地铁车站结构设计.docx

地铁车站结构设计车站是旅客上、下车的集散地，也是列车始发和折返的场所，是地下铁道路 网中的重要建筑在使用方面，车站供旅客乘降，是旅客集中处所，故应保证使用方便、安 全、迅速进出车站为此，要求车站有良好的通风、照明、卫生设备，以提供旅 客正常的清洁卫生环境地下铁道车站又是一种宏伟的建筑物，它是城市建筑艺术整体的一个有机 部分，一条线路中各站在结构或建筑艺术上都应有独特的特点车站设计时，首先要确定车站在现有城市路网中的确切位置，这涉及到城 市规范和现有地面建筑状况，地下铁道车站不比地面建筑，一但修建要改移位置 则比较困难，因此确定车站的位置时，必须详细调查研究，作经济技术比较车站 位置确定后，进行选型，然后根据客流及其特点确定车站规模，平面位置,断面结 构形式等然后进行车站构造设计，内力计算，配筋计算等等一、 工程概况：长沙市五一广场站设计为两层三跨岛式车站，车站全长 134.6m，宽度为21.8m，上层为站厅层，下层为站台层车站底板埋深16m，采用明挖法施工， 用地下连续墙围护二、 设计依据：地铁设计规范(GB50157-2003)；地铁施工技术规范三、 地铁车站结构设计3.1设计选用矩形框架结构。

设计为岛式车站，采用两层三跨结构地铁车站采用明挖法车站其矩形框 架由底板、侧墙、顶板和楼板、梁、柱组合而成顶板和楼板采用单向板，底板按受力和功能要求，采用以纵梁和侧墙为支承的梁式板结构采用地下连续墙和 钻孔桩护壁，采用钢管和钢板桩作基坑的临时支护临时立柱采用钢管混凝土， 柱下基础采用桩基，桩基采用灌注桩3.2车站开挖围护结构地铁车站围护结构采用 0.8m厚、30m深地下连续墙，入土深度比为 =0.875，其中基坑开挖深度H为16m，入土深度D为14m四、侧压力计算：土分层及土的钻孔柱状图如图4.1：Z] r = 12,2kN/MC = D EKc=0估=30r=26.7kN.n c=0r=26,5kN.m r=27,OkN,m c=0计算主动土压力：P = K yZ - 2仁Ka a a其中 P 主动土压力K 主动土压力系数y 沙土的容重Z 土层的深度c 土的黏聚力各层土压力系数:=0.41=0.33( 32 \K a = tg 2(45 —二 j = 0.31:Ka = tg 2(45 -兰'V 2 7=0.26( 36、Z5: K = tg 2 V45 —万尸 0.22各层土压力：a : P =K yZ-2c、M = 0b : P^上 =K yZi =0.41X13.2X6.5=35.2 kpaP^ =K yZ 2 = 0.33 X 13.2X 6.5=28.3 kpac : P上=K yz2 = 0.33X (13.2X6.5 + 19.8X2.0)=41.4 kpap下=K yZ3 = 0.31X (13.2X6.5 + 19.8X2.0)=38.9 kpad : P,上=K yZ3 = 0.31X (13.2X6.5 + 19.8X2.0 + 26.7X9)=113.4 kpa p,下=K yBZ4 = 0.26 X (13.2X6.5 + 19.8X2.0 + 26.7X9)=95.1 kpae : P 上=KyZ 4 = 0.26 X (13.2X6.5 + 19.8X2.0 + 26.7X9 + 26.5X1.2) =103.5 kpaP =K yZ = 0.22X (13.2X6.5 + 19.8X2.0 + 26.7X9 + 26.5X e下 a 51.2) =87.6 kpaf : Pf = 0.22X (13.2X6.5 + 19.8X2.0 + 26.7X9.0 + 26.5X 1.2 + 27X11.3)=154.7 kpa由于黏聚力C = 0，所以临界深度为0。

