北京地铁4号线灵境胡同车站规划与结构设计本科生毕业设计论文.doc

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第89页北京地铁4号线灵境胡同车站规划与结构设计本科生毕业设计论文1章 绪论1.1 地铁车站简介 城市公共交通(urban public traffic)是指在城市及其郊区范围内，为方便公众的出行，利用客运工具输送旅客的运输系统。它对城市政治、经济、文化、科学技术等方面的发展均具有深远的影响。现代城市公共交通结构主要包括：公共汽车、无轨电车、快速有轨电车、地下铁道和出租车等客运营业系统，有些城市还包括市郊铁路、轮渡、索道、缆车和磁悬浮客运交通等。 地下铁道(metro subway)是指在大城市中主要在地下修建隧道，并在其中铺设轨道，以电动快速列车运送大量乘客的公共交通系统，称为城市地下铁道(urban metro)简称地铁。地铁以其运量大、速度快、安全、正点、污染小、低能耗、方便舒适的特点又被称为“绿色交通”。 地铁车站是地铁系统的重要组成部分之一。它是供乘客上下车和换乘、候车的场所，车站建筑一般包括供乘客使用、运营管理、技术设备和生活辅助四大部分。供乘客使用的部分主要有地面出入口和站厅，地下中间站厅和售票厅、检票处、站台和隧道、楼梯、自动扶梯等。1.2 地铁车站设计满足条件1.应保证乘客使用安全、方便、并具有良好的内部和外部环境条件。2.其总体设计应妥善处理与城市规划、城市其他交通、地面建筑、地下管线、地下建筑物之间的关系。3.站的形式、规模、建筑装修标准等应根据预测的长远客流量大小、所处位置的重要性、以及长远发展规划等因素来确定。4.站建筑设计原则力求简洁、明快、大方、易于识别，体现现代交通建筑的特点。1.3 地铁车站建筑特征1.适用 地铁车站是人流相对集中的交通建筑，在设计中必须有序地组织人流进站和出站，或方便地换乘，满足客流高峰时所需的各种面积规定及楼梯、通道等的宽度要求，上下楼梯位置的设置能均匀地接纳客流，另外要有足够的设备用房和管理用房，以满足技术设备的布置及运行管理的要求，使车站具有管理和完善的使用功能。2.安全地铁车站建造对工程结构的安全、可靠提出更高的要求，一旦出问题将危及千百人的生命。在建筑设计上，特别是地铁车站建筑设计要给人们带来安全、可靠的保证，如有足够明亮的照明设施以减弱人们身处地下的不安心理；有足够宽的楼梯及疏散通道，在突发事件时能在安全时间内快速疏散；有明确的指示标牌及防灾设施等。3.识别城市轨道交通是一种定时快速的公共交通，站间运行速度很快，而到站至发车的间歇时间也极短，因此车辆线路及车站都必须有明显的特征和标志，以免旅客的误乘和错站。如车辆按运行不同的线路标识不同的色带，车站有特殊的造型和不同的色调，使乘客快速广生信息，作出正确的行为判断，在关键部位设有详尽清晰的指示标牌，引导人们的走向。4.舒适以人为本的设计原则已成为世人的共识，无论是车辆内部环境还是车站的内部环境都必须体现这一设计原则，目前我国城市轨道交通引进了部分国外的车辆，具有内部舒适的环境和现代的视觉观感，有利于提高我国车辆设计生产的观念。作为大量客流集散的车站，在经济条件许可下，也应尽量从以人为个的出发点来考虑设计标准。如自动扶梯数量的配置、环控的设置、车站内各种服务设施如公用电话、自动售票、残疾人通道、公厕、坐椅、垃圾筒等，尽管人们在车站内逗留的时间是短暂的，但还是要创造一个满足人的行为所需的场所，使人们在生理和心理上得到舒适感。5.经济城市轨道交通建设的投资是相当大的，根据我国已建的轨道交通设计，城市高架轻轨交通平均每公里造价约为4亿人民币，城市地铁的造价平均每公里约为6亿7亿人民币，其中车站土建工程的造价约占总投资的13，因此在车站建筑设计时，在满足功能的前提下，应尽量压缩车站的长度及控制车站的埋深，以降低造价、节约投资。1.4 灵境胡同地下车站概况 灵境胡同站为双层岛式站台车站，设置在西单北大街下，灵境胡同路口北侧，车站中心里程为K9+678.792，为地下双层岛式车站。总长188.4 m，总宽度20.7 m。第2章 灵境胡同地下车站建筑设计2.1概述2.1.1设计依据1. 