīng)自動(dòng)扶梯可直接到達(dá)高架候車層。貴賓候車室設(shè)于廣廳左側(cè),具有獨(dú)立的出入口,并可通過(guò)專用垂直電梯上至高架候車層,經(jīng)進(jìn)站走廊跨線到達(dá)站臺(tái)。

高架候車層中部為高架候車區(qū),東端設(shè)置有少量客運(yùn)管理及設(shè)備用房,并設(shè)置有餐廳;西端設(shè)置有面海觀景區(qū)。候車區(qū)內(nèi)采用玻璃隔斷劃分出普通候車區(qū)、母子候車區(qū)和軟席候車區(qū)等,適當(dāng)引入室內(nèi)綠化及樓板局部開(kāi)孔,形成豐富、舒適的候車空間。

餐廳、觀景休閑區(qū)等配套商業(yè)服務(wù)設(shè)施的設(shè)置,在大大提升青島北站候車空間品質(zhì)的同時(shí),也將海景車站的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致。

5.建筑方案設(shè)計(jì)

(1)地下一層

該層(相對(duì)標(biāo)高為-10.500m)主要功能為鐵路旅客到達(dá)的出站廳、綜合換乘的大廳、地鐵站廳、地下停車場(chǎng),其平面圖如圖1-2所示。

圖1-2 地下一層平面圖(1∶700)

出站廳為雙柱三跨,中跨為城市通道,可連通站房東西廣場(chǎng)及地下空間;兩側(cè)邊跨為出站檢票廳,鐵路旅客從站臺(tái)通過(guò)樓扶梯到達(dá)檢票廳,檢票后進(jìn)入城市通道離站。

鐵路設(shè)備管理用房設(shè)置于東西站房下方。

出站廳東側(cè)為換乘大廳。換乘大廳東側(cè)為地鐵站廳,南側(cè)為出租車停車場(chǎng)及公交換乘通道,北側(cè)為社會(huì)車停車場(chǎng)及長(zhǎng)途車換乘通道。鐵路旅客出站后可通過(guò)換乘大廳選擇地鐵、出租車、社會(huì)車、長(zhǎng)途車、公交車等多種交通方式進(jìn)行換乘。

(2)站臺(tái)層

站臺(tái)層(相對(duì)標(biāo)高為±0.000m)共8個(gè)站臺(tái),所有站臺(tái)上均不設(shè)柱,所有雨棚及站房的結(jié)構(gòu)柱均設(shè)于兩條軌道的中央。每個(gè)站臺(tái)均設(shè)兩處進(jìn)站樓扶梯,兩處地下出站通道,以及兩部連接高架候車層與站臺(tái)層、站臺(tái)層與出站大廳層的無(wú)障礙電梯。站臺(tái)層平面圖如圖1-3所示。

西側(cè)基本站臺(tái)以外設(shè)置西站房,西站房中部為進(jìn)站廣廳和基本站臺(tái)候車區(qū),廣廳內(nèi)設(shè)置通向高架層的樓扶梯。西站房本層南側(cè)為售票、工作人員辦公區(qū)、衛(wèi)生間,南側(cè)夾層設(shè)置設(shè)備用房及信號(hào)專業(yè)用房;北側(cè)為貴賓室、工作人員辦公區(qū)、設(shè)備用房、衛(wèi)生間,北側(cè)夾層設(shè)置設(shè)備用房及信號(hào)專業(yè)用房。

東側(cè)基本站臺(tái)以外設(shè)置東站房,東站房中部為進(jìn)站廣廳和基本站臺(tái)候車區(qū),廣廳內(nèi)設(shè)置通向高架層的垂直交通。東站房本層北側(cè)為售票、工作人員辦公區(qū)、衛(wèi)生間,北側(cè)夾層設(shè)置設(shè)備用房及工作人員辦公區(qū);南側(cè)為工作人員辦公區(qū)、設(shè)備用房、衛(wèi)生間以及3個(gè)貴賓候車室,南側(cè)夾層設(shè)置設(shè)備用房及工作人員辦公區(qū)。

