作為地面車站,除了具備遮風避雨的基本功能外,其外觀造型隨著城市景觀的要求,顯得越來越重要。在先期完成的3號線北延伸段8個車站,千篇一律地采用管桁架的棚廊形式,造型簡單,擋風避雨性能又差,在這種狀況的迫使下,對軌道交通1號線北延伸三站造型設計提出了新的要求。
軌道交通1#線北延伸段寶安路站、友誼路站、富錦路站,站臺鋼結構屋蓋工程,三車站屋面均呈雙曲面造型,兩端低,中間高,為雙曲面空間鋼結構,縱橫雙向均為弧形拱(主要尺寸及技術參數(shù)見表1)。
車站名稱 縱向軸線長 橢圓橫軸長 拱頂標高 箱形拱梁截面 鋼結構總量(t)
寶安路站 187.26m 26.8m 26~28.7m400×300×10×20 600
友誼路站 185.00m 26.4m 25.597m400×300×10×20 660
富錦路站 185.00m 20.9+8.55m 22.1~24.3m 400×300×10×20 780
對于這樣復雜的曲面空間鋼結構,區(qū)別于普通的框架式平面鋼結構,在設計及深化設計及施工上,有著特殊的新點及難點。
一、 鋼結構設計的新點和難點
1、 由于雙曲線建筑物外形的特殊性,如只依據(jù)GB50009《建筑結構荷載規(guī)范》無法對應到相適合建筑外形的體形系數(shù)。因此有必要做這類模型的風洞試驗,以獲得準確的風載體型系數(shù),經(jīng)風洞試驗,其體型系數(shù)為+0.2~-0.6之間,基本上體現(xiàn)為吸力,非常有利于結構的受力分析。
2、 空間鋼結構荷載傳遞路徑復雜,不可按平面計算,本工程須建立完整的結構三維模型,準確定義鋼結構與下部鋼筋混凝土結構的連接關系,保證整個體系在空間各個方面上均有可靠的剛度,以承擔各個方向的荷載。
3、 必須對結構進行穩(wěn)定分析 大跨度空間鋼結構可能發(fā)生失穩(wěn)破壞,本工程縱向投影長188m,橫向投影近30m,屬大跨結構,穩(wěn)定問題突出,為保證結構安全,需進行振型分析,以找出結構的薄弱環(huán)節(jié),在此基礎上,按屈曲模態(tài)進行push-over分析,以求出結構失穩(wěn)時的荷載,并將此荷載與使用過程中的荷載比較,防止結構發(fā)生失穩(wěn)破壞及傾覆。
4、 要求對下部混凝土結構影響小 由于下部混凝土結構已先期設計出圖,施工各連接埋件已施工,要求上部鋼結構不僅要滿足連接的尺寸要求,且傳入反力要小于原設計值,這就要求鋼結構設計時需對計算模型進行精確試點調(diào)整,改善各節(jié)點的約束條件,柱腳采用銷軸較支座,以盡可能降低對下部結構的影響。
二、 鋼結構深化設計難點
鋼結構設計圖一般都需要經(jīng)深化設計,轉(zhuǎn)化為鋼結構施工圖,才便于工廠制作。
1、 需采用三維鋼結構深化軟件 本工程屬雙曲面空間鋼結構,眾多構件的端點不在同一坐標平面,且構件本身帶有弧度,增加了深化難度,應在結構計算模型的基礎上將其導入三維鋼結構深化軟件,精確定位,保證與計算模型符合,并且需先生成三維實體模型,才能保證深化圖質(zhì)量,保證構件能進行順利安裝,確保質(zhì)量和工期。
2、 節(jié)點深化設計需進行有限元分析 對于本工程的空間結構,其梁梁連接節(jié)點、梁柱連接節(jié)點,各不相同,而且都是空間節(jié)點,相交關系復雜,因此,各類型節(jié)點需作節(jié)點有限元計算,以保證各節(jié)點連接的安全。
三、 鋼結構施工難點
