地铁车站建筑结构设计计算书

河南科技大学毕业设计 I地铁车站建筑结构设计摘 要地铁是地下铁道的简称。它是一种独立的轨道交通系统，不受地面道路情况的影响，能够按照设计的能力正常运行，从而快速、安全、舒适地运送乘客。地铁效率高，无污染，能够实现大运量的要求，具有良好的社会效益。而地铁车站是地下铁道的重要组成部分，它要解决客流的集散、换乘，同时也要解决整条线路行驶中的就技术设备、信息控制、运行管理，以保证交通的顺畅、快捷、准时、安全。车站设计本着“以人为本”的观念，坚持适用性、安全性、识别性、舒适性、经济性的原则。本设计主要是针对青岛地铁进行设计。所设计为汇泉广场车站，其设计内容为： 结构设计，防水设计和施工设计三部分。车站结构设计主要内容有：荷载确定、采用弹性支承链杆模型，通过有限元处理软件(sap84)进行应力分析、中间支撑系统的设定、二次衬砌计算与配筋计算。防水设计时根据规范和运营要求，系统的讲述了结构防水材料的选择和施工方法。关键词 地铁车站，二次衬砌，有限元，结构设计河南科技大学毕业设计 IIA CONSTRURT STRUCTUREDE DESIGN OF QINGDAO HUIQUAN SQUARE STATIONABSTRACTThe subway is the brief name of the underground railway. It is a kind of independence track transportation system, being free from the influence of road circumstance of ground, can according to design of normal movement of ability, thus fast, safety, deliver the passenger comfortably.The subway efficiency is high, free from pollution, can carry out the request of the big carrying capacity, have good social performance.The subway station is one of the most important parts of the subway. It not only solves passengers collecting and distributing，transferring , but also deals with whole process of circuit controlling , technical equipment , message, so as to ensure smoothness , swiftness, punctuality and security of the traffic. The principle of this design is to follow human spirit, and to observe suitability, security, clearness, comfortableness, economy. This design is mainly about the huiquan square station of Qingdao subway.The main parts of this design are: structure design, waterproof design and construction design.Key parts of structural design of the station are as follows: confirming load, adopting the elastically supported linking model, carrying on structural analysis, Prop up the enactment of the system in the center，reinforcement distribution calculation and inner linings calculation, which are all carried out by the software through finite element method (for