圖1-3 站臺(tái)層平面圖

本站共設(shè)4個(gè)貴賓候車室,其中3個(gè)貴賓候車室設(shè)于東站房,1個(gè)貴賓候車室設(shè)于西站房。

站臺(tái)層南北兩側(cè)部分分別為無(wú)柱雨棚的覆蓋區(qū)域。

(3)高架候車層

高架候車層(相對(duì)標(biāo)高為9.000m)的高架于站臺(tái)之上布置。候車區(qū)內(nèi)可根據(jù)需要采用輕型隔斷劃分為軟席候車區(qū)、無(wú)障礙候車區(qū)等。候車廳內(nèi)布置兩排玻璃服務(wù)單元。服務(wù)單元內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間、吸煙區(qū)或商業(yè)設(shè)施等。結(jié)構(gòu)主拱與地面相交處采用磨砂防火玻璃采光地面,以便給站臺(tái)層引入更多的自然光線。候車廳東西兩端除了作為乘客從廣廳進(jìn)入到候車區(qū)的過(guò)渡空間外,還布置了商業(yè)空間,在候車廳西側(cè)靠近外立面幕墻處設(shè)置了相對(duì)標(biāo)高為17.100m的觀海夾層(即觀景平臺(tái))作為集中的商業(yè)空間。高架候車層平面圖如圖1-4所示。

(4)剖面設(shè)計(jì)

車站剖面圖如圖1-5所示。站房屋面檐口最高點(diǎn)建筑高度為46.440m。

為保證站房地下一層大廳空間高度不低于4.5m,地下一層層高從站臺(tái)面至地下一層地面為10.500m。設(shè)計(jì)考慮地下一層噴淋管線等按穿結(jié)構(gòu)梁形式設(shè)計(jì),主梁縱向布置,保證室內(nèi)主要部分的室內(nèi)凈空。

圖1-4 高架候車層平面圖

站房首層室內(nèi)地面比室外廣場(chǎng)高0.3m,比站臺(tái)面高0.15m。室內(nèi)外采用斜坡連接,便于旅客通行。站臺(tái)層層高9m。

圖1-5 剖面圖

(5)立面造型

立面造型如圖1-6所示。“海鷗”建筑優(yōu)美曲線的靈感來(lái)自于展翅飛翔的海鷗,給人以無(wú)限的遐想;整體造型富有動(dòng)感又伸展飄逸,挺拔而富有張力,似一只海鷗振翅高飛,象征著青島市經(jīng)濟(jì)文化的蓬勃發(fā)展;清新通透的建筑造型,獨(dú)特的濱海建筑環(huán)境,不同于以往站房厚重嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧⒚嬖煨惋L(fēng)格,營(yíng)造出浪漫的視覺(jué)形象,體現(xiàn)出“海邊的新客站”這一獨(dú)具魅力的空間主題。

圖1-6 立面造型

6.結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

青島北站結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜,地上兩層(西邊局部有第三層觀景平臺(tái)),地下兩層(局部三層),地下通道結(jié)構(gòu)與地鐵結(jié)構(gòu)接駁,實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接與換乘。地上主體結(jié)構(gòu)由主站房(包括屋蓋、高架候車層、東西廣廳)和兩側(cè)對(duì)稱的站臺(tái)無(wú)柱雨棚組成。主站房屋蓋東西長(zhǎng)約350m,南北寬約168~213m,為復(fù)雜的空間鋼結(jié)構(gòu)體系,拱形受力體系跨度為101.2~148.7m不等,最大懸挑約30m,每榀拱形受力體系通過(guò)幾何單元的變化來(lái)模擬飛鳥(niǎo)展翅的姿態(tài),拱形體系支座之間設(shè)預(yù)應(yīng)力拉索,以平衡水平力。屋蓋結(jié)構(gòu)直接落地,其支承斜拱在9.000m標(biāo)高處穿過(guò)高架候車層樓板,且與下部高架候車層結(jié)構(gòu)為互相獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。主站房高架候車層平面尺寸約為120m×205m,為由Y型柱和實(shí)腹工字形梁組成的鋼框架體系。主站房?jī)蓚?cè)對(duì)稱的站臺(tái)無(wú)柱雨棚投影面積共約58000m2,采用平面管桁架拉索結(jié)構(gòu),最大跨度38.5m。