一個好的建筑猶如一個工藝品,除創(chuàng)意設計是主要因素外,其加工和安裝工藝的科學、合理與否,是保證整個效果的直接要素,在制作中主要采取以下幾項措施。
1、 由于均為弧形曲線構件,為保證加工精度,鋼結構下料必須采用數(shù)控自動切割機下料,且在構件CAD繪制中必須考慮焊接的變形的因素。
2、 為保證安裝精度,所有拱形主梁均須在胎架上制作,且產(chǎn)品進入涂裝前均須100%預裝,以檢測其整體的幾何尺寸正確與否。
3、 弧形主梁的運輸和安裝的要求也很高,既要保證運輸過程不變形,更要保證安裝時不變形,屋面材料鋪裝時不致于滲漏水,所以其加工、運輸、安裝的方案優(yōu)選尤其重要。
4、 軌道交通1#線北延伸段寶安路、友誼路、富錦路三車站以其獨特的造型、絢麗的色彩,創(chuàng)造了地面車站的一種嶄新模式,它一改傳統(tǒng)的網(wǎng)架結構的單調(diào)造型。
在三車站的造型設計中采用了色彩分區(qū)域理念,其基色為象牙白,在拱腳區(qū)域點綴為西洋紅色,且其分隔線并非水平線,而是呈中部高,兩端低與橢圓縱向形狀相一致,倍感和諧。
在采光設計中在橢圓的環(huán)向配有若干條三角形采光帶,好似一道道腰帶,晶瑩剔透、耀眼奪目,與整體造型交相輝映。
這三個車站的出現(xiàn)為1#線北延伸段增加了一道亮麗的風景線,當驅(qū)車行駛在蘊川路上時,三個車站逐一映入你的眼簾,使人無不由衷贊嘆,它不僅僅是一個車站建筑,它同時又是一件供人欣賞的藝術品。該項目因此獲得了2007年上海市優(yōu)秀發(fā)明二等獎。
上海在2010年前要建造十二條軌道交通線,共有二百多個車站,其中半數(shù)為地面車站,展現(xiàn)在我們面前的各個車站,總不希望是一種造型,一種模式,當然我們也不希望將這三個車站的造型生搬硬造。但它的設計理念,它的創(chuàng)新意識是值得我們提倡和發(fā)揚的,這就是它的經(jīng)濟效益和社會效益的體現(xiàn)。
軌道交通1#線北延伸段寶安路站、友誼路站、富錦路站,站臺鋼結構屋蓋工程,三車站屋面均呈雙曲面造型,兩端低,中間高,為雙曲面空間鋼結構,縱橫雙向均為弧形拱(主要尺寸及技術參數(shù)見表1)。
車站名稱 縱向軸線長 橢圓橫軸長 拱頂標高 箱形拱梁截面 鋼結構總量(t)
寶安路站 187.26m 26.8m 26~28.7m400×300×10×20 600
友誼路站 185.00m 26.4m 25.597m400×300×10×20 660
富錦路站 185.00m 20.9+8.55m 22.1~24.3m 400×300×10×20 780
對于這樣復雜的曲面空間鋼結構,區(qū)別于普通的框架式平面鋼結構,在設計及深化設計及施工上,有著特殊的新點及難點。
一、 鋼結構設計的新點和難點
1、 由于雙曲線建筑物外形的特殊性,如只依據(jù)GB50009《建筑結構荷載規(guī)范》無法對應到相適合建筑外形的體形系數(shù)。因此有必要做這類模型的風洞試驗,以獲得準確的風載體型系數(shù),經(jīng)風洞試驗,其體型系數(shù)為+0.2~-0.6之間,基本上體現(xiàn)為吸力,非常有利于結構的受力分析。
2、 空間鋼結構荷載傳遞路徑復雜,不可按平面計算,本工程須建立完整的結構三維模型,準確定義鋼結構與下部鋼筋混凝土結構的連接關系,保證整個體系在空間各個方面上均有可靠的剛度,以承擔各個方向的荷載。