example s).According to the norm and operation, the waterproof design systematically discusses the selection of waterproof material of the structure and construction method.KEY WORDS:Subway station，Inner linings， FEM (finite element method)，Structural design目 录河南科技大学毕业设计 III前 言 .1第 1 章 概 述 .21.1 工程概况 .21.2 工程地质与水文地质条件 .31.2.1 地层岩性 .31.2.2 岩土物理力学指标 .41.2.3 场地土类型、场地复杂程度及场地类别 .41.2.4 地震基本烈度 .51.2.5 壤冻结深度 .51.2.6 水文地质特征 .51.2.7 气候特征 .51.2.8 不良地质作用 .51.2.9 特殊岩土工程地质 .51.3 工程环境控制 .6第 2 章 车站建筑设计 .72.1 车站结构方案比选 .72.2 设计原则及标准 .72.2.1 设计原则 .72.2.2 设计标准 .82.3 出入口及风道设计 .92.3.1 出入口通道结构设计 .92.3.2 风道结构设计 .102.4 防水设计 .102.4.1 变形缝、施工缝、穿墙管的防水处理 .11第 3 章 车站结构设计 .123.1 结构框架拟定 .123.1.1 结构尺寸拟订的原则 .123.1.2 主要结构的尺寸的拟定 .123.2 荷载组成及荷载图示 .123.2.1 地面车辆荷载极其冲击力 .13河南科技大学毕业设计 IV3.2.2 与计算简图相对应的荷载计算与荷载组合 .133.2.3 不平衡水土压力 .143.2.4 结构自重 .153.2.5 列车荷载及其冲击力 .153.2.6 车站上方和破坏棱体内的设施和建筑物压力 .163.2.7 人群荷载和道床重 .163.3 计算模型的确定 .163.4 结构计算 .163.5 配筋计算 .193.5.1 顶板计算 .263.5.2 中板计算 .313.5.3 底板计算 .373.5.4 车站侧墙的配筋计算 .433.6. 梁的计算 .463.6.1 顶纵梁计算 .473.6.2 中纵梁计算 .543.6.3 底纵梁计算 .623.6.4 中柱的配筋计算 .69第 4 章 地铁车站施工组织方法 .714.1、地铁车站施工的一般方法： .714.2 施工方法的选择 .714.3、明挖车站施工的主要步骤： .72参考文献 .94结束语 .95致 谢 .96外文资料翻译 .97河南科技大学毕业设计 第 1 页前 言一.选题背景及意义（1）背景我国地铁建设事业起步较晚, 其发展经历了一个相当曲折的过程。20 世纪50 年代 起步阶段。我国开始筹备北京地铁网络建设,于 1969 年 10 月建成北京地铁 1 号线,全长 23.6km。随后建设了天津地铁 (7.1 km, 现已拆除重建 )、 哈尔滨人防隧道等工程。该阶段地铁建设以人防功能为指导思想。 20 世纪 80 年代:发展阶段。我国仅有北京、 上海、 广州等几个大城市规划建设地铁。该阶段地铁建设开始真正以城市交通为目的。20 世纪 90 年代:政府调控阶段。进入90 年代,一批省会城市开始筹划建设地铁。由于项目多且造价高, 1995 年 12 月国务院发布国办 60 号文, 暂停了地铁项目的审批。同时,国家计委开始研究制定地铁交通设备国产化政策。该阶段为政府通过研究制定相关政策来指导地铁的规划和建设。1999 年以后:建设高潮阶段。在这段时期, 国家的政策逐步鼓励大中城市发展地铁交通, 全国已建有地铁的城市达 10 个,新申请立项准备建设的城市有 23 个。实习期间有感：我于 3 月 25 日开始校外实习，到青岛地铁三号线中铁十六，中铁十七，中铁二十五等项目部进行实地学习。而实习中，我了解到地铁车站的浅挖暗埋法，爆破法，明挖法等地铁施工的方法。我对此非常感兴趣，因为我把中铁十七局的汇泉广场车站项目部当成了我毕业设计的雏形。因而也可以把我的实习所得能表现出来。理论意义：该建筑独具匠心的外形彰显了地铁这个作为新世纪发展的鲜明个性和独特魅力，同时也标志着新的技术能在不断的提升发展。我们得倡导新事物，新方法的发展。现实意义：此毕业设计对我个人意义来说是对青岛生产实习的一个总结，是非常珍贵的财富。