結(jié)構(gòu)在施工及使用期間應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及耐久性,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行承載力、穩(wěn)定性、疲勞、變形、抗裂或裂縫寬度驗(yàn)算,并滿足耐久性要求與相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年,建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為一級(jí)。抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g;設(shè)計(jì)地震分組為第三組;場(chǎng)地類別為Ⅱ類;根據(jù)抗震設(shè)防專項(xiàng)審查專家意見(jiàn)和《山東省地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)管理辦法》相關(guān)規(guī)定,在進(jìn)行地震作用計(jì)算時(shí)將設(shè)防烈度由6度提高到7度(0.1g)。

“海鷗”形屋蓋鋼結(jié)構(gòu)、高架候車層鋼結(jié)構(gòu)、東西廣廳與觀景平臺(tái)結(jié)構(gòu)等有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析內(nèi)容參考第2篇。

1.2.2 方案調(diào)整與初步設(shè)計(jì)修改

1.屋蓋方案調(diào)整變化

在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中曾對(duì)站場(chǎng)線路進(jìn)行過(guò)調(diào)整,考慮到本工程主站房結(jié)構(gòu)的特殊性,建筑方案的改變?nèi)鐖D1-7所示。

圖1-7 建筑方案修改(單位:mm)

為適應(yīng)建筑方案調(diào)整,結(jié)構(gòu)單元需要重新進(jìn)行布置,最后確認(rèn)由原來(lái)8個(gè)拱單元組成的結(jié)構(gòu)修改為現(xiàn)在10個(gè)拱單元的結(jié)構(gòu),如圖1-8所示。拱單元間距的變化,使得結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系布置也發(fā)生了相應(yīng)的變化,修改后側(cè)向剛度要優(yōu)于修改前,如圖1-9所示。

2.無(wú)柱雨棚方案調(diào)整變化

根據(jù)站場(chǎng)線路的變化,結(jié)合建筑使用功能,無(wú)柱雨棚的設(shè)計(jì)方案經(jīng)歷了多次修改。其中最大的變化是結(jié)構(gòu)體系由原有的柱頂斜拉索方案改為落地斜拉索方案,如圖1-10所示。與此同時(shí),結(jié)構(gòu)的跨數(shù)、跨度也都進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。

隨后在優(yōu)化過(guò)程中,為了節(jié)省造價(jià),將雨棚凈高從13.5m下降為9m。但雨棚在按此高度施工至與主站房連接處的最后一跨時(shí),考慮到雨棚檐口標(biāo)高與站房檐口標(biāo)高差距較大可能會(huì)導(dǎo)致飄雨現(xiàn)象的發(fā)生,于是將最后一跨起翹,如圖1-11、圖1-12所示。雨棚最終的設(shè)計(jì)平面圖如圖1-13所示。

圖 1-8

圖1-8 站房結(jié)構(gòu)拱單元布置圖(單位:mm)

圖1-9 拱單元結(jié)構(gòu)縱向剖面示意圖

圖1-10 雨棚整體三維圖變化過(guò)程

1.2.3 抗震設(shè)防專項(xiàng)審查

1.超限情況

青島北站主站房屋蓋的建筑造型獨(dú)特,結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜,屬《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》(建質(zhì)〔2006〕220號(hào))所列的超限結(jié)構(gòu)類型。具體超限情況如下:

(1)屬于特殊類型大型公共建筑。

(2)屬于超限大跨空間結(jié)構(gòu):不計(jì)懸挑,屋面結(jié)構(gòu)的單向長(zhǎng)度約350m,大于300m。

(3)屬于超限大跨空間結(jié)構(gòu):屋面結(jié)構(gòu)的最大跨度為148.7m,大于120m。

2.針對(duì)措施

按國(guó)家行政許可和建設(shè)部令第111號(hào)要求,應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查。考慮到青島北站的重要性及超限的情形,在方案設(shè)計(jì)及初步設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)超限采取了特殊加強(qiáng)措施及計(jì)算分析,具體如下:

(1)結(jié)合建筑造型,采用立體拱架的結(jié)構(gòu)型式,增加構(gòu)件的軸向力效應(yīng),減少?gòu)澗匦?yīng),充分利用材料。

圖1-11 雨棚剖面圖(垂直線路方向)(單位:mm)

圖1-12 雨棚剖面圖(平行線路方向)(單位:mm)

圖1-13 雨棚最終平面圖(單位:mm)

