“科学技术奖”二等奖项目
获奖项目名称：地铁上盖结构型钢混凝土框支转换层设计与施工技术
主要完成单位：中交一公局第三工程有限公司、哈尔滨工业大学、中国铁路设计集团有限公司、广州建研数力建筑科技有限公司
主要完成人：艾振喜、王代玉、张磊、胡清、付欣、潘墨岚、赵中连、靳瑞杰、侯晓武、李雪来
项目简介
哈尔滨市地铁3号线安通街车辆基地位于哈尔滨市香坊区，总占地面积为43.71万平方米，是全国高寒地区首个地铁车辆段上盖结构，同时还将建成我国最长的地下试车线，长度达1240米。该车辆基地地铁上盖结构为无剪力墙落地的框支结构，结构存在刚度突变和竖向不规则；同时除了修建普通住宅外，车辆基地还要规划市政道路建设，施工场地存在大量既有管道、输电线等市政设施，施工环境条件复杂，工程管理困难。为此，本项目依托安通街车辆基地上盖开发工程，形成了一整套的地铁上盖结构型钢混凝土框支转换层设计与施工技术。
图1 哈尔滨市安通街地铁车辆基地平面示意图
本项目针对安通街车辆基地采用SAUSAGE软件开展了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，进行了地铁上盖结构型钢混凝土框支转换层结构基于性能的抗震设计；研发了FRP管约束十字形型钢混凝土框支结构柱，进行了系统的抗震性能试验与理论研究，并基于OpenSees分析平台开发了FRP管约束十字形型钢混凝土材料模块，提出了基于柱变形能力的抗震设计方法；提出了一种考虑高层建筑荷载的型钢混凝土结构及梁柱节点施工工艺，研发了严寒地区基坑越冬施工关键技术，解决了深基坑冻胀变形控制难和多风险源下基坑及桩体施工风险高等难题；提出了多梁无序结构大面积支架布置方法和施工安全控制技术，进行了施工过程的可视化模拟、可行性论证和安全性验证，建立了严寒地区地铁上盖带转换层结构基于BIM的全场景施工管理平台，提出了严寒地区地铁上盖结构高效施工管理方法。
图2 罕遇地震作用下弹塑性时程分析模型图
图3 往复荷载作用下FRP管约束十字形型钢混凝土柱破坏过程
图4 基于BIM的地下二层主体施工模拟效果图
本项目研究成果成功应用于哈尔滨市轨道交通3号线安通街车辆基地建设项目，部分成果还应用于南宁市轨道交通2、3号线新村停车场A区和D区项目，保证了地铁上盖带转换层结构在大震下具有良好的抗震性能。通过技术研究及现场成功实施的经验积累，本项目研究成果可为后续严寒地区地铁上盖结构框支转换层的设计和施工提供了新的优化思路和技术参考，对同类型项目具有较强的推广价值。
