“高铁组团”核心区块：盐城铁路综合交通枢纽结构设计

“十三五”期间，将有六条铁路在盐城交汇，盐城将成为京沪高铁徐州以南段最重要的分流通道与国家沿海铁路的交汇点，是胶东半岛、苏北地区连接上海、苏南、浙江地区重要通道节点。盐城铁路综合交通枢纽，是盐城市规划中的“高铁组团”核心区块，属于盐城市八大城市功能组团之一。项目毗邻老城区，发展较为成熟，依托高铁新城片区的“高铁+”及“物联+”产业布局，将西部片区中盐城旧站及教堂区域规划为商业开发及文化创意区，盐城汽车客运总站以南规划为物联区及活力创业区。项目主要包括高铁站站房、客运枢纽东、西广场，目前主要功能现已投入试运营，预计2022年7月中旬正式竣工。

本项目建筑整体布局是以铁路线、东进路东延城市轴线为轴，枢纽中心、东、西广场为核心，形成二轴三心的整体格局；不仅是轨道交通、铁路运输、公共交通等交通运输功能，还汇聚了商业、办公、酒店等功能，是一个全面包容的综合性交通枢纽建筑。

高铁站房由东、西两侧站房及高架候车室组成，总建筑面积约5万 ㎡ ，总长约235m，最大宽度约150m，最小宽度约106m。站房主体三层，分别为站台层、候车层、商业夹层，地下为出站通道。

高铁站房总平面图

西广场总平面图

设计使用年限和结构设计基准期均为50年，抗震设防类别为重点设防类，安全等级为一级。抗震设防烈度为7度(0.1g)，基本风压为0.55 kN/ ㎡ (100年重现期)，基本雪压0.40 kN/㎡(100年重现期)。

站房下部结构采用钢筋混凝土框架结构体系，上部屋盖采用钢桁架结构体系，屋面最高处标高约33.5m，总长约223m，宽度约110~142m。除西侧两榀桁架支承于8.50m标高外，其余桁架均支承于16.20m标高商业层。空间桁架共12榀，跨度92~113m，桁架跨中上下弦杆间距约2.5m，两侧上下弦杆间距约7m。各榀桁架间由系杆连接，并沿长度方向设置上弦平面支撑。混凝土框架抗震等级为一级，钢框架抗震等级为四级。

高铁站房整体计算模型

客运枢纽的公交楼和长途楼分别位于西广场的南北两侧，基本对称，其中两个单体地上5层，采用钢筋混凝土框架结构，另外一个单体地上1层，采用带支撑的钢框架结构；公交楼和长途楼之间设置一个交通中心，地上1层，主体结构采用混凝土异形柱框架结构，中间设置三角形采光天窗。混凝土框架抗震等级为二级，钢框架抗震等级为四级 。

西广场整体计算模型

站房屋盖找形分析

桁架初始几何形状

桁架跨中高度采用了基于Grasshopper平台的找形工具对中间一榀典型桁架进行恒载下的结构找形确定。找形以跨中部分截面高度为变量，合适的支座反力范围内整体应变能最小为优化目标。应变能为构件应力与材料用量的综合指标，间接反映在固定应力水平下材料用量的多少；支座反力则反映了屋盖对下部结构承载的需求。程序自动记录每个时间点跨中截面高度、支座反力、应变能的数据并绘制曲线图。随着截面高度的逐渐增大，屋盖结构逐渐从三铰拱的受力形态，转化为抗弯桁架的受力形态。因而支座反力逐渐减小应变能逐渐增大。当应变能增加50%时（即截面高度由1m变为6m），支座反力减小30%，支座反力的减小速率小于应变能的增加速率。因而在保证建筑造型的情况下通过比对分析在应变能和支座反力之间找一个平衡点，最终确定中间部分截面高度为2.5m。

最终的桁架结构形式

屋面桁架空间布置图

屋盖桁架柱脚为铸钢节点，支承于商业夹层楼面，属于近人尺度节点，在考虑结构合理性的同时，对铸钢件进行了塑性设计。盆式钢支座斜放法线方向朝向柱轴力方向减小支座剪力，将支座尽量做小。柱脚三根构件截面分别为梯形和三角形，通过设计使其平滑过渡尽量突出节点处举重若轻的建筑效果。设计时，钢支座作为关键构件，满足大震不屈服的抗震设防要求。

桁架典型支座节点图

枢纽交通中心设计

交通中心地上一层，地下二层。整体平面呈梯形，屋面为缓降斜坡结构，建筑功能主要为商业及交通枢纽核心。采用混凝土异形柱框架结构体系，框架柱形状为变截面的十字形，底部柱截面小，异形柱肢长为900mm，随着高度增加，柱肢长逐渐加大，形成一个伞状“花柱”，花柱之间则形成弧形拱门。

整体计算时采用柱间斜撑模拟“花柱”的形状。需针对每个花柱形状，调整斜撑角度使得整体计算模型与建筑实际情况相符，同时花柱配筋形式也与整体计算模型相适应。

花柱结构计算模型

针对异形花柱截面，采用计算软件ETABS内置的截面设计器进行承载力复核，异形花柱内力选取整体计算模型中最不利荷载组合下柱底内力，截面位置选取最不利的柱底截面，截面钢筋则选取实际配筋，软件根据该内力分析柱截面中的钢筋应力和混凝土应力。

交通中心屋面玻璃天窗平面呈等腰三角形，底边长70m，腰长50m，采用弦支网格结构，上弦为斜交箱形钢梁，下弦为不等强钢拉杆，下弦平面位置与局部上弦钢梁对应，两者之间设置6根圆钢管撑杆。

弦支结构天窗平面图

为了研究弦支结构整体稳定性能，本文进行了考虑几何非线性和材料非线性的结构全过程屈曲分析。结构初始缺陷分布取1阶线性屈曲模态，缺陷最大幅值取屈曲处结构跨度的1/300，计算分析时加载采用位移控制法，直至结构达到承载力极限状态。