厦门北站获奖新闻

2015年5月23日，在瑞士苏黎世理工大学国际桥梁及结构工程协会（IABSE）总部，IABSE执行委员会正式将2015年IABSE杰出结构工程奖授予中南建筑设计研究院股份有限公司设计的厦门北站，这是我国此次唯一获奖的建筑项目，也是迄今为止我国获得此项国际大奖的第三个建筑项目。“IABSE杰出结构工程奖”是当前国际桥梁及结构工程界公认的最高奖项，专门授予全世界最具创新性的桥梁和转自：建筑结构-公众号。

厦门北站的建筑形态塑造在体现地域文化特色的同时，也充分体现了结构受力的真实性与合理性，实现了建筑与结构的完美统一、美观与经济的有机结合，创造了三项世界纪录—世界上已建成具有最大无柱候车厅的高速铁路站房（屋盖双向跨度为132m×220m）、世界上首次在大型铁路客运站房中采用双向巨型混合框架结构体系、世界上首次在屋盖中应用双向不等高交叉桁架组成的新型网格结构。

厦门北站结构设计

厦门北站屋盖是双向跨度为132m×220m的大跨抗震超限结构。工程结合建筑造型，沿屋脊设置两端支撑于A形巨型塔柱上的大跨度立体钢桁架，在塔柱之间及塔柱与相邻柱间设置了箱形截面曲线预应力框架梁。钢骨混凝土巨型塔柱、大跨钢桁架及箱形预应力混凝土梁一起构成了大屋盖结构的抗侧力体系及主承重体系，形成了巨型混合框架结构体系。

1 工程概况

厦门北站（如图1~3所示）位于厦门市城市次中心集美区北部的后溪镇岩内村境内，建筑总面积113576m2。站房屋盖双向跨度为132m×220m，是目前国内已建成最大跨度的铁路站房。厦门北站总长453m，总宽287m，总高57m，由站房、高架桥及无柱站台雨棚组成。

图1 厦门北站建筑效果图

图2 厦门北站实景照片

图3 垂直于轨道方向剖面图

平面分区如图4所示，各区以防震缝分开。A区为主站房，分为三层。首层为出站层，标高为-10.000m，层高10m；二层为站台层，由铁轨线路、站台及设备用房组成，楼面标高为±0.000m，层高9m；三层为高架候车层，楼面标高为9.000m，层高为18.8~48m。主站房屋盖为几块呈折线形布置的曲面，高屋面最高点标高为57.000m，最低点标高为27.800m。

图4 结构单元分区图

2 主站房上部结构设计

高架候车层基本柱网尺寸，在顺轨向为(4×23.1＋26.4＋33＋26.4＋4×23.1)m，垂直于铁轨方向为（25＋25.15＋21.7＋22.32＋13.16＋22.32＋21.7＋25.15＋25）m，楼盖结构体系为双向有粘结预应力框架+预应力次梁+普通混凝土楼板。高架候车层平面投影为工字形，建筑物长220m (垂直于铁轨方向)，上、下两翼宽270.6m(顺轨向)，中间腹部部分宽132.0m(顺轨向)，候车层结构不设缝。楼面中间33m跨网格为长方形，次梁平行于长跨方向单向布置，其余网格接近方形，次梁为双向井字型布置，如图5所示。

图5 候车层（二层）平面图

主站房十二片屋盖高低错落，双向跨度最大为132m×220m，不设缝，为一个完整的整体，巧妙体现了闽南民居双曲线、“燕尾脊”的意象，是建筑与结构的完美结合。图6为主站房轴测图。在轴线C、E、F、H处的屋脊设置四榀两端支撑于巨型塔柱上的钢桁架，在屋脊之间及屋脊与边柱之间设置曲面网格结构。轴线4~9间为站房高屋面，为两向不等高正交桁架组成的双曲面网格结构（图7，8）。轴线1~4、9~12间为站房低屋面，为宽2.2m，间距7.7m的四管矩形架组成的单曲面网格结构（图9）。

图6 主站房轴测图

图7 剖面2-2(高跨屋面)

图8 高跨屋面施工后室内照片

图9 剖面1-1(低屋面)

3 结构体系

3.1 钢骨混凝土塔柱

因顺轨向长270.6m不设缝，为减小温度作用，巨型塔柱在屋架ZHJ下弦标高以下做成双肢柱，以上双肢合一，如图10,11所示。

图10 E、F轴塔柱及主桁架示意图

图11 C、H轴塔及主桁架示意图

3.2 巨型钢桁架梁

轴线C、E、F、H上设置四榀支撑于巨型塔柱上的钢桁架，如图10，11所示。ZHJ2、ZHJ3跨度达132m，配合建筑造型，ZHJ2高度在跨中为18.95m，支座处为23.8m；ZHJ3高度在跨中为8.983m，支座为9.085m。因塔柱宽度为1.8m，ZHJ2、ZHJ3的弦杆中心距仅为1m,因此弦杆及竖腹杆截面采用哑铃型组合截面，系采用中心距为1m的两个并排圆钢管，并用钢板将圆钢管连接起来，如图12所示。

图12 主桁架杆件截面示意

3.3 塔柱间预应力箱梁

塔柱与相邻柱间设置了箱形截面曲线预应力框架梁。该梁的作用是提供竖向构件的连系，沿垂直轨道方向形成巨型框架，保证抗侧刚度，形成完整的抗震体系。设置该梁后，塔柱悬臂高度由48m降低到19.185m，如图13所示。施工中结构体系实景见图14。

图13 塔柱间预应力箱梁示意

图14 主结构体系实景照片

4 风洞试验、计算分析和经济性

厦门北站工程站房形状独特、新颖，且在南北两侧有20多米的大悬挑，主要外墙为玻璃及金属幕墙。风作用下的流场和风荷载十分复杂，因此进行了风洞试验（图15）。

图15 风洞试验照片

该工程采用SAP2000 V11程序进行计算，并采用MIDAS/GEN V7.1.2程序进行复核计算。整体计算模型如图16所示。

图16 整体计算模型

厦门北站屋盖结合建筑造型，首次采用了两向不等高交叉桁架组成的新型网格结构，并取得良好的经济效益，屋盖投影面积为69000m2, 主体结构用钢量指标为139kg/m2(含主桁架)；展开面积为87000m2，用钢量指标为110 kg/ m2(含主桁架)。

厦门北站建成后的室内效果如下：

弧板网架结构营造的候车大厅

关于厦门北站结构设计的更多详情请查看《转自：建筑结构-公众号》2011年第7期：

《厦门北站巨型混合框架结构设计与分析》 ，作者：李霆，许敏，熊森，万海洋，单位：中南建筑设计院股份有限公司。

《厦门北站双向不等高交叉桁架屋盖结构设计与分析》，作者：熊森，李霆，许敏，袁波峰，万海洋。单位：中南建筑设计院股份有限公司。

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《转自：建筑结构-公众号》杂志

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