地铁车站设计 - 图文(8)

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第4章 车站主体结构设计

4.1 主要地质概况

双菱路站位于庆春东路与双菱路交叉路口西侧，沿庆春东路东西走向布置。本站为杭州地铁2号线中间站，为地下二层岛式站台，矩形框架结构。车站计算站台中心里程为SDK20+147.346，车站起点里程SDK20+070.956，车站终点里程为SDK20+257.567。

根据车站的规模、站台型式，车站侧墙结构采用复合墙体系，本站主体结构为二层两柱三跨现浇钢筋混凝土箱型结构型式；车站为地下二层岛式车站，站台宽度12m，标准段宽20.7~21.4m,车站外包总长188.2m，车站共设2个风亭和4个出入口。

4.2 结构设计原则

1.结构设计应考虑城市规划要求、景观要求、工期、工程地质和水文地质条件、 周边环境影响（既有建构筑物、管线及道路、规划引起周围环境的改变），通过对技 术、经济、环境影响和使用效果等综合评价，合理选择施工方法和结构型式。 2.结构设计应满足运营、建筑、抗震、人防、防火、防水、防雷、防杂散电流、 施工等要求。应保证结构具有足够的强度、刚度、耐久性、稳定性、抗浮和裂缝宽度 的要求。结构的净空尺寸应满足建筑限界或其它使用及施工工艺的要求，尚应考虑施工误差、测量误差、结构变形及后期沉降的影响。钢结构及钢连接应进行防锈处理。 3．主体结构工程及重要的附属结构（包括损坏和大修会严重影响系统正常运行 的建筑结构）设计使用年限为100 年，安全等级为一级,重要性系数1.1；其余如控 制中心、车辆段建筑为50 年，安全等级为二级，重要性系数1.0；

4．结构设计应以地质勘察资料为依据，通过施工监测对设计进行调整。暗挖结 构的围岩分级按现行《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》、《铁路隧道设计规范》确定。

5．对于结构底部存在液化砂层、软弱地层、溶洞、土洞等不良地质时，应根据 承载力、永久变形、运营需求采取相应处理措施。将结构的纵向沉降率和沉降差控制 在整体道床允许的范围内。

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6．结构计算模型，应考虑工程地质和水文地质条件，结构型式、施工工艺及施 工顺序。当受力过程中体系、荷载形式等有较大变化时，宜采用增量法。地下结构考 虑结构与地层的相互作用。

7. 一般地下结构只进行横断面的结构受力分析计算，但遇下列情况时应对纵向强度和变形进行分析。当温度变形缝的间距较大时，应考虑温度变化和砼收缩对结构纵向的影响。空间受力作用明显的区段，应按空间结构进行分析。 （1）覆土荷载沿纵向有较大变化时；

（2）结构直接承受建、构筑物等较大局部荷载时； （3）地基或基础有显著差异时； （4）地基沿纵向产生不均匀沉降时；

（5）地震作用时，结构应进行纵向挠曲和拉、压验算； （6）区间结构穿过文物古迹及河流地段。

8. 车站结构设计中必须包括对环境保护的设计，施工中应尽可能减少对车站周围

环境（重要的建筑物、城市交通干道及地下管线）的影响；要根据车站所处的具体工程位置、基坑情况及周围环境条件，分段确定车站基坑变形控制保护等级，并根据各项保护等级的具体指标进行强度、稳定和变形的验算，提出与其相应的施工参数、施工监测等具体要求，以确保临近建筑物和地下管线的正常使用、必要时可进行地基加固。

9. 车站结构所有受力构件，尚应满足现行《建筑设计防火设计规范》（GB50016-2006）的有关规定。

4.3 结构设计标准

1.地铁结构主要构件按设计使用年限100年进行耐久性设计。

2.结构中永久构件的安全等级为一级，相应的结构构件重要性系数取1.1；在人防荷载或地震荷载组合下，相应的结构构件重要性系数取1.0。

3.地下车站必须根据战时防护功能，本工程地下结构人防防护等级为6级，防化等级为丙级。

4.结构永久构件安全等级为一级，耐火等级为一级。

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4.4 地下主体结构构件尺寸设定

结构的衬砌截面必须根据工程的使用要求（埋置深度、横断面几何尺寸以及它的使用要求）、所选定的施工方法、沿线的地质、水文情况确定断面形状和限界，据此进行衬砌断面的初步拟定。