其主动土压力（水土和算）分布图如图4.2所示:简化计算：沙土层Y - c •甲的平均直如下:13.2 x 6.5 +19.8 x 2.0 + 26.7 x 9 + 26.5 x 1.2 + 27 x 11.330=23.42kpa平=13.2 x 25 +19.8 x 30 + 26.7 x 32 + 26.5 x 34 + 27 x 3630=320= 0.31= 0.55 h p ,- Q= 3.25K = tg 2 45 + M2k 7五、车站结构分析计算 ：5.1车站框架设计车站站台建筑设计长度为134600mm ,车站宽度21800 mm，站台层净高4200 mm，站厅层净高5600 mm ,站台至轨道净高2000 mm，顶板厚800 mm，中板厚 400 mm 车站基础厚1000 mm,车站总高12000 mm车站框架设计图如图5.1所示：mklq-J-1UU寸 IJUQJ寸0.02X20 = 0.4 KN/皿0.8X25 = 20 KN/皿0.02X17 = 0.34 KN/皿4X13.2 = 52.8 KN/皿73.54 KN/皿g = 1X1.2X73.54 =88.248了尸氏n 『卜. 了尸闩门 了尸Fin图5.1车站框架设计图（单位：mm）5.2受力分析：①顶板荷载计算线荷载:20mm厚水泥沙浆面层:800mm钢筋混凝土板：20 mm厚沙浆抹灰：上部填土荷载（从地下4m开始开挖）:总荷载：线恒荷载设计值（取1m宽度）:KN.m/m地面活荷载:q = 20 KN/皿地面活荷载设计值（取1m宽度）:q = 20X1.4 =28 KN.m/m总的线荷载:g + q= 110.248 + 28 =110.248 KN.m/m②中板荷载计算恒载：20mm厚水泥沙浆面层： 0.02X20 = 0.4 KN/皿400mm 钢筋混凝土板： 0.4X25 = 10 KN/皿20 mm 厚沙浆抹灰： 0.02X17 = 0.34 KN/皿总荷载： 10.74 KN/皿线恒荷载设计值（取1m宽度）：g = 1.2X 10.74X1 = 13.0 KN.m/m楼面荷载： 10.0 KN/皿线活荷载设计值（取1m宽度）：1X1.4X10 = 14 KN/皿线活荷载总设计值： g + q = 27 KN.m/m车站横向荷载为土压力，取1m宽度进行计算，受力分析如图5.2所示:q=110kN/n图5.2车站框架受力简图（单位：m）等效简化荷载:46 + 21.7233.85 (KN.m/m)43 畀=69」(KN.心)等效简化荷载受力分析如图5.3说示:q=L10kN/pi2/X/.85kN/n33X,85kH/nvq=£7kN/m泪1叫图5.3车站框架等效简化后受力图（单位：m）六、横向框架内力计算：计算简图如图6.1所示：ql —1 LOkP^J / riqP=27kN/m图6.1竖向均布荷载作用下的横向框架计算简图①第一层杆件计算由于对称性，可取半结构进行计算，计算图如图6.2所示:图6.2站厅层半结构受力简图—— —— 1 , 1 … …八 ，MBA = —M AB = 12ql2 = 1- X 110.248 X 7.262 = 483.0KN /mM^ = — 3ql2 =-3x 110.248x3.632 =-483.0 KN/m% = — 6 q 12 = -241.5KN / m日 =p = 0.5 日 =p = 9 h bc = 0.2注：铰支座传递系数为1.0；固定端传递系数为0.5，滑动支座传递系数为-1.0，假定材料均匀，线刚度与杆件成反比，u为分配系数。

由力矩分配法计算结果如图6.3：18E.6-n 了1 .白只 543,4 —422 了 寸271.S S 晶房 『135,89| -6ILB5A B图6.3站厅层半结构计算结果②第二层杆件计算同①取半结构进行分析计算如图6.4：A B= —^- = — q 12 = — x 27 x 7.262 = 118.60KN* m/ mED DE 12 2 12 1 _ 1 .M =—— q 12' =——x27x3.632 = —118.60KM*m/mEH 3 2 3M^E = - 6 q212 = —59.30KN • m / m顼113|LX =日=1/33,75计算结果如图6.5所示:-14,7,43D7.43-14,8513260.1—7 1 J fr--| /<3.75-14,£图6.5站台层半结构受力计算结果（单位:kN • m ）由站厅层和站台层受力图画弯矩图，竖向均布荷载作用下的横向框架弯矩图如图6.6所示:543.4图6.6竖向均布荷载作用下的横向框架弯矩图6.6 （单位：kN m ） 竖向均布荷载（土压力等效简化后）作用下的横向框架计算；同样的取半结构计算，计算简图如图6.7所示：—— —— 1 , 1 “ ° … ,M CA =—M AC =仍 q312 =仍 x 33.85 X 52 = -70.5KN • m / m= - — x q 12 =--1 x 69.1 x 6.842 = -269.4KN • m / mCE 12 4 12-—q 12 = -538.8KN • m/mEC3 'R ACR AB=0.5BADBR DC=R DA=0.2DH=0.4=0.25BDRcd=R CA=0.25CEBG13=0.5-4.?-8.8计算结果如图6.8所示:17,570.5□药47.24158.0121.0 4,61L后-46-^0 353S.S图6.8横向均布荷载作用下的横向半框架计算结果（单位：kN • m ）将竖向荷载和横向荷载作用下的弯矩叠加，弯矩图如图6.9所示:307.11543.47图6.9竖向荷载和横向荷载作用下的弯矩叠加的弯矩图（单位：kN m ）七、车站配筋计算:7.1站厅层顶板配筋计算f = 14.3N / mm2 ,取 b=1000mm , h0 = 800 - 35 = 765mm （按单排布筋 考虑），由图6.9知：站厅层顶板的边跨跨中弯矩M1 = 483KN• m,中间跨支座 弯M2 = 543.47KN • m,中间跨跨中弯矩M3 = 197.2KN • m,站厅层顶板配筋计 算如下表7-1示：表7-1站厅层顶板配筋计算：截面位置边跨跨中中间跨支座中间跨跨中M482543.47197.2Ma =s f bh2c 00.0580.065。