(2)將結(jié)構(gòu)縱向中部的四榀立體拱架,通過(guò)橫梁兩兩共用的方式聯(lián)系起來(lái),加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的縱向剛度。

(3)采用拱的結(jié)構(gòu)型式,有效降低了結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng);在結(jié)構(gòu)布置上,避免結(jié)構(gòu)溫度變形出現(xiàn)在一個(gè)方向。

(4)利用交叉索對(duì)拱下弦偏心的特點(diǎn),優(yōu)化交叉索的張拉順序及張拉力,既保證了索在荷載組合下不退出工作,又優(yōu)化了拱與橫梁的內(nèi)力分布。

(5)屋脊縱梁在室外(幕墻以外)區(qū)域不開(kāi)洞,使此部分屋脊縱梁的剛度有所提高,邊拱及其橫梁的受力形態(tài)得到改善。

(6)增強(qiáng)屋脊縱梁與屋面交叉撐的聯(lián)系,增強(qiáng)屋面的整體性。

(7)保證屋面所有構(gòu)件滿足中震彈性的要求,對(duì)不同的構(gòu)件提出了不同的控制應(yīng)力比。

(8)用MIDAS建立了整體模型,用SAP2000、ANSYS、ABAQUS建立了格構(gòu)式整體模型,互相論證結(jié)果的正確性與合理性。

(9)進(jìn)行了中震下的反應(yīng)譜分析,并采用三組地震波(兩組天然波,一組人工波)進(jìn)行了時(shí)程分析,并對(duì)二者結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。

(10)采用ABAQUS進(jìn)行了動(dòng)力彈塑性分析,評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的性能狀態(tài)。

(11)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)同時(shí)考慮材料非線性和幾何非線性的雙非線性屈曲分析。

(12)針對(duì)建筑的特殊性,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了防連續(xù)倒塌研究。

(13)對(duì)交叉索等重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了專門的有限元分析。

3.超限預(yù)審查及審查建議

在正式審查之前,為確保結(jié)構(gòu)體系的安全,曾組織三次結(jié)構(gòu)超限預(yù)審查:

(1)第一次超限預(yù)審查

2009年6月9日,由鐵二院組織,在BIAD召開(kāi)第一次超限預(yù)審查。與會(huì)專家聽(tīng)取匯報(bào)后,分別提出了自己的意見(jiàn)和建議,主要有以下幾點(diǎn):

1)主站房Y向(長(zhǎng)軸方向)側(cè)向剛度偏弱,建議增加此方向的抗側(cè)力措施。

2)本工程主要受力構(gòu)件大都為異形截面,且多伴有扭轉(zhuǎn)內(nèi)力,對(duì)于這種特殊截面我國(guó)規(guī)范沒(méi)有相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)求解方法,建議對(duì)這種截面的穩(wěn)定系數(shù)和強(qiáng)度驗(yàn)算進(jìn)行專門的分析研究,給出合理的依據(jù)并增加到報(bào)告當(dāng)中。由于工程位于抗震區(qū),設(shè)防烈度為6度,屬乙類建筑,抗震措施應(yīng)按7度設(shè)計(jì),故截面應(yīng)滿足我國(guó)規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求,在需要的地方要加肋板。

3)罕遇地震動(dòng)力時(shí)程分析只計(jì)算了以Y向?yàn)橹鞯娜虻卣鸩ㄝ斎耄╔:0.85,Y:1.0,Z:0.65),建議補(bǔ)充以X向?yàn)橹鞯娜斯げǎ╔:1.0,Y:0.85,Z:0.65)輸入計(jì)算;報(bào)告中結(jié)構(gòu)阻尼比的取值不明確,超限審查應(yīng)該提供位移、剪重比和基底反力等結(jié)果,并應(yīng)與規(guī)范反應(yīng)譜進(jìn)行對(duì)比。

4)只考慮彈性特征值屈曲不足以反映真實(shí)的穩(wěn)定情況,建議考慮幾何非線性的全過(guò)程穩(wěn)定分析,宜進(jìn)行同時(shí)考慮材料非線性和幾何非線性的穩(wěn)定分析。同時(shí)考慮雙非線性時(shí),安全系數(shù)K≥2.0。

