合肥南站主站房大跨结构设计

张相勇，常为华，甘明

(北京市建筑设计研究院，北京 100045)   

［摘要］合肥南站为集地铁、公交及商业于一体的特大型交通枢纽，主站房结构体系复杂，下部为混凝土框架结构，屋面为钢桁架结构。屋面纵向长度392m，大于300m的限值，为大跨度超长空间结构。目前，合肥南站站房正在进行钢屋架整体吊装，预计在2014年10月投入使用。

1   工程概况

合肥南站包括主站房、无柱雨篷、高架落客平台及地铁换乘车站等，其中，主站房建筑面积约10万m²，南北向约364m长，东西向约170m宽。主站房地下一层（-10.800m）为出站层，首层（±0.000m）为站台层及承轨层；二层（10.000m）为高架候车层；屋盖檐口标高约37.00m。

主站房结构由中国中铁二院工程集团有限公司和北京市建筑设计研究院合作设计。主站房工程抗震设防烈度为7度（0.10 g），抗震设防类别为乙类，场地类别为II 类，设计地震分组为第一组。图1为整个项目效果图，图2为主站房结构整体MIDAS模型。

2  结构体系

根据建筑设计条件，主站房采用框架结构形式，结构嵌固位置为基础底板（标高-10.800m）。地下一层部分柱为型钢混凝土柱，部分梁为型钢混凝土梁或预应力钢筋混凝土梁。首层主梁采用有粘结预应力混凝土梁，井字次梁采用无粘结预应力混凝土梁。二层柱及屋盖：檐口标高为37.0m，平面尺寸为206×392m，最大跨柱网为43m×66m，采用钢桁架结构体系，支承屋面柱为型钢混凝土柱。屋盖部分不设变形缝；候车层及承轨层南北方向设置3道变形缝，如图3所示。候车层结构平面布置图见图4。

基础形式采用独立桩（钻孔灌注桩）承台+抗水板基础。

3  超限结构设计对策

屋面结构顶标高约37.00m，采用钢桁架结构，平面尺寸为206m×392m，最大跨度66m，总长度大于大跨度空间结构屋盖长度300m的限值，为大跨度超长空间结构。

针对本工程的超限问题，进行了以下精确分析：1）制定抗震性能化标准；2）进行屋盖风振计算，屋盖结构分析；3）进行温度作用分析；4）进行小震下反应谱分析与弹性时程分析；5) 进行多维多点地震分析；6) 进行中震弹性分析；7) 进行大震下动力弹塑性地震分析。 

4  抗震性能化标准

合肥南站为特大型站房，聚集人数较多，主站房设计遵循《建筑抗震设计规范》提出的抗震设防三个水准目标，即“小震不坏，中震可修、大震不倒”。为此，特制订如下的性能目标：

（1）框架柱满足中震弹性要求；（2）屋盖桁架支座满足中震弹性要求，大震下桁架支座允许部分材料进入塑性，产生弹塑性变形，但不能丧失承载力。

5  屋盖结构

主站房屋盖为钢桁架结构，对其的计算分析结果表明，屋盖在恒+活标准值作用下最大竖向位移为244mm，最大的挠跨比为1/308，位置为最南悬挑端，满足规范要求。钢结构构件在升温荷载作用下最大拉应力为68.2MPa，最大压应力为88.5MPa，构件温度引起应力很小，温度引起的应力比如图5所示。从图中可以看出，绝大部分温度应力非常低，对结构用钢量不起主要控制作用。

更多内容详见《建筑结构》杂志2011年第9期文章《合肥南站主站房大跨超限结构设计与研究》，作者：张相勇，常为华，甘明，单位：北京市建筑设计研究院。