因为我觉得一个由自己设计总结出来的的项目是非常难能可贵的。也是代表我在一个生产实习是否有成长有收获的一个重要标志！这一整套的毕业设计对我对地铁的了解逐步得到了了解，也为我以后的地铁建设工作提供了重要的认识来源，因此我觉得是对我以后的工作也是受益匪浅的。河南科技大学毕业设计 第 2 页第 1 章 概 述1.1 工 程 概 况图 11 汇泉广场车站地理位置本站位于文登路与延安路交汇路口东侧，文登路正下方。车站周边较空旷，适合 明挖法施工。车站总长 203.5m，标准段总宽 18.5。车站有效站台中心里程为 K2+866.059，车站起点里程 K2+792.809，车站终点里程 K2+996.809。有效站台长 128 米，宽 10 米。结构净高根据隧道建筑限界、梁下有效高度、车站功能及设备安装要求等确定，站厅层结构净高为 4.65m，站台层结构净高为5.86m。车站采用岛式站台，为地下二层二跨矩形断面,车站底板基本位于强风化岩层，局部位于粘性土层。本站设 3 个出入口，2 座风道，1 座消防通道。河南科技大学毕业设计 第 3 页1.2 工 程 地 质 与 水 文 地 质 条 件1.2.1 地层岩性青岛地区所处大地构造位置为华北地台， “青岛海阳”断块凸起的级构造单元的南部。自太古代元古代以来一直处在一个长期、缓慢、稳定的上升隆起状态，缺失华北型地层沉积。自中生代燕山晚期以来，区域性构造活动强烈，发生大规模、区域性酸性岩浆侵入，形成稳固的花岗岩岩基，以深成相似斑状中粗粒黑云母花岗岩为主要组成岩石。随后受华夏式构造体系影响，形成 NE 向为主的压扭性断裂构造。其后，酸性中基性岩浆沿岩基内薄弱面入侵，形成煌斑岩、细晶岩和辉绿岩等浅成相岩脉，与花岗岩岩基组成复合岩体，形成充填型构造。它们之间虽然岩性不同，但属于同源异相的岩浆岩类硬质岩石，是坚硬稳固的地质体，一般无后期沉积夹层、溶洞等不良地质作用。 在漫长的地壳抬升、风化、剥蚀、夷平作用的反复改造下，使燕山晚期稳固的花岗岩体，以岩基形式分布于地表或地下一定深度内，并在长期风化作用下形成了一定厚度的风化带，其上沉积了厚度不一的第四纪松散堆积物。表 1-1 地层岩性特征及土层分布规律表分层序号及土 层 名 称厚度平均值（m）岩 土 特 性 及 分 布 规 律 描 述1 素 填 土 1.5灰黄黄褐色，软塑，以粘性土为主，结构稍松，可塑及软塑状态，土质较匀。普遍分布。2 粉质粘土 5 棕黄色，软塑状态，土质不均，具氧化铁3 强风化岩 12 具有压实性能好、压缩性低、裂缝自愈能力强表 1-2 围岩分类、土石可挖性分级及承载力基本值 f0河南科技大学毕业设计 第 4 页土层序号及名称承载力基本值f0(kPa)围岩分类土、石可挖性分 级1 素 填 土 70 2 粉质粘土 100 3 强风化岩 240 1.2.2 岩土物理力学指标各土层的物理力学指标见表 1-3.表 1-3 物理力学性质统计表土层序号及名称天然含水量(%)天然孔隙比e0液限 L(%)塑限P(%)液性指数IL塑性指数IP天然重度 (kN/m3)饱和重度sat(kN/m3)粘聚力C(kPa)内摩擦角(。)1 素填土 28.6 0.762 31.5 19.6 0.75 11.8 19.4 19.4 16.5 19.62 粉质粘土27.9 0.747 30.2 18.4 0.81 11.8 19.7 19.7 13.5 8.13 强风化岩0 0.240 24.0 19.0 0.60 5.0 20.5 20.7 10.8 29.91.2.3 场地土类型、场地复杂程度及场地类别该区段场地土类型为中软场地土；场地类别为类；属于中等复杂场地。河南科技大学毕业设计 第 5 页1.2.4 地震基本烈度根据中华人民共和国地震局颁布的中国地震烈度区划图(1990)及中国地震动参数区划图 （GB18306-2001）和建筑抗震设计规范 （2008 年版） （GB 50011-2001） ，本区间的地震动峰值加速度为 0.05g（抗震设防烈度 6 度） ，地震动反应谱特征周期为 0.40s。1.2.5 壤冻结深度青岛地区最大冻土深度0.50米。1.2.6 水文地质特征青岛地区河流属沿海近缘水系，注入胶州湾中。所有河流流量明显受降水制，季节性变化明显。主要河流有白沙河、张村河、李村河及大村河。李村河发源于崂山，自东向西流入胶州湾。全长 14.5km，流域面积127.8km2，河流比降 0.713%。张村河发源于崂山，在曲格庄汇入李村河，全长约 21km，勘察期间线路通过区仅主河道有少量流水，水深约 12m，河床杂草丛生。1.2.