设计依据 (1）北京地铁四号线初步设计技术要求（2003年5月）。(2）北京地铁四号线工程岩土勘察报告（初步勘察阶段）（2003年1月）。(3）关于地铁四号线车站及区间施工方法初步稳定方案的意见（2003年5月）。(4）关于发布地铁四号线设计进度计划（二级计划）的通知（2003年5月）。(5）关于下发初步设计阶段文件编制（2003年5月）。 (6）地铁设计规范、城市快速轨道交通工程项目建设标准 （试行本）以及国家、省、市现行的相关技术标准、设计规范、规定等； (7）北京市各职能部门、业主对本工程的相关会议纪要。2. 有关规范:(1) 地铁设计规范（GB50157-2003）(2) 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）(3) 建筑结构荷载规范（GB50011-2003）(4) 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）(5) 地下工程防水设计规范（GB50108-2001）(6) 钢结构设计规范（GB 50017-2003）(7) 混凝土结构工程施工质量及验收规范（GB50204-2002）(8) 地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）(9) 水工混凝土结构设计规范（SL/T191-96）(10) 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）(11) 建筑桩基技术规范(JGJ94-94)(12) 人民防空地下室设计规范(GB50038-2005)(13) 人民防空工程设计规范（GB50225-2005）(14) 北京市的有关规范、规定。 3. 设计资料:（1） 车站地质详勘资料；（2） 车站周围地形图和交通疏解图；（3） 车站总平面布置图初步设计；（4） 车站站厅层初步设计；（5） 车站站台层初步设计；（6） 车站防水初步设计；（7） 车站初步设计说明书（设计原则）。2.1.2 设计范围 灵境胡同站设计起讫里程为K9+579.092K9+767.492，全长188.4 m。设计内容包括：车站围护结构、主体结构及附属结构（出入口及其通道、风道及风亭）。2.1.3主要设计原则1. 认真贯彻北京地铁建设“安全、可靠、经济、适用”的指导思想，节约能源，努力达到“投资省、效率高”的要求，建设适合中国国情的地铁工程；2. 地铁车站设计，应符合城市总体规划、交通规划及轨道交通线网规划的要求，按照安全、适用、技术先进、经济合理的原则，妥善处理与城市交通、地面建筑、地面与地下管线、地下构筑物之间的关系，满足城市景观及环境保护的要求，并应尽量减少房屋拆迁、管线迁移和施工时对地面建筑物、地面交通及市民的影响，努力做到方便市民，节省工程投资；3. 车站设计规模按远期设计客流量控制，并根据车站所处位置的重要性及该地区远期发展规划等因素综合考虑确定。在满足乘客需求和运营管理及行车安全的前提下，充分利用地形、地貌条件，有效控制车站规模，并考虑与周边物业开发结合；4. 车站出入口、风亭的设置位置应根据周边环境及城市规划要求进行合理布置。其中出入口的位置应有利于客流的吸引和疏散，风亭的位置在满足功能要求的前提下，尚应满足规划、环保和城市景观的要求；5. 车站设计应充分考虑与交通枢纽及公交站点的衔接，实现公交一体化；6. 车站设计，应保证乘客使用安全、方便，并具有良好的内部和外部环境条件，为乘客提供安全、适宜的乘车环境；7. 车站设计应合理组织各种客流，减少相互交叉干扰，保证乘客方便进站、迅速出站，车站的站厅、站台、出入口、通道、楼梯、自动扶梯和售检票机等各部位的通过能力应相互匹配；8. 车站规模、人行楼梯及自动扶梯的设计除满足远期客流集散和运营管理的需要外，还应满足紧急情况下疏散的需要。凡与地铁车站合建或连通的物业开发区、过街通道等公共设施的防火措施，应满足地铁车站的要求，生灾情时，应保证系统的相对独立性和可靠性；9. 车站设计应符合有关规范、规定，满足客流、行车组织与运营管理、设备的要求；10. 车站应设无障碍设施、公共厕所； 11. 车站设计应体现节能的原则；12. 