摘要：近年来随着铁路路网的进一步发展以及城际铁路的建设，大批中小型站房应运而生。中小型站房尽管规模小，但也代表着地区形象。如何在保证经济的前提下较好地实现富于地域文化的建筑造型是结构师需要特别关注的问题。结合聊城站客运设施改造工程，本文简要介绍了聊城站站房部分的工程概况、主要技术标准及结构体系，并对各部分造价进行了分析，对今后中小型站房的结构设计具有参考价值。
关键词：聊城站房,技术标准,结构体系,温度作用,造价分析
1 工程概况
聊城站是京九线的一个客货运中间站。既有站房是结合京九铁路建设，于1996年建成使用。本次客运设施改造工程站房改造系在既有站房原址上拆除既有站房3591m2，新建站房建筑面积14950㎡。该工程于2009年开工建设，2011年底开通。
新建站房南北轴线长164 m，东西宽41.7m(局部宽43.2m)。站房一层地面标高定为1.3m(±0.00为轨顶标高，相当于绝对标高35.60m)。从南到北分为A、B、C三个区，详见分区示意图。
B区地上两层，一层层高8.1m。二层楼面标高9.4m，二层柱顶标高为23.75m。A、C区带两层夹层，柱顶标高为16.3m~17.5m。C区局部设地下一层，主要为出站厅及设备用房，结构底板顶标高为-4.25m~-5.20m，消防水池处底板顶标高-7.70m。
2 主要技术标准：
2.1自然条件
聊城市抗震设防烈度为7度，设计基本加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。抗震设防类别为丙类，框架抗震等级为三级，按8度采取抗震构造措施。
2.2工程地质及水文地质概况
建筑场区的地层分布较为简单，除地表覆盖的较厚人工填筑土及局部3-1层淤泥质粉土外无其他特殊性岩土,但地层层位及厚度变化较大,为不均匀地基。第4层饱和粉土局部液化，第6层细砂分布较广，经判别为液化土。
该区地下水类型属壤中潜水型，主要受大气降水补给。地下水对混凝土不具侵蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。抗浮水位标高为31.7m。
2.3设计使用年限及耐久性要求
根据铁道部的批复，站房的设计基准期为50年，耐久性按100年考虑。为提高站房结构的设计使用年限，在设计中采取以下措施:
(1)基本风压和基本雪压均按100年一遇取值。
(2)建筑结构的安全等级为一级，结构重要性系数为1.1。
(3)混凝土结构的耐久性要求，包括最低强度等级、配合比、钢筋的混凝土保护层厚度等相关参数均按耐久性为100年取值。
3 结构受力体系：
3.1上部结构：
采用钢筋砼框架结构。靠近站台一侧风雨棚支座落在框架柱牛腿上。A、C区主要柱距9.4m~13.2mx7.5~7.8m B区长80m, 主要柱距15m~20mx26.7m。由于中间柱距较大，为了提高抗震性能，在周边充分利用了立面窗间墙、造型墙及天桥支座，加密了柱网，并对B区局部单跨框架柱箍筋予以加强。
通过方案比选，B区采用了类似井字梁的结构布置方式，并对26.7m跨度的框架粱及次梁均施加了预应力。经计算，X向最大层间位移角为1/1902，最大层间位移角与平均层间位移角比值为1.23;Y向最大层间位移角为1/1202，最大层间位移角与平均层间位移角比值为1.10。该区前6阶周期及振型如表1所示。结构布置比较合理。
3.1.1设缝情况：
本工程总长164m，远超出《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)表9.1.1规定的限值。由于两侧宽度、高度、层数及柱网布置均与中间候车部分不同，分区后形成了三个较规则的抗侧力结构单元。缝宽按抗震缝取为100mm。设缝后，B区仍属超长结构，采用补偿收缩砼以减少砼收缩和温度作用造成的砼裂缝。设计中除材料、施工及养护提出严格要求外，特别加强了构造钢筋的设置，以提高混凝土的极限拉伸，增强结构的抗裂性能。由于长向结构构件都受到温度应力的作用并受到混凝土硬化过程中收缩的影响，楼板钢筋沿长度方向采用细而密、拉通的方式布置，长向梁的腰筋也相应加强。
3.1.2转换层：
C区地下为出站通道，在15轴所在的出站集散厅局部抽柱。为满足建筑功能使用要求，需在一层设置水平转换构件来“承上启下”，以实现上下竖向构件过渡。转换层结构现在常用的有梁式转换、厚板转换及桁架式转换等。梁托柱转换结构力的传递关系直接明确，是相对简单的转换形式，设计中根据工程自身特点，采用了梁式转换结构，在一层设置了跨度为19.5m的预应力钢筋砼转换梁。
