欧练文
(中国铁路设计集团有限公司广东分公司， 518052， 深圳∥工程师)
云巴作为一种新型的小运量胶轮有轨电车系统，可以作为地铁等大运量城市轨道交通系统的有效补充，其有助于缓解城市交通拥堵，提升城市出行效率，减小城市建设成本。目前，云巴项目在系统配置和主要技术标准上的国家规范仍未制定，在设计过程中缺少可供依托的依据，因此，本文拟在参考目前既有的城市轨道交通设计规范、部分已运营的城市轨道交通线路实际建设情况，以及部分省市胶轮有轨电车系统设计规范的基础上，结合目前在建云巴项目的实际设计标准，探讨云巴项目中高架车站及车辆基地的设计使用目标年限及结构安全等级。
设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需要大修即可按预定目的使用的年限[1-2]。根据建筑物在重要性上的差异，可将房屋建筑的设计使用年限划分为5年、25年、50年、100年。
1.1 城市轨道交通高架车站、车辆基地设计使用年限的相关规定
与城市轨道交通高架车站及车辆基地结构设计使用年限有关的设计规范条款如表1所示。这些条款对城市轨道交通高架车站及车辆基地的设计使用年限作了强制性规定：高架车站的结构使用年限为100年；
车辆基地的结构使用年限为50年。但是，对于高架车站的钢屋盖、出入口，以及车辆停靠车场二层以上的建筑物，规范上并没有对其结构使用年限作强制性要求。因此，在城市轨道交通的实际建设工程中，不同的结构可能会存在不同的设计使用年限。
表1 城市轨道交通设计规范对高架车站及车辆基地设计使用年限的相关规定Tab.1 Relevant provisions on the designed service life of elevated stations and vehicle bases in urban rail transit design codes
1.2 设计使用年限在地铁工程项目上的应用分析
本文选取了部分已运营的城市轨道交通线路，这些线路高架车站的设计使用年限及结构安全等级如表2所示。
表2 部分城市轨道交通线路高架车站的设计使用年限及结构安全等级Tab.2 Designed service life and structure safety grade of elevated stations of some urban rail transit lines
表2所列的5条城市轨道交通线路，其车辆基地设计的使用年限均为50年，结构安全等级均为二级。除北京地铁S1线车辆基地外，剩余4条线路均采用了“一层停车”的设计方案，即：城市轨道交通车辆停放在地面轨道上，车辆跟房屋建筑结构是分离的，相当于桥-建分离结构。
北京地铁S1线和深圳地铁10号线的车辆基地均采用了“二层停车”的设计方案。深圳地铁10号线车辆基地的设计方案为：城市轨道交通车辆停放在二层楼面的轨道上，车辆跟房屋建筑是合建的，相当于桥-建合一结构。基于此设计方案，该车辆基地联合检修库的设计使用年限为100年，结构安全等级为一级；
基地内其余普通房屋的设计使用年限为50年，结构安全等级为二级。
从上述案例可以看出：
1) 高架车站主体结构的设计使用年限均为100年，结构安全等级均为一级。
2) 不同项目高架车站钢屋盖的设计使用年限和结构安全等级不完全统一，其主要原因为：对于使用年限为50年、结构安全等级为二级的线路，设计者认为车站钢屋盖为普通屋顶，屋盖若发生损坏并不影响整条线的正常运营，且站台层的可用区域有限、须容纳的乘客较少，结构安全等级设为二级即可满足要求；
对于使用年限为100年、结构安全等级为一级的线路，设计者认为车站钢屋盖与车站主体一起受力，设计使用年限需一致；
而使用年限为100年、结构安全等级为二级的线路，在设计时取了前面两种情况的区间值。
3) 高架车站出入口设计使用年限与高架车站钢屋盖设计使用年限一致。对于使用年限为50年、结构安全等级为二级的线路，设计者认为某个出入口拆建并不影响车站其他出入口的正常运营。
4) 车辆基地中，大部分建筑为普通房屋及构筑物，因此其设计使用年限设为50年；
检修库内股道若位于地面层，其房屋建筑设计要求与普通建筑一致；