地下车站应兼顾人民防空功能的需要，设计时应考虑平战结合，在适当部位预留连通口，待后期连通附近的人防工事。 2.1.4车站建筑主要设计标准1. 车站规模等级为乙级。2. 站台装修面至轨顶面高度1020 mm，有效站台长度120 m，宽度按沉降量计算。站台边距轨道中心距离1500 mm。3. 站厅层净高不小于3.2 m，站台层净高不小于3.0 m。4. 出入口：数量不少于2个，一般宜设4个出入口，总宽度满足防灾疏散要求。5. 楼梯、自动扶梯与电梯站台与站厅间高差5 m以内，上行设自动扶梯，下行设楼梯，出入口提升高度超过8 m时，上行设自动扶梯，下行设楼梯；出入口提升高度超过12 m时，上下行均设自动扶梯，并加备用楼梯。 考虑残疾人出入方便，站台到站厅设垂直升降电梯，在3号出入口通道处设垂直升降电梯。6. 风亭（道）、进出风口的设计，应满足环控专业所提出的土建和工艺技术要求；7. 风亭应位于道路红线以外，外界环境污染不超标、不影响交通、对附近居民不造成直接污染，开阔、空气流通的地方。风亭通风口距临近建筑物净距应不小于5 m。8. 车站服务设备能力车站各种通行服务设施的最大通过服务能力见表2-1。 表2-1 车站通行服务设施最大通过能力名 称每小时通过人数（人/小时） 1m宽通道单向通行5000双向通行40001m宽楼梯单向下行4200单向上行3700双向混行32001m宽自动扶梯0.65 m/s 倾角308775半自动售票机360自动售票机300自动检票机（门式）1800自动检票机（三杆式）15009. 紧急疏散。火灾情况下，站台到站厅的扶梯和楼梯按全部正常上行考虑（其中一部扶梯处于检修状态），应能保证6分钟内把站台上的乘客和一列满载列车的乘客以及车站工作人员疏散到安全区域。2.1.5主要设计思路2.1.5.1 设计指导思想（1）总结已建成的国内地铁的经验，吸取国外地铁建设经验、设计理念，在我国目前技术水平可能达到的情况下，采取创新的思路，做出适合我国国情、符合本线实际情况，功能合理、运营可靠、降低造价，效益好的设计方案；（2）强调“以人为本”的设计理念，使乘客乘车方便、快捷、安全、可靠，尽量减少对环境的影响，并能够为地铁的可持续性发展打下经济基础；（3）重视利用系统工程、价值工程理论对方案进行综合的分析比较，以保证方案的科学合理性；（4）深入调查研究，全面掌握基础资料。车站的设计应建立在充分的基础资料上，进行详细的调查工作，全面掌握地面、地下建筑物的有关资料以及地上、地下的人流、车流交通等基础资料；（5）在满足设计客流需要及使用功能前提下，采用新技术、新工艺控制车站规模、降低车站工程投资，为降低车站运营成本创造条件；（6）应根据本站工程地质、水文地质、埋深等具体情况，经过对施工工期、工程造价、对交通、管线、周边建筑物的影响等因素的综合比较，最终确定安全经济合理的设计方案。 2.1.5.2 车站总体设计构思合理选择车站站位及施工方法，尽可能减少车站埋深，优化车站总平面设计，尽可能的避免房屋的拆迁和管线改移，合理布置出入口，有利于吸引客流、压缩车站长度、减少车站规模。以确保车站实施的可行性、经济性、合理性、并能方便运营管理，满足环境保护要求。为此，我们对车站起控制作用的车站站位、车站型式、环控系统、电力系统、出入口、风亭等设置进行了深入细致的研究，为提出优化的、有特色的设计方案奠定了基础。2.2 车站建筑设计2.2.1车站总平面2.2.1.1 站位及站址环境灵境胡同站位于西单北大街下 现状西单大街以灵境胡同为界，往南已经实现规划，往北尚未是想规划。站位周边为商业区及住宅区，主要商业设施有西单商城、西单赛特商城等，该地区有部分居住小区如灵境小区、盛华园等。2.2.1.2 总平面布置灵境胡同站为双层岛式站台车站，设置在西单北大街下，灵境胡同路口北侧，车站中心里程为K9+678.792,为双层岛式车站。总长188.4 m，总宽度20.7 m。车站在西单北大街的东西两侧各设置两个出入口，3号出入口与规划12号线相换乘，另外在站厅层付费区内设置通道与12号线付费区内相通换乘，两个风亭分别设在西单北大街的东西两侧。2.2.1.3 外部边界条件及协调情况本车站附近的主要干道西单北大街两侧商业脸房、平房及开发规划用地，需拆迁改造，对本站主体及附属建筑、地上建筑基本无影响。