1.3.2 国内主要的城市轨道交通枢纽的结构特征
1.深圳地铁罗湖站枢纽结构特征
罗湖站是深圳地铁1号线起点站,站址地面环境复杂;车站位于罗湖口岸和深圳火车站广场地区,周围建筑物密集,东侧为罗湖商业城,南侧是罗湖口岸联检大楼,西侧是深圳火车站,北侧是香格里拉大饭店;火车站与罗湖商业城之间有一座钢天桥横跨车站,天桥基础桩紧邻车站。由于周边建筑物邻近,车站在施工过程中,建筑物及构筑物的保护尤其重要。
该枢纽结构有以下两个特征。
(1)车站规模大,车站总长350 m,为双层三柱四跨钢筋混凝土框架结构,纵向柱网为9.12 m。
(2)车站上部坐落建筑物,其形式多样,有地铁开发的交通层,车站南端及1号风道上部有一栋四层的停车楼,罗湖站上部开发的建筑物与车站形成22°夹角,上部建筑物的柱网与地下车站的柱网无法对齐,因此在车站主体结构设计中内力计算模型及计算方法就与一般的地下车站不同。相关设计图见图1.13~图1.15。
交通层结构形式为单层(局部为三层)三跨(多跨)框架结构,横向柱网为9.6 m、13.4 m、9.6 m,纵向柱网为10.8 m。周边改造工程项目多,有地下通道连接罗湖商业城及联检大楼,有地上平台连接周围建筑,还有已建好的建筑外接新建结构等。

图1.13 罗湖站平面总图

图1.14 车站与停车楼横剖面

图1.15 车站与交通层横剖面
2.北京地铁北京南站枢纽结构特征
北京南站位于北京市南二环开阳桥南,是集国家铁路、城市轨道交通、市郊铁路和公交、出租等市政交通设施为一体的大型综合交通枢纽。主站房为椭圆形建筑,总建筑面积253700 m2,地上长轴500 m,短轴350 m;地下长轴397.1 m,短轴332.6 m;双曲屋面最高点标高40.2 m;雨棚最高点标高31.5 m。地下3层、地上2层。地下二、三层分别为4号、14号地铁站台层;地下一层为换乘大厅、车库及设备用房;一层为站台、旅客进站厅及贵宾候车室;二层为高架候车区,东、西两侧为旅客进站大厅,与高架环道相连,南、北两侧共享空间,与地面进站厅和地下换乘大厅连通。
本工程基础采用筏板基础,地下结构为钢-混结构,地上站房及雨棚为大跨异形钢结构。
北京南站枢纽结构有以下几个特征。
(1)结构新颖,技术复杂:主体结构集钢筋混凝土及钢结构为一体,同时把房屋建筑、地铁隧道、公路桥梁、铁路桥梁融为一体。
(2)采用地下大型筏板式大体积混凝土结构:底板宽332.6 m、长397 m、厚1.70~2.0 m,底板面积约为120000 m2。
(3)深基坑支护:底板下标高-12.2 m,风道下最深为-23 m,支护总长度3.5 km。基坑距既有京山线最近距离12 m,基坑防护风险高。采用复合土钉墙支护、护坡桩及桩基加锚杆等联合护坡技术。
(4)后浇带及伸缩缝数量多。地下底板划分成120个施工段,后浇带总长度为16.730 km。整个地下结构设有4条伸缩缝,将结构分为9个区,伸缩缝长度1.8 km。
(5)采用桥梁式轨道层结构梁板:承受列车动载作用的梁板体系,设有复杂的梁柱钢牛腿节点,加腋梁高为3 m。
(6)大跨度空间钢结构体系:本工程钢结构施工体量大,均为异形构件,其加工制作、安装、定位、焊接难度极大。其中重型吊车行走平台体系的设计与安装、站房屋面变截面钢梁施工技术、雨棚A塔施工技术、雨棚悬垂梁及拉索施工技术等是钢结构施工技术的核心。
3.杭州地铁火车东站枢纽结构特征
杭州地铁火车东站枢纽结构分为五层:地上2层,地下3层。其中地上一层为火车站台层;地上二层为高架出发层,由3条双向4车道的城市高架组成,可以实现车辆在东、西广场和站房的互通;地下一层为出站层(出站大厅),旅客可以在此直接坐出租车出站;地下二、三层(地铁部分为地下一、二层)分别是杭州地铁1号线与杭州地铁4号线的站厅层和站台层,乘客可以在此乘坐地铁。如图1.16所示为杭州东站整体布局图。
杭州东站枢纽结构有以下几个特征。
(1)结构形式多样,规模尺寸巨大。
本工程站房下部地铁站厅采用地下连续墙内支撑双柱三跨混凝土结构,与站房上部结构共柱,地铁区间段采用盖挖逆作法区间隧道。站房基础采用大直径钻孔灌注桩承台,单个国铁承台一般为12.2 m×8.2 m×5.5 m,钢筋45.2 t,混凝土521 m3。站房两侧26 m设有21.8 m宽出租车通道,为明挖隧道,顶板为预应力梁+空心楼板。出租车通道上部设有环站房高架桥,采用双箱单室,宽度为28 m。

图1.16 杭州东站整体布局图
站台层东西进站大厅采用预应力梁+普通钢筋混凝土楼板结构、轨道层钢骨格构梁结构体系,磁浮区预留桥梁架设条件,铁路轨道层24条到发线采用大面积双向正交正放型钢混凝土梁式轨道层,6条正线采用3座5跨刚构连续梁桥,3座正线桥将铁路轨道层整体结构分为4个部分。轨道层型钢混凝土大梁截面为1.8 m×3 m。
高架层为大面积大跨度的主次平面型钢桁架结构体系。高架层钢桁架结构在H轴、N轴处设置了伸缩缝,将整个高架层楼层分成3部分。高架层桁架最大跨度60 m,桁架高度2.6 m。
商业夹层采用实腹钢梁主梁和蜂窝梁次梁组合,主梁高2.5 m,为平行四边形,单段质量最大为100 t。
屋盖为大跨度、大面积的钢管相贯桁架结构体系。屋面在G轴、P轴处设伸缩缝,将其分为3部分。屋面桁架高度为5~6 m,平面尺寸为285 m×505 m,近150000 m2。
站台层及以下为钢管柱+型钢混凝土组合结构,圆钢管柱的最大直径为2m,厚4 cm,方钢管柱最大截面为1.7 m×1.6 m,厚4 cm,主要材质为Q420GJC。高架层和屋盖由南北两侧对称的6排变椭圆截面斜钢柱形成的钢管柱支撑,屋盖东西立面采用4根结构拟合建筑的外倾格构柱作为支撑。变椭圆截面斜钢柱的最大椭圆截面达5.79 m×4.828 m,厚6 cm。
(2)钢结构截面形式多样,异形构件和节点复杂。
整个钢结构工程杆件的截面有箱形(箱形钢柱、箱形钢梁)、圆钢管柱、H型钢梁、异形(斜截面)箱梁等形式,杆件截面数量众多。柱径2 m、梁高3 m的型钢节点、上圆下方的铸钢节点、最大长轴与短轴分别为5.79 m和4.8 m的变椭圆截面斜钢柱等节点构件,形式复杂,制作安装难度大(见图1.17)。

图1.17 部分典型节点示意图