3、 必須對結構進行穩(wěn)定分析 大跨度空間鋼結構可能發(fā)生失穩(wěn)破壞,本工程縱向投影長188m,橫向投影近30m,屬大跨結構,穩(wěn)定問題突出,為保證結構安全,需進行振型分析,以找出結構的薄弱環(huán)節(jié),在此基礎上,按屈曲模態(tài)進行push-over分析,以求出結構失穩(wěn)時的荷載,并將此荷載與使用過程中的荷載比較,防止結構發(fā)生失穩(wěn)破壞及傾覆。
4、 要求對下部混凝土結構影響小 由于下部混凝土結構已先期設計出圖,施工各連接埋件已施工,要求上部鋼結構不僅要滿足連接的尺寸要求,且傳入反力要小于原設計值,這就要求鋼結構設計時需對計算模型進行精確試點調(diào)整,改善各節(jié)點的約束條件,柱腳采用銷軸較支座,以盡可能降低對下部結構的影響。
二、 鋼結構深化設計難點
鋼結構設計圖一般都需要經(jīng)深化設計,轉(zhuǎn)化為鋼結構施工圖,才便于工廠制作。
1、 需采用三維鋼結構深化軟件 本工程屬雙曲面空間鋼結構,眾多構件的端點不在同一坐標平面,且構件本身帶有弧度,增加了深化難度,應在結構計算模型的基礎上將其導入三維鋼結構深化軟件,精確定位,保證與計算模型符合,并且需先生成三維實體模型,才能保證深化圖質(zhì)量,保證構件能進行順利安裝,確保質(zhì)量和工期。
2、 節(jié)點深化設計需進行有限元分析 對于本工程的空間結構,其梁梁連接節(jié)點、梁柱連接節(jié)點,各不相同,而且都是空間節(jié)點,相交關系復雜,因此,各類型節(jié)點需作節(jié)點有限元計算,以保證各節(jié)點連接的安全。
三、 鋼結構施工難點
一個好的建筑猶如一個工藝品,除創(chuàng)意設計是主要因素外,其加工和安裝工藝的科學、合理與否,是保證整個效果的直接要素,在制作中主要采取以下幾項措施。
1、 由于均為弧形曲線構件,為保證加工精度,鋼結構下料必須采用數(shù)控自動切割機下料,且在構件CAD繪制中必須考慮焊接的變形的因素。
2、 為保證安裝精度,所有拱形主梁均須在胎架上制作,且產(chǎn)品進入涂裝前均須100%預裝,以檢測其整體的幾何尺寸正確與否。
3、 弧形主梁的運輸和安裝的要求也很高,既要保證運輸過程不變形,更要保證安裝時不變形,屋面材料鋪裝時不致于滲漏水,所以其加工、運輸、安裝的方案優(yōu)選尤其重要。
4、 軌道交通1#線北延伸段寶安路、友誼路、富錦路三車站以其獨特的造型、絢麗的色彩,創(chuàng)造了地面車站的一種嶄新模式,它一改傳統(tǒng)的網(wǎng)架結構的單調(diào)造型。
在三車站的造型設計中采用了色彩分區(qū)域理念,其基色為象牙白,在拱腳區(qū)域點綴為西洋紅色,且其分隔線并非水平線,而是呈中部高,兩端低與橢圓縱向形狀相一致,倍感和諧。
在采光設計中在橢圓的環(huán)向配有若干條三角形采光帶,好似一道道腰帶,晶瑩剔透、耀眼奪目,與整體造型交相輝映。
這三個車站的出現(xiàn)為1#線北延伸段增加了一道亮麗的風景線,當驅(qū)車行駛在蘊川路上時,三個車站逐一映入你的眼簾,使人無不由衷贊嘆,它不僅僅是一個車站建筑,它同時又是一件供人欣賞的藝術品。該項目因此獲得了2007年上海市優(yōu)秀發(fā)明二等獎。
上海在2010年前要建造十二條軌道交通線,共有二百多個車站,其中半數(shù)為地面車站,展現(xiàn)在我們面前的各個車站,總不希望是一種造型,一種模式,當然我們也不希望將這三個車站的造型生搬硬造。但它的設計理念,它的創(chuàng)新意識是值得我們提倡和發(fā)揚的,這就是它的經(jīng)濟效益和社會效益的體現(xiàn)。