2.2.2车站规模2.2.2.1车站客流量本车站客流根据北京地铁四号线工程可行性研究报告提供的客流资料确定，考虑灵境胡同站为乙级站，超高峰系数取1.3。表2-2 2032年早高峰小时客流表 站名上 行下 行超高峰系数上车下车上车下车灵境胡同31961970160445021.3远期设计客流量：(3196+1970+1604+4502)1.3=14654(人小时)远期上车设计客流量：(3196+1604)1.3=6240(人小时)远期下车设计客流量：(1970+4502)1.3=8414(人小时)表2-3 2032年高峰小时换乘客流表 站名上 行下 行超高峰系数上车下车上车下车灵境胡同22371379112327011.3远期换乘设计客流量：(2237+1379+1123+2710)1.3=9672(人小时)远期换乘上车设计客流量：(2237+1123)1.3=4368(人小时)远期换乘下车设计客流量：(1379+2701)1.3=5304(人小时)2.2.2.2 车站站台宽度及形式根据本站客流资料分析，综合考虑车站的实用性、经济性、站址环境，并结合北京市未来发展规划，采用岛式站台，取远期高峰系数为1.3进行站台的宽度计算。岛式站台宽度 (2-1) 式中：n横向柱数；Z横向柱宽，单位m；T每组人行梯与自动扶梯宽度之和（m）； 根据计算及要求，站台宽度采用12 m。2.2.2.3 车站外包尺寸车站主体结构外包尺寸为188.420.712.8米。2.2.2.4 车站埋深车站中心里程处覆土厚度为5.25米。2.2.2.5 车站布置内容及面积详见表2-3。2.2.3 车站建筑布置车站为双层岛式站台车站，站厅层位于地下一层，站台层位于地下二层。2.2.3.1 站厅层 站厅层由两部分组成，中间部分为公共区，南北两端为设备管理用房区。公共区由栏杆及进出站闸机分隔成两部分，中部为付费区，设有站厅层通往站台层的2台自动扶梯和2部楼梯；付费区西侧为非付费区的连接通道，南端非付费区设有供残疾人使用的电梯。站厅层的主要管理设备用房设在北端，主要有车站控制室、交接班室、票务室、通信设备室、信号设备室、环控电控室、环控机房等用房；南端则布置部分环控机房、冷冻机房、气瓶间和消防泵房以及信号工区等用房。2.2.3.2 站台层站台层位于地下二层，12m宽岛式站台，有效站台长度为120m。站台层设2部上行自动扶梯和2部楼梯至站厅层，站台层北端设备区设有一部供车站工作人员使用的楼梯，通往站厅层，以方便使用和疏散。由站厅到站台的残疾人电梯设在有效站台的南端。站台层的南北两端为设备区，南端设有照明配电、降压变电所、环控小室等用房；北端设有公共厕所、照明配电、污水泵房、废水泵房、环控小室等用房。2.2.3.3 出入口通道车站设置4个出入口及人形通道，每个出入口各设一部上行扶梯及一部楼梯，残疾人垂直电梯设在3号通道内，1、2号通道为明挖通道，3、4号通道为暗挖通道。表2-3 车站设备与管理用房表 功能序号名称使用面积（m2）生产办公用房1信号工区办公室27.12公共安全室15.03交接班室25.04值班休息室30.55公务室12.9生活辅助用房1女更室10.02男更室10.03信号工区女休息15.24信号工区男休息15.95信号工区材料设备品库17.86车站用品库9.17女厕+男厕25.0+28.88清扫工具间14.2/11.29茶水间11.210盥洗间17.61综合控制室44.32通信设备室57.83通信电源室18.74信号设备室79.95信号电源室14.16商用通信设备室57.87AFC电源室10.08AFC票务室10.09人防信号室14.610信号电缆引入室14.611通信电缆引入室14.112气瓶间23/27.813环控电控间30.4/39.714消防泵房34.815空调通风用房85016电缆间5.12/6.1217配电照明室15225218降压变电所262.319污水泵房38.320废水泵房25.12.2.3.4 风亭、冷却塔车站风亭设置在车站的东南和西北方向，分别设4个进、排风口。车站设有南北来年各个风道，分别为暗挖、明挖风道。冷却塔设置在车站一号风亭附近。