基于概念分析的铁路客站结构优化研究

摘要

随着铁路事业的快速发展，新建铁路客站越来越多，对客站站房和雨棚结构的研究越来越多。铁路客站结构是一个庞大系统，对其进行整体优化很难实现。可根据结构特性将其分为相对独立的几部分，分批分块优化。从结构构成层面，铁路车站结构可以分为立柱、楼盖、屋面、雨棚、轨道层等几个部分。本文以铁路客站楼盖和雨棚结构为例，运用概念分析方法，研究结构设计参数与工程材料用量、造价之间的关系，进而进行结构优化。
　　在客站楼盖结构优化过程中以单位工程用量为结构优化目标，选取结构类型、基本柱网和设计荷载等设计参数为主要变量，运用概念分析方法进行楼盖结构优化，得出不同条件下合理的结构形式及工程单位工程用量范围。结果表明，每种跨度都有自己最适用结构形式，并且每种结构形式也有自己合适的跨度。
　　在客站雨棚结构优化中以结构用钢量最小为铁路客站雨棚结构优化的目标，选取基本风压、结构类型、基本柱网和抗震烈度等设计参数为主要变量，运用概念分析方法进行雨棚结构优化，得出不同条件下合理的结构形式及其用钢量范围。结果表明，双侧悬挑雨棚的经济性优于单侧悬挑雨棚；实腹钢梁结构适用于所有双侧悬挑雨棚；单侧悬挑雨棚则需根据其跨度、荷载、有无拉杆等条件具体判断其适用的结构形式。
　　随和轻质高强材料的大范围应用和新型结构形式的涌现，客站结构的跨度变得越来越大，而且质量不断地变轻，致使结构的基频不断的降低，很多结构的基频已处于人们的正常活动范围之内，很容易引起共振。当分别应用不同结构形式时，根据优化分析中的截面数据对有代表性的客站进行自振特性分析，并对大型客站进行跳跃荷载(冲击荷载)激励分析。