由于衬砌是超静定结构，不能直接用力学方法计算出应有的截面尺寸，而必须先采用经验类比或是推论的方法，拟定衬砌结构尺寸。按照这个截面尺寸计算在荷载作用下的截面内力并检算其强度。

计算参数按提供的资料采用，不足部分参照有关规范、规程结合相关工程经验取用。车站主体为明挖两层两跨结构，结构尺寸及使用材料见表4-1：

表4-1 主体结构尺寸及使用材料拟定表

类别 顶板 中板 底板 顶纵梁 中纵梁 底纵梁 中柱 边墙 尺寸（m） 0.8 0.4 0.9 1.2×1.8 1.0×1.0 1.0×2.21 0.8×1.0 0.7 材料及规格 C35,混凝土,HPB300及HRB335级钢筋 C35混凝土,HPB300及HRB335级钢筋 C35,混凝土,HPB300及HRB335级钢筋 C35,混凝土,HPB300及HRB335级钢筋 C35混凝土,HPB300及HRB335级钢筋 C35,混凝土,HPB300及HRB335级钢筋 C45混凝土,HPB300及HRB335级钢筋 C35,混凝土,HPB300及HRB335级钢筋 结构标准段尺寸为20.700m×13.576m（宽×高）。

在结构开洞处、重型设备及其运输路线以及楼扶梯作用点处设有不同截面的梁体对结构予以加强。

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图4-1 庆菱路站主体结构标准段截面尺寸(单位：mm)

4.5 结构内力计算

结构计算取中间每延米宽的板带，按平面应变问题来进行近似处理。采用荷载结构模式按有限杆单元进行分析，结构按底板支撑在弹性地基上的平面框架进行内力分析。采用SAP计算软件计算分析。取纵向1m的标准段为一个计算单元。

地基水平、垂直基床系数按结构所在具体地层取值，根据地勘报告进行取值,土层容重加权平均值取18.76KN/m2土层的静侧压力系数为0.6。中柱根据刚度（EI）等效原则换算成墙。地面超载取20 Kpa。按最不利计算原则，计算工况取全水位工况（自重工况和组合工况）。

按照规范及总体技术要求，正常使用极限状态验算下主体结构裂缝控制≤0.3mm。

4.5.1 荷载类型及组合

4.5.1.1 荷载类型

结构设计所考虑的计算荷载主要有三种：永久荷载，可变荷载和偶然荷载。 详见表4-2；

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表4-2地下结构荷载分类表

荷载 类型 荷载名称 结构自重 地层 永 久 荷 载 压力 竖向压力 水平压力 荷载计算及取值 按实际考虑 第38页

按计算截面以上全部土柱重量计算 主、被土压力按朗金土压力公式计算。 按最不利地下水位计算静水压力及全部浮力 侧向地层抗力及地基反力按结构型式及其在荷载作用下的变形、结构与地层刚度、施工方法等情况及土层性质，根据所采用的结构计算简图和计算方法加以确定 地面车辆荷载按20KN/m2的均布荷载并不计冲击力的影响 水压力及浮力 侧向地层抗力 及地基反力 地面车辆荷基 本 可 载及其冲击力 地面车辆引起的侧向力 人群荷载 可 变 荷 载 变 荷 载 按20KN/m2的均布荷载作用于地层上考虑 按4KN/m2的均布荷载标准值计算 其它可变荷载 施工荷载 施工机具、地面堆载、材料堆载按20KN/m2考虑 偶然 荷载 人防荷载 地震作用 六级人防等效静载 按设防烈度7度考虑 4.5.1.2 荷载组合与分项系数

根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2006）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《人民防空地下室设计规范》（GB 50038-2005）和《地铁设计规范》（GB 50157-2003）的规定，按结构在施工阶段和使用阶段可能出现的最不利情况进行荷载组合。各种荷载组合及分项系数见表4-3。

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