风亭及冷却塔与周围建筑物的间距均满足防火要求。 2.2.4 无障碍设计本站按照无障碍设计规范规定考虑了无障碍设计，站厅至站台设置一部供残疾人使用的直升电梯；3号出入口处设置供残疾人使用的电梯；站厅及站台设盲人诱导线。2.2.4.1 电梯及轮椅牵引机站厅至站台设2部楼梯（下行），站台至站厅设2部自动扶梯（上行），各出入口通道分别设楼梯及上行自动扶梯各一部。2.2.4.2 自动售票机站厅设有检票机14台，4台自动售票机，4台半自动售票机，2台自动充值机。2.2.5 防灾、安全措施及人防工程2.2.5.1 防火、防烟分区除公共区外，防火分区面积小于1500m2。每个分区之间采用防火墙分隔，防火墙的门采用甲级防火门，开启方向为疏散方向。每个防烟分区面积小于750m2。在设备管理用房区，采用隔墙到顶的形式分隔。在公共区，采用吊顶上方设挡烟板分隔，楼、扶梯口和通道口设置挡烟垂幕。车站共分为3个防火分区。站厅层的南、北端设备管理用房区各为一个防火分区，站厅层公共区及站台层为一个防火分区。2.2.5.2 紧急疏散车站站台至站厅的楼扶梯数量和宽度应满足在远期高峰小时客流量时发生火灾的情况下，6min内将一列车乘客和站台上候车的乘客及工作人员疏散完毕。2.2.5.3 防洪(涝)措施出入口防淹平台高度应比附近规划地面和车站防淹高程高出150 mm到450 mm，落水坡向街道，落水坡度不小于1%，长度2.7 m；楼梯休息平台应坡向楼梯下行方向，落水坡度不小于1%。2.2.5.4 物业开发及综合利用经有关部门协调，本车站地上建筑出入口、风亭几经修改，由各开发物业单位配合为其具体位置做了规划预留。2.2.6 建筑装修2.2.6.1装修设计原则实用、经济、美观、明快，并能充分体现安全、快捷、舒适的交通建筑特点；尽量少采用进口或高档装修材料，因地制宜地同本地区建材发展条件相适应；装修材料必须耐用、易清洁、美观、防水、防腐蚀、安装维修方便；地下车站的地面附属建筑与地面环境相适应，具有一定的个性特征及识别性。具有足够的照度，给乘客一明快、舒适的感觉。2.2.6.2 装修设计思想地铁车站作为快捷高效的交通建筑，应体现简洁、明快的特点。车站内外装修以实用、经济、美观、简捷，创造安全、舒适的地下空间环境和具有表现力的车站地面建筑为设计原则。在装修风格上与整体风格相协调又具有识别性，力求简洁、明快，具有时代感且能体现城市建设面貌。车站室内宜采用不同的艺术手法，结合不同的装饰材料、色泽、纹理等以达到扩大空间，减轻人们在地下空间的压抑感、沉闷感。车站装修所选用的材料应具有防潮、防腐、防滑、耐久、无毒、无异味、不燃、防静电吸尘、易于施工、维修、清洁等性能。设计应从地面、墙面、天花板三处着手。车站公共区以冷色调为基础，局部辅以暖色，出入口应以较鲜艳的色彩加以装饰，起疏散指示作用；车站综合控制室、站长室、通信机械室、信号机械室作防静电架空地板；蓄电池室应做防腐处理。第3章 车站主体结构设计3.1概述北京灵境胡同地下车站是北京地铁4号线上的一个一般站，结构形式采用双层三跨岛式站台结构。此种结构形式是地铁车站设计中常用的结构形式，结构简单，受力明确，施工经验丰富，便于在北京这样的地层中采用明挖法施工，保证施工质量。在结构设计时，框架结点视为刚结，在外力作用下结构是高次超静定的浅埋地下建筑结构，承受垂直地层压力、侧向水土压力及地面车辆荷载，此结构的荷载传递情况比较清晰，即是地面上的超载和覆土荷载作用在顶板上，加上顶板自重荷载通过顶梁传到侧墙和柱子，中板上作用有设备荷载和人群荷载加上中板的自重荷载后通过中梁和柱子传递到底梁以及底板上（底梁为倒梁），最后作用在持力层上面。3.2 地质情况3.2.1 地质概括北京地区地层除缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统、二叠系和白垩系上统外，其余地层均有出露。第四系为一套冲洪积成因的松散沉积物，地面以下为人工填土，其下为第四纪全新冲洪积地层，厚度约为12 m，以下为晚更新世冲洪积地层。剖面上沉积韵律分布比较明显。基岩埋深即为第四系覆盖层厚度，约为50 m70 m。本站初勘阶段（II阶）岩土工程勘察设计参数建议值见表3-1。