股道若位于二层楼面，其房屋建筑的设计使用年限为50年，结构安全等级为二级。但深圳地铁10号线凉帽山车辆段双层联合检修库采用了设计使用年限为100年、结构安全等级为一级的设计标准，这是因为设计者考虑到房屋建筑内存在大量检修设备，若房屋建筑损坏或大修，将严重影响正常的运营，因此将其设计使用年限及结构安全等级提高。
基于云巴项目与地铁高架车站的运行特点有部分类同之处，上述地铁高架车站的规定对云巴项目的设计使用年限及结构安全等级具有一定的参考价值。
目前，部分省市颁布了胶轮有轨电车交通系统在设计或技术上的地方标准，这些地方标准中对胶轮有轨电车系统高架车站及车辆基地的设计使用年限要求如表3所示。由表3可知：胶轮有轨电车系统高架车站主体结构的设计使用年限为100年，车站雨棚、出入口及车辆基地的设计使用年限并没有明确规定，这对于云巴项目的设计使用年限的参考作用有限。
表3 部分省市胶轮有轨电车系统对高架车站及车辆基地设计使用年限的规定Tab.3 Regulation of ruhber-tired tram system on designed service life of elevated stations and vehicle bases in certain provinces and cities
由上文可知，在城市轨道交通项目中，标志性建筑和特别重要的建筑结构的设计使用年限一般为100年，普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年。设计使用年限的不同，对结构参数取值及结构受力分析的影响很大。100年和50年两种不同设计使用年限下建筑物结构的设计要求对比如表4所示。
表4 两种设计使用年限下建筑物结构设计要求的对比Tab.4 Comparison of building structure design requirements between designed service lives of 100 and 50 years
由表4可知，设计使用年限为100年的建筑，其结构受力为设计使用年限50年的建筑的1.1倍。结合GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》3.2.2条和3.2.3条公式可知，100年建筑的结构构件相较于50年建筑的结构构件，其内力增大不小于1.1倍。地震作用下，设计使用年限100年建筑的抗震设防烈度相对于50年建筑提高一级，结合GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中5.4.1条、6.2.2条、6.2.4条和6.2.5条公式可知，相对于设计使用年限为50年的建筑物，设计使用年限为100年的建筑物，其内力增大约1.1倍，因而结构构件尺寸及工程造价费用需要相应提高。
深圳某云巴项目车站的造价对比分析如表5所示。对比该站主体部分材料造价可以看出，设计使用年限为100年的车站造价是设计使用年限为50年的车站造价的1.17倍。
表5 深圳云巴某项目车站主体部分材料造价对比Tab.5 Cost comparison of certain material in the main structure of a skyshuttle project station in Shenzhen
综上所述，结合目前在建云巴项目的实际设计标准，本文提出云巴项目高架车站、车辆基地建筑物的设计使用年限及结构安全等级建议如下：
1) 高架车站主体结构设计使用年限设为100年，结构安全等级设为一级。
2) 高架车站钢屋盖的覆盖范围较小、可容纳乘客较少，发生损坏时不影响整条线的正常运营，车站钢屋盖的设计使用年限可设为50年，结构安全等级设为二级。
3) 一般情况下，高架车站至少有2个及以上出入口，部分出入口的检修和拆建不影响车站的正常运营，车站出入口的设计使用年限可设为50年，结构安全等级设为二级。
4) 云巴项目车辆基地的人员较少，股道较多，某条股道的维修一般不影响剩余股道的正常运营，车辆基地建筑物的设计使用年限可设为50年，结构安全等级设为二级。对于与线路运营控制中心合建于停车列检库内的建筑物，其设计使用年限可设为50年，结构安全等级设为二级，并需提高线路运营控制中心局部构件的抗震措施。
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