5)V型撐的穩(wěn)定性在報(bào)告中沒(méi)有體現(xiàn),建議對(duì)其進(jìn)行非線性穩(wěn)定分析以合理確定其計(jì)算長(zhǎng)度。另外,V型撐的穩(wěn)定性是靠索的預(yù)應(yīng)力來(lái)保持的,鋼索在不同的荷載工況下都應(yīng)該處于受拉狀態(tài),如果鋼索退出工作,那么鋼支撐計(jì)算長(zhǎng)度將發(fā)生改變,建議對(duì)索的預(yù)應(yīng)力值確定一個(gè)目標(biāo),并量化體現(xiàn)在報(bào)告中。

6)本工程大量使用了預(yù)應(yīng)力拉索,應(yīng)該明確每根索中的預(yù)應(yīng)力值是如何選取的,并考慮在施工全過(guò)程中索和主要受力構(gòu)件的內(nèi)力變化,建議補(bǔ)充詳細(xì)的施工過(guò)程分析以及預(yù)應(yīng)力張拉工序,而不僅僅是吊裝方案。

7)關(guān)于抗震性能設(shè)計(jì)的加強(qiáng)措施和提高方面的考慮,最好能作詳細(xì)描述。

8)兩側(cè)雨棚均有拉桿與V型撐連接,對(duì)V型撐的不利影響應(yīng)該予以考慮。

9)防連續(xù)倒塌分析方面,建議對(duì)V型撐的失效情況進(jìn)行補(bǔ)充考慮,防止這些關(guān)鍵構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整體的連續(xù)倒塌。對(duì)于不允許失效的桿件或節(jié)點(diǎn),應(yīng)提出較高的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

10)提交超限審查的報(bào)告應(yīng)該完整,不僅要包含上部鋼結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)容,下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、候車層結(jié)構(gòu)等的相關(guān)設(shè)計(jì)資料都應(yīng)該提供,計(jì)算書(shū)應(yīng)與圖紙相對(duì)應(yīng),并應(yīng)提供各部位關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造大樣;作為審查的一部分,工程所建場(chǎng)地的評(píng)價(jià)報(bào)告、地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告亦應(yīng)提供,如果沒(méi)有,也應(yīng)該提供合理的依據(jù)。

11)拱腳下部基礎(chǔ)采用拉索,其詳細(xì)位置應(yīng)該給出,并給出基礎(chǔ)拉索的預(yù)應(yīng)力值和分級(jí)張拉要求,建議該預(yù)應(yīng)力值能夠?qū)⑸喜拷Y(jié)構(gòu)100%自重作用下的推力平衡掉,另外基礎(chǔ)承臺(tái)的變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也應(yīng)該有所考慮。

12)由于結(jié)構(gòu)中索很多,有些離地面很近,索的防火、防腐技術(shù)目前還是個(gè)難題,因此對(duì)于鋼索的防火、防腐問(wèn)題應(yīng)該采取必要的措施。

13)主拱是一種漸變截面,它的現(xiàn)場(chǎng)焊接、工廠加工工藝應(yīng)該有充分的考慮和把握。

14)候車層結(jié)構(gòu)超長(zhǎng),應(yīng)有結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的分析,如果設(shè)置溫度縫,溫度縫構(gòu)造應(yīng)有詳圖大樣,并與計(jì)算模型相一致。

15)風(fēng)荷載的取值應(yīng)表達(dá)清楚,風(fēng)振系數(shù)和體型系數(shù)是按數(shù)值風(fēng)洞的報(bào)告分塊施加,還是統(tǒng)一取值,應(yīng)表述清楚。

16)拱和拱腳節(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力具有關(guān)鍵作用,考慮到反恐和防火等方面的因素,應(yīng)該提高拱和拱腳節(jié)點(diǎn)的性能標(biāo)準(zhǔn)(包括抗震、防火等),必要時(shí)可在截面內(nèi)灌混凝土,并進(jìn)行專門的抗火設(shè)計(jì)分析,對(duì)某些意外事件應(yīng)采取應(yīng)對(duì)措施。

(2)第二次超限預(yù)審查

2010年3月11日,青島北站設(shè)計(jì)聯(lián)合體(鐵二院、AREP、BIAD)在BIAD召開(kāi)第二次超限預(yù)審查。專家組結(jié)合此工程的具體特點(diǎn)及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),對(duì)正式超限審查會(huì)議之前的工作提出以下建議:

1)應(yīng)進(jìn)行消防性能化研究。

2)應(yīng)進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。

3)補(bǔ)充基礎(chǔ)圖及相應(yīng)的論述。

4)節(jié)點(diǎn)應(yīng)至少做到“大震不屈服”。

5)大震參數(shù)按2010年版抗震規(guī)范取值。

6)考慮拱支座可能的水平變位對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響。

7)考慮施工階段溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

8)應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的合龍溫度提出要求。

9)考慮結(jié)構(gòu)不均勻布置對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

10)增加一種防止連續(xù)倒塌分析中構(gòu)件失效的情形。

11)結(jié)構(gòu)構(gòu)件較薄,需要通過(guò)增加壁厚或設(shè)置加勁肋的方式予以增強(qiáng)。

12)設(shè)法增加拱的面外剛度。

(3)第三次超限預(yù)審查

2010年4月29日于青島市,由山東省住宅和城鄉(xiāng)建設(shè)廳主持召開(kāi)論證會(huì),即第三次超限預(yù)審查。與會(huì)專家審閱了相關(guān)設(shè)計(jì)文件、計(jì)算分析報(bào)告,經(jīng)質(zhì)詢和討論后,提出如下意見(jiàn),請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位在下一步工作中完善:

1)抗震設(shè)防:按6度乙類建筑抗震設(shè)計(jì),按7度0.1g的地震作用計(jì)算校核。

2)拱頂剛性連接,受力很大,要考慮各種不利因素作包絡(luò)設(shè)計(jì);拱腳的水平和轉(zhuǎn)動(dòng)剛度應(yīng)進(jìn)一步研究。

3)風(fēng)荷載:不同風(fēng)向角下風(fēng)壓和風(fēng)振系數(shù)不同,風(fēng)洞試驗(yàn)要直接提供屋蓋和圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的風(fēng)壓和風(fēng)振系數(shù);要考慮幕墻未全部完成的不利工況;要考慮臺(tái)風(fēng)的影響和幕墻局部破壞后對(duì)屋蓋產(chǎn)生的負(fù)風(fēng)壓作用;對(duì)屋蓋周邊開(kāi)洞后風(fēng)荷載的折減應(yīng)進(jìn)一步研究,考慮不利工況。

4)立體拱架的空間作用十分重要,應(yīng)采取有效措施予以保證。

5)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì):索的預(yù)應(yīng)力目標(biāo)值與結(jié)構(gòu)剛度和構(gòu)件內(nèi)力的關(guān)系、與V型撐的關(guān)系要解決,計(jì)算索的剛度時(shí)要考慮索的撓度,進(jìn)行施工全過(guò)程的模擬設(shè)計(jì)。

6)主拱和橫梁為組合梁構(gòu)件,建議用全殼元模型校核,并滿足局部穩(wěn)定要求。

7)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)比較明顯,宜采取加強(qiáng)措施減小。

8)鋼結(jié)構(gòu)(包括拉索)應(yīng)考慮防腐蝕、防火問(wèn)題。

9)要考慮屋面超長(zhǎng)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和變形對(duì)幕墻的影響。

4.正式審查及建議

2010年7月6日,由山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳主持,委托國(guó)家和地方專家組成專家組于北京進(jìn)行正式的抗震設(shè)防專項(xiàng)審查。

專家組審閱有關(guān)勘察設(shè)計(jì)文件,經(jīng)質(zhì)詢和討論后認(rèn)為:勘察設(shè)計(jì)文件滿足專項(xiàng)審查要求,設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)正確,針對(duì)結(jié)構(gòu)超限所設(shè)定的性能目標(biāo)合理。審查結(jié)論為:通過(guò)。

專家組提出如下建議,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位修改補(bǔ)充和改進(jìn):

(1)拱頂脊梁和拱架、拱架和V型撐、邊桁架和V型撐的節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),應(yīng)采取構(gòu)造措施做到“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”。

(2)應(yīng)建立部分拱架拉索失效后的第二道防線,防止連續(xù)倒塌。索的預(yù)應(yīng)力要與內(nèi)力分開(kāi)計(jì)算。

(3)拱架、縱向落地V型撐等關(guān)鍵構(gòu)件應(yīng)確保在大震和局部偶然荷載作用下的承載能力及穩(wěn)定。

(4)應(yīng)考慮支座剛度退化對(duì)于結(jié)構(gòu)變形和面外構(gòu)件的影響。

(5)構(gòu)件截面應(yīng)滿足穩(wěn)定和延性設(shè)計(jì)要求,構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比和板件寬厚比宜按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2010)相關(guān)要求復(fù)核。