3.2.2 水文地质北京平原地区地下水类型按地下水的赋存条件为第四纪松散岩类孔隙水，按水力性质又分为上层滞水，潜水和承压水。上层滞水主要含水层为人工填土层层、粉土层，局部为粉细沙3层。主要接受大气降水、绿地灌溉和自来水、雨水、污水等地下管线的垂直 渗漏补给。潜水含水层在不同地段分别为圆砾卵石5层、粉土2层、卵石圆砾层和粉土2层。含水层岩性的分布主要受北京平原区埋藏古河道控制。承压水含水层为粉土2层、卵石圆砾层、中粗砂1层、粉细砂2层、卵石圆砾层及以下粗粒涂层，其中夹有若干层粉质粘土隔水层。拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土中的钢筋具弱腐蚀性，在长期浸水条件下对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。表3-1 初勘阶段岩土工程勘察设计参数建议值表 地 层 代 号岩土名称天然密度天然含水量孔隙比粘聚力内摩擦角计算摩擦角压缩系数压缩 模量变形 模量基床系数（Mpa/m）渗 透 系 数承载力特征值weca0.10.2ESE0垂直水平Kfak(g/cm3)(%)(kPa)()()(MPa-1)(MPa)(MPa)KvKh(m/d)(kPa)（1-1）素填土1.9025.00.800258.00.503.5100（3-1）粉土1.951530.06.012101.0110（4-3）粉细砂1.9020.0287.0121014.090（2-5）卵石圆砾2.2536.03838.030.0403820.0600（4-2）粉土2.01513.46.012101.0110（7-1）圆砾卵石2336.03838.030.0403820.06003.3荷载计算3.3.1主要结构尺寸拟定及典型断面图根据车站的规模、站台型式，本站主体结构为双层双跨现浇钢筋混凝土框架结构型式。根据车站结构型式、荷载大小、使用功能及地质情况和施工工艺，经计算拟定各部位构件尺寸如下：表3-2 构件截面尺寸表（单位：mm） 构件分类构件名称标准段板顶板800中板400底板900墙内衬墙600梁（主要纵梁）顶纵梁10001800中纵梁10001100底纵梁10002300柱地下一层800800地下二层8008003.3.2计算模式的比选其他抗浮措施(如锚桩、锚杆)，增加了施工难度及工程投资。根据围护结构和内衬的不同连接形式可以拟定以下四种组合结构模式：1.单一墙结构（协调变形法）围护结构与内衬之间采取一定的构造措施，使结构顶、底板与围护结构内衬节点刚性连接，同时围护结构与内衬之间配置构造拉筋。这种组合结构两者之间能传递拉力和压力及一定的剪力，节点处同时可传递弯矩。从变形条件来看，排桩与内衬各点位移协调一致。在构造上采取一定的措施，确保围护结构与板的节点为刚接，其余部分亦能协调变形，使相对刚度较大的围护结构充分发挥作用，承受较多的外部荷截。由于内衬内力较小，配筋较少，在满足结构抗渗要求的前提下，可适当减薄内衬厚度。由于可利用围护结构侧摩阻力，故抗浮易于满足。但因围护结构施工时难以作到完全不渗水，仅依靠内衬自防水，惟恐难以保证。2.重合墙结构（压杆法）围护结构与内衬靠在一起但不连接，中间夹防水层，两者之间能传递压力而不能传递拉力、剪力和弯矩。从变形条件来看，围护结构与内衬除压力点水平位移协调外，其他各点位移均不协调，因为围护结构与内衬可能脱离。围护结构与内衬之间设置防水层，两者之间靠在一起，相互不连接，仅能传递压力，变形相互不协调。由于防水层的设置，各层板无法与围护结构相连接。使用期间板上竖向荷载通过节点只能传递给内衬，当内衬厚度小于板的厚度时，致使板的跨中弯矩及中间支座弯矩增加，内衬配筋也相应增大。防水层设置可以减少围护结构对内衬的约束，对抗裂有利，并形成双重防水防线。但在围护结构内侧做防水层，必须清洗干净围护结构面，挂防水卷材。工序多，施工较复杂。在绑扎内衬钢筋及灌注混凝土时，很难保证防水层不受损伤，因而也降低了防水层的效果。 由于内衬与围护结构之间设置防水层，仅靠各层板及内衬自重抗浮是不能满足要求的。在地质条件较好的车站，可以考虑采取倒滤层措施，地质条件较差及含砂地层，则不得不采取3.