沈阳铁道勘察设计院有限公司 沈阳 10013
摘要：以沈阳北站综合改造设计为例，作为改造项目，在以最小的经济投资获得最佳的改造效果的原则指导下，尽可能的不改动原有建筑物的结构体系，在原建筑物结构允许的前提下稍作改动，再以石材、玻璃等材料装饰表面。
关键词：沈阳北站；改造设计；原则
一、既有站房概况
沈阳北站原名奉天总站、辽宁总站，始建于1990年12月22日，是中国国家"七五"计划期间重点工程。是目前沈阳市最主要的铁路客运站之一，沈阳北站的铁路目前有秦沈客运专线、京哈铁路、沈大铁路、哈大铁路、沈吉铁路及哈大客运专线，是中国五大铁路交通枢纽站之一。隶属沈阳铁路局管辖，现为特等站。只办理客运业务，不办理货运业务。既有站房于1986年11月6日开工，1990年12月22日建成。车站主体建筑面积6万多平方米，车站部分共3层，有4排自动扶梯、7座高架候车室以及6个高站台。沈阳北站是东北地区最大的铁路客运站，距北京站868公里，距哈尔滨站544公里，距长春站300公里，距沈阳站3公里。
二、既有站房周边和自身的现状及存在的问题
随着沈阳北站综合交通枢纽改扩建工程的实施，南侧广场正在进行综合改造的方案设计。既有广场上分散的商业网点不利于广场布置的完整性，也导致旅客与社会人流形成交叉，较为混乱。另外，南站房东西两侧既有售票厅、始发行包公安楼、到达行包乘警楼、出站厅各自独立，与南站房脱离，影响了车站的整体性，立面造型也与站房风格不统一。
因此，为配合广场设计的整体效果，将南站房及候车室连廊外立面进行改造，车站东、西两侧独立建筑进行合理改造、整合，使其与南站房形成完整、统一的整体效果非常必要，它的建成势必能解决上述存在问题。
三、既有站房改造设计原则
1、沈阳北站南站房外立面改造原则
既有南站房建筑面积为36832㎡，进站大厅建筑面积为4716㎡。以“简洁”与“理性”为设计出发点，采用现代主义建筑风格。建筑物立面由简单的横向纹理构成，石材、玻璃等现代装饰材料组合使用，以浅色、灰色为主色彩搭配，体现建筑物的朴素与含蓄之美。作为改造项目，在以最小的经济投资获得最佳的改造效果的原则指导下，尽可能的不改动原有建筑物的结构体系，在原建筑物结构允许的前提下稍作改动，再以石材、玻璃等材料装饰表面。
具体改造方案：建筑物南侧采用石材与玻璃幕墙项结合饰面，中部的窗台墙及东西两侧山墙中部的窗台墙取消，让窗户直接落地，改善室内的采光效果，同时将屋顶女儿墙稍加改造，形成中间高、两侧低的效果，以石材与中空隐框玻璃幕墙装饰外立面。建筑物北侧采用石材与条形中空隐框玻璃幕墙结合饰面。此外，将建筑物中间部分原来通透的空间用中空点式玻璃幕墙封闭加以利用，形成一个休闲中厅，可在中厅内布置绿色植物，休闲桌椅及景观小品等，形成一个小环境，建筑物增加一个休憩空间，人们可以从五楼中部直接进入此休息空间。进站大厅部分外墙采用石材装饰外立面，更换铝合金断热窗。
2、沈阳北站南站房两侧改造原则
既有售票厅建筑面积为4250㎡、始发行包公安楼建筑面积为5135㎡、既有到达行包乘警楼建筑面积为5458㎡，既有房屋总建筑面积共计：14843㎡。沈阳北站东侧新增加建筑面积为5956.03㎡（含南一出站厅900㎡），西侧新增加建筑面积：3457.91㎡（含南二出站厅900㎡），共计新建建筑面积：9413.94㎡，建筑总高度为19.85m。
本工程防火设计的建筑分类为多层，建筑物耐火等级为二级。
具体方案见附图：沈阳北站综合改造工程房屋位置图、鸟瞰图。
3、既有房屋结构改造原则
3.1原设计概况
根据沈阳铁路局枢纽工程指挥部对北站配套建筑改造计划，沈阳北站售票厅、到达行包乘警楼、发送行包公安楼欲接建一层做商铺使用，接层结构方案暂拟为钢筋混凝土框架（现浇钢筋混凝土板）。原工程1990年竣工，钢筋混凝土框架结构，高度14.1m，接建后建筑高度为18.2m。具体如下：
（1）结构形式为钢筋混凝土框架，共三层（局部含夹层）；
（2）基础为独立基础，持力层为中砂层，地基承载力为20t/m2；
（3）框架柱、梁混凝土设计强度等级为300号，楼板主要为预制板。钢筋采用Ⅰ级、Ⅱ级；
（4）主要柱网尺寸为7.2m×6.0m最大柱网尺寸为7.2m×12.0m。
3.2工程现状
根据沈阳市建设工程质量检测中心对该工程主体结构的检测结论：该工程目前使用情况良好，使用功能及结构布置基本符合原设计。未发现基础不均匀沉降、楼体无明显结构裂缝、混凝土构件质量较好。混凝土构件几何尺寸、配筋基本符合原设计。梁、柱混凝土现有强度推定值20.7~30.0Mpa，原设计梁、柱混凝土300号。