(6)宜復(fù)核人字形拱架在靜荷載單獨(dú)作用下的極限承載力,縱向邊桁架宜設(shè)計(jì)成空間桁架。

后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,針對(duì)專家組提出的寶貴意見(jiàn)與建議,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)逐條進(jìn)行了研究,且對(duì)專家意見(jiàn)進(jìn)行了明確響應(yīng)。

1.2.4 結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)

本工程施工圖設(shè)計(jì)自2008年8月開(kāi)始啟動(dòng),各結(jié)構(gòu)部位設(shè)計(jì)進(jìn)展不一,中間因各種原因出現(xiàn)一些修改的情況,共提供了4版施工圖,直到2013年3月設(shè)計(jì)工作基本全部完成,設(shè)計(jì)期間建筑方案幾經(jīng)大的變化與調(diào)整。

施工圖設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括:

1.主站房屋蓋

(1)整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析(考慮小震作用),風(fēng)荷載依據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行。

(2)中震與大震分析。

(3)穩(wěn)定性分析:

1)整體穩(wěn)定性分析(考慮幾何非線性和材料非線性)。

2)局部穩(wěn)定性分析:V型撐等。

(4)防連續(xù)倒塌補(bǔ)充分析。

(5)預(yù)應(yīng)力分析。

(6)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)細(xì)部分析:

1)縱梁和主拱連接節(jié)點(diǎn)。

2)縱梁和橫梁連接節(jié)點(diǎn)。

3)V型撐或索與主拱、橫梁連接節(jié)點(diǎn)。

4)拱腳節(jié)點(diǎn)(含混凝土墩)。

(7)施工圖繪制。

2.高架候車層

(1)整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。

(2)節(jié)點(diǎn)計(jì)算:

1)梁梁節(jié)點(diǎn)。

2)Y型鋼柱與鋼梁連接節(jié)點(diǎn)。

3)Y型鋼柱柱腳與混凝土墩連接節(jié)點(diǎn)。

(3)次梁組合梁計(jì)算,組合樓板配筋計(jì)算。

(4)施工圖繪制。

3.東西廣廳及觀景平臺(tái)

(1)整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。

(2)節(jié)點(diǎn)計(jì)算與分析:

1)混凝土梁與鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)。

2)防屈曲支撐與混凝土梁連接節(jié)點(diǎn)。

(3)大跨觀景平臺(tái)及減振分析。

(4)施工圖繪制。

4.幕墻鋼結(jié)構(gòu)

(1)整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。

(2)節(jié)點(diǎn)計(jì)算與分析:

1)三角形桁架柱與屋蓋連接節(jié)點(diǎn)。

2)三角形桁架柱與樓(地)連接節(jié)點(diǎn)。

3)銷軸連接節(jié)點(diǎn)。

4)預(yù)應(yīng)力索梁體系。

(3)施工圖繪制。

5.無(wú)柱雨棚

(1)整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。

(2)預(yù)應(yīng)力分析。

(3)節(jié)點(diǎn)計(jì)算與分析:

1)橫向主桁架與鋼柱連接節(jié)點(diǎn)。

2)橫向主桁架與鋼柱連接節(jié)點(diǎn)(溫度縫處)。

3)剛性支撐與鋼柱連接節(jié)點(diǎn)。

4)桁架相貫節(jié)點(diǎn)。

(4)施工圖繪制。

6.地下結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)

(1)地下通道整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。

(2)超長(zhǎng)拉索承臺(tái)計(jì)算分析。

(3)樁基承臺(tái)計(jì)算分析。

(4)基坑計(jì)算分析。

(5)施工圖繪制。

7.其他主要研究工作

(1)大跨鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載效應(yīng)。

(2)大跨鋼結(jié)構(gòu)抗火性能化設(shè)計(jì)研究。

(3)消能減振設(shè)計(jì)研究。

(4)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。

(5)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究(整體模型、異形節(jié)點(diǎn)、復(fù)雜截面及拉索抗火等)。

(6)大跨鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)研究。

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