复合墙结构（共同变形法）围护结构与内衬之间通过全面凿毛或设置足够的连接筋，使之形成叠合墙。两者之间能承受叠合面上产生的三向应力。从变形条件看，因围护结构与内衬叠合成一个整体结构，故变形完全协调一致。其叠合墙厚为两者厚度之和。围护结构与内衬，共同承受的构造上除保证围护结构与各层板处刚接外，尚应满足围护结构与内衬之间抗剪强度的要求，围护结构的内侧必须全部凿毛处理。叠合结构内衬施工较困难，内衬受围护结构的约束大，容易产生开裂。4.密贴式结构（拉压杆法）围护结构与内衬紧贴在一起，两者之间设置一定的构造拉筋，使之能承受拉力。这种组合结构围护结构内衬能传递拉力和压力，但不考虑传递剪力和弯矩。围护结构和内衬各点的水平位移协调，而竖向位移不协调。在围护结构与内衬之间配置一定的连接筋，使之在水平位移上相互协调。但由于各层板与围护结构之间无可靠的连接，故受力情况叠合墙模式无根本性的改变，内衬配筋量大，设计厚度无法减薄。3.3.3车站模型、荷载说明与计算简图3.3.3.1 车站模型简介1. 模型选择计算地铁车站结构内力时，有多种计算模型可以应用，这要根据地下工程所处环境和所需要的计算结果类型等多方面因素综合考虑。目前用于地下结构计算的模型主要有两种：即荷载结构模型和地层结构模型。荷载结构模型是把支护结构和周围围岩分割开来，把围岩作为给定荷载，支护结构作为承载结构，即荷载结构模型。围岩的承载能力既考虑在给定荷载中，也考虑在支护结构和围岩之间的相互作用上（以约束抗力形式出现），方法概念清晰，计算简单。地层结构模型是把结构和围岩视为一体，作为共同的承载体系即相互作用模式或围岩结构模型， 它是目前在隧道设计中力求采用的设计方法，因为它能比较准确模拟地层和结构，还能够准确的模拟开挖过程。但难点在于地层物理力学参数的选择。2. 车站结构建模说明和工具(1）标准段主体结构为两柱三跨钢筋混凝土结构。(2）结构计算采用“荷载-结构”模式，借助于美国ANSYS公司编制的大型有限元结构计算程序ANSYS11.0进行计算分析。3.本设计取两种工况，根据相关规范选取荷载“基本组合”和“标准组合”两种情况进行受力分析。.基本组合：覆土荷载(1.35)+地面超载(1.35)+侧向水土压力(1.35)+结构自重(1.35)+楼层设备荷载(1.35)+楼层人群荷载(1.4)+底板水压力(1.35).标准组合：覆土荷载(1.0)+地面超载(1.0)+侧向水土压力(1.0)+结构自重(1.0)+楼层设备荷载(1.0)+楼层人群荷载(1.0)+底板水压力(1.0)4. 主要计算参数第i层土的天然重度i，见表3-1。地面超载20kN/m3。土的侧压力系数根据结构受力特点，取为各土层的静止侧压力系数。5. 计算方法侧向土压力按静止土压力计算，计算竖向土压力时，不透水的粘土采用水土合算，其余土层采用水土分算。围护、主体结构荷载分配原则：侧向土压力按桩和侧墙的刚度比进行分配，水压力全部作用在侧墙上.6. 结构各部分模型情况，如表3-3所示。表3-3 结构各部分模型情况 名称单元形式混凝土强度纵向宽度厚度标准(m)m顶板beam3C3010.8中板beam3C3010.4底板beam3C3010.8侧墙beam3C3010.7底柱Link10C4010.8弹簧combin1413.3.3.2 主要技术参数1.结构自重：钢筋混凝土结构构件容重=25 kN/m3, 混凝土结构构件容重=25 kN/m3。2.地层压力（1）竖向压力按计算截面以上全部土柱重量作为垂直荷载，覆土容重18 kN/m3。（2）水平压力有地下水时侧压力的计算有两种方法第一种方法，对于砂性土可采用水压力与土压力分开计算，然后叠加 （3-1）式中 计算点处的侧压力；计算点处的土的侧压力系数；计算点处地下水位的高度；水的侧压力系数，一般取为1；水的容重，一般；各层的围岩容重，地下水位以上的土体，采用天然容重r及对应的侧压力系数，地下水位以下的土采用有效容重及对应的侧压力系数计算土压力其中土的有效容重为第二种方法，对于粘性土，土中的水大多为结合水，此时将水压力视为土压力的一部分与土压力一起计算 （3-2） 式中各符号的含义同前。（3） 地基反力在计算中以弹簧模拟地基反力。3.设备荷载设备区按8 kN/m2计算（超过时按实际取值）。