3.3接层设计原则
原设计采用规范与现行规范跨度较大，在可靠度指标、抗震等级、抗震构造措施、抗震计算等方面均有一定差异，为保证结构安全、接层设计符合规范要求、施工质量可靠，设计原则如下：
（1）接层建筑的后续使用年限的确定：考虑到该建筑已使用20年，另外混凝土结构植筋胶的有效年限通常是30年（喜利得胶可达35年）。后续使用年限拟定为30年是否合适；
（2）抗震构造措施方面：原设计采用78版抗震规范和1074砼规范，未设计核心区箍筋且锚固长度与现行规范不同，但核心区箍筋及锚固长度的问题难以进行加固解决，如何考虑；
（3）原地质报告中给出的中砂持力层承载力20t/m2，经过咨询专家，原地质报告中所提地基承载力能达到200Kpa左右；沈阳市工程质量检测中心在检测报告中提出地基承载力特征值按150Kpa计算。考虑地基土长期压实提高系数，复核计算时，地基承载力定为200Kpa是否合适；
（4）接层植筋施工问题：接层柱需要缩尺以便进行植筋施工。原7.2m跨（原框架柱截面600mm）可缩尺100满足施工及受力要求，但12m跨（原截面600mm）接层框架柱按截面500计算配筋较多，植筋困难。
3.4接层复核验算参数选取
由沈阳建大工程检测咨询有限公司进行了接层鉴定及结构复核验算，主要参数如下：
建筑抗震设防类别：乙类；抗震等级：二级
风荷载：基本风压0.55kN/m2；
雪荷载：基本雪压0.50kN/m2；
楼、屋面活荷载：售票厅、商铺3.5kN/m2；办公室2.0kN/m2；楼梯间3.5kN/m2；卫生间2.5kN/m2；屋面0.5kN/m2基础持力层为中砂，复核验算时地基承载力特征值取fak=200Kpa计算，深度修正系数取4.0。
3.5接层复核计算主要结论
按抗震设防烈度7度区乙类建筑，抗震等级二级，进行接层复核验算，主要结论如下：
（1）按地基承载力200Kpa计算，原结构地基及基础承载力满足要求；
（2）原结构部分框架柱轴压比不满足要求；
（3）原结构部分框架柱箍筋不满足抗震抗剪承载力要求和体积配箍率要求。
（4）原结构部分框架梁配筋不满足抗弯承载力要求。
根据接层复核验算，需要对不满足要求的框架柱、梁进行加固。
3.6结构加固设计方案：
根据鉴定报告结论及复核验算结果，需对部分不满足要求的柱、梁构件进行加固。柱加固所要解决的主要问题：（1）部分框架柱轴压比不满足要求；（2）部分框架柱箍筋不满足要求。
3.6.1柱加固方案：
根据框架柱实际受力情况，分别采用相应的加固方法如下：（1）对于底层轴压比超规较大的（>20%）框架柱，采用加大截面法加固（附图2）；（2）对于轴压比超规不大的（<20%）框架柱采用外粘型钢法加固（附图2）（3）对于仅箍筋不满足要求的框架柱采用粘贴碳纤维箍加固。（附图1）
附图1：框架柱粘贴碳纤维加固做法示意
附图2：框架柱加大截面（下部）及外包型钢（上部）做法示意
3.6.2梁加固方案
根据接层复核计算，梁存在的主要问题是：部分框架梁抗弯承载力不足。但由于计算结果与实际配筋量相差不大，本次梁加固主要采用粘贴碳纤维方法加固。（附图3）
附图3：梁底粘贴碳纤维做法示意
3.7结构接层设计
本次接层结构设计要解决的主要问题是：新、旧框架柱的连接。原框架柱截面为600（500）。由于柱顶钢筋较密，为保证柱顶植筋质量，接层柱截面普遍缩尺100，为植筋施工创造了良好的条件同时可满足接层框架受力要求（附图4）。12m跨（原截面600mm）接层框架柱按截面500计算配筋较多，植筋困难。建议减轻该范围屋面荷载，建筑方案可考虑采用轻钢屋盖采光板。
附图4：接层框架柱连接节点做法示意图
四、既有站房改造后的特点及结论
通过对既有沈阳北站综合改造，将既有老旧站房、既有广场上分散的商业网点统一协调考虑，增加了车站的整体性，统一了立面造型，取得了意想不到的效果。
本文采用对比分析与实例论证相结合的方法，并以沈阳北站最终采用的设计方式为依据，对既有站房改造既能满足现阶段使用，又富有一定前瞻性的改造策略。
参考文献：
[1]刘保红，鲁文科.以徐州站房改造为例谈既有铁路站房改造的特点[J].铁道标准设计，2013（4）.
论文作者:吴晓琪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/10
标签：框架论文; 北站论文; 结构论文; 截面论文; 建筑论文; 建筑物论文; 附图论文; 《基层建设》2018年第13期论文;