对梁式转换采用SATWE程序进行计算分析时，应将 结构体系定义为“复杂高层结构”，并将托柱梁定义为“转换梁”，与框支梁相连的转换层以下各层柱都定义为“框支柱”，将转换梁所在的楼层设置为“转换层”“薄弱层”，输入“托梁刚度放大系数”。梁托柱转换结构的计算分析过程与一般框架结构相似，SATWE软件进行空间有限元分析，可以计算出转换梁的竖向位移及由此产生的内力重分布影响，计算结果是正确的[1]。
3.1.3 梁上开洞：
由于吊顶高度的限制，需要在梁上开设暖通管道穿入的较大洞口，否则层高还需要加大，才能满足建筑净空要求。这样将引起天桥及雨棚高度都要相应提高，很不经济。而粱腹开洞会导致梁抗弯及抗剪强度不同程度的削弱。对大多数工程结构，若受压区高度小于孔洞上悬杆高度时，抗弯能力基本不变，但开洞对抗剪强度削弱较大，因此梁开洞后的抗剪承载力计算很重要。需开孔洞时，应合理选择开洞的尺寸及位置要求，对于预应力梁，还要结合预应力筋的张拉曲线的影响，并对洞口周边进行详细受力分析[2]并进行加强处理，确保力传递途径的合理转换。
3.2屋盖结构：
为体现聊城地方建筑特色，采用了四坡屋面造型，并且屋面周圈悬挑尺寸较大，分别为8.9m及6.35m。从建筑效果、结构效果、方便施工与检修等多方案比选，确定站房屋面采用钢网架结构，最外侧天沟以外水平段悬挑段2.9m，采用H型钢挑梁。
屋盖结构采用3D3S软件进行受力分析， SAP2000软件进行校核。计算中考虑了恒载、活载、风载、雪载、水平及竖向地震作用及温度作用，并按照规范要求进行组合。关于温度作用，《建筑结构荷载规范》没有明确规定，可以参考《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)中温度作用及组合取值，并按可变荷载进行组合。
3.3基础：
采用直径为800mm的钻孔灌注桩，桩长24m左右。由于在桩长范围内有液化土，根据《建筑桩基技术规范》5.3.12条，桩侧摩阻力根据λN和液化土层埋深乘以不同的折减系数予以折减。C区局部设置地下室，采用基础梁和结构底板的结构形式，经验算，抗浮满足要求。但其下局部有淤泥层，而且位于消防水池之下，采用混凝土搅拌桩进行处理以满足沉降要求。
4 造价分析：
根据投资检算，站房部分总投资17803.8万元，结构总造价4284.5万元,其中基础部分992.9万元，基坑支护34.8万元，室外出站口部分101.1万元。上部结构造价2176.2万元，屋盖部分造价979.5万元。上部结构混凝土用量0.45m3/㎡,混凝土结构用钢量187kg/ m3。屋面投影面积约为8545m2，其中网架面积7735 m2。屋盖总用钢量696.4t，其中网架结构杆件和焊接球节点用钢量为261.t，H型钢檩条用钢量292.1t，C型檩条用钢量53.4t，加上支撑、造型及天沟等其它配件，用钢量为81.5kg/㎡(水平投影面积)，相对其他同类工程比较经济。
5 结语：中小型站房尽管规模小，造价控制严格，但各地依然希望旅客站房能成为当地的标志性建筑而对其造型寄予厚望。如何在保证结构安全的前提下完美地体现建筑创意，并将造价控制在限制范围内，要注意以下几点:
(1)建筑方案直接影响结构造价。在方案设计之初，要充分考虑到影响造价的各种因素，例如地震作用。地震烈度不同，直接影响到结构的配筋率，特别是在高烈度区域，建筑造型尽可能简洁大方，并注意柱网的布置。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)6.1.2条规定，设防烈度为6~8度、高度≤24m的大跨度框架(指跨度不小于18m的框架)抗震等级比普通框架提高一级，所以候车区域柱网尽可能控制在18m以内，并且少作大悬挑，这样不仅有利于投资控制，建筑的抗震性能也较好。
(2)随着计算机分析能力的增强，很多结构工程师却忽略了所设计建筑物的综合经济效益(成本与价值)这种更高层面上的要求。而这种综合经济效益也只有设身处地去为业主着想，并通过不断地优化设计才能获得[3]。在进行结构设计时要进行多次反馈与优化，通过合理的结构布置，达到满意的建筑效果。
(3)关于站型：站型的选择与造价息息相关。新建铁路一般都建在高填土上，一般承载力较低，而且质量难以控制，极有可能导致地面及墙体出现裂缝。所以往往还要进行地基处理。如果高差允许，应首选线侧下式站房，这样可以大大节省土方及地基处理的费用。
参考文献：
[1] 杨星.PKPM结构软件:从入门到精通[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2009,243-244
[2] 熊学玉，黄鼎业.预应力工程设计施工手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2004,81-83
[3]【英】比尔.阿迪斯.创造力和创新—结构工程师对设计的贡献[M].高立人译.北京：中国建筑工业出版社， 2007,ⅳ