4.地面超载： 地面超载按20 kN/m2计算。5.地铁车辆荷载：在此模型中机车车辆荷载对结构稳定，受力等有利，而且机车车辆不是经常都有的，不计此荷载对结构计算偏于安全。6.站内人群荷载：站台、站厅、楼梯、车站管理人员用房等部位的人群荷载按4 kN/m2计。7.荷载组合：荷载分项系数：永久荷载取1.35或1.20，抗浮验算时取0.9；活载分项系数，当荷载大于4 kPa时取1.3，一般取1.4。各工况荷载分项系数见表3-4。3.3.4结构构件的内力经ANSYS软件进行有限元分析所得到的结构的内力见表3-5。3.3.5结构配筋计算1. 车站的顶板的配筋计算 首先选取负弯矩最大截面即顶板中部外侧受拉截面作为配筋计算截面。截面尺寸计算长度,弯矩设计值，轴力设计值,混凝土等级,采用级钢筋(）表3-4 荷载组合分项系数表 荷载类型荷载分类适用阶段组合分项系数永久荷载作用于顶板的垂直土压力使用阶段1.35侧向土压力分布施工阶段作用于桩使用阶段水土分算，分别作用于桩和衬墙1.35侧向静水压力分布1.35作用于底板的水浮力使用阶段1.35结构自重（顶板、中板、地板、衬墙等）使用阶段1.0(1.35顶板)设备重量使用阶段1.35道床重量使用阶段1.0可变荷载地面车辆荷载使用阶段1.3地面车辆引起的侧向土压使用阶段1.3地面超载引起的侧向土压使用阶段1.3顶板施工荷载施工阶段1.4中板人群活载使用阶段1.4底板人群活载使用阶段1.4底板施工荷载施工阶段1.4偶然荷载地震荷载使用阶段1.0人防荷载使用阶段1.0 表3-5 标准断面结构内力构件弯矩（kNm）轴力(kN)尺寸mm顶板上缘733.94256.041000800顶板下缘562.94256.041000800中板上缘156.06566.111000400中板下缘84.30566.111000400底板上缘802.14508.321000900底板下缘356.20508.321000900侧墙迎土面609.82966.001000600侧墙背土面257.70966.001000600中 柱1714.601000800求偏心矩 （3-3）故不考虑附加偏心矩，此时初始偏心矩为求偏心距增大系数，所以偏心矩增大系数应该修正计算偏心受压性质对截面曲率的修正系数1= （3-4）所以取，,所以构件长细比对截面曲率影响的系数则偏心矩增大系数 （3-5） 判断大小偏心计算偏心距 （3-6）所以属于大偏心受压构件求受压区钢筋面积AS， （3-7）取（充分发挥混凝土作用，使用钢量最少）则受压区钢筋面积（3-8） 取选用620()求受拉钢筋面积As受压区高度 （3-9）则受拉区钢筋面积 （3-10）-轴向力作用点至受压钢筋合力点的距离所以选用受拉钢筋1232（） （3-11）（3-12）所以非超筋 所以非少筋 裂缝宽度验算根据混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）当时需验算裂缝宽度。所以使用阶段的轴向压力偏心矩增大系数轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离 （3-13）纵向受拉钢筋合力点至截面受压合力点的距离 （3-13）按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 （3-14）按荷载效应的标准组合计算的轴向力钢筋混凝土构件受拉区纵向钢筋的应力 （3-15）裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 （3-16）最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离受拉区纵向钢筋的等效直径所以最大裂缝宽度 （3-17） 所以裂缝满足要求。（2）其次选取正弯矩最大截面即顶板中跨部内侧受拉截面作为配筋计算截面。截面尺寸计算长度弯矩设计值，轴力设计值,混凝土等级,采用级钢筋()。求偏心矩故不考虑附加偏心矩，此时初始偏心矩为求偏心距增大系数，所以偏心矩增大系数应该修正计算偏心受压性质对截面曲率的修正系数1=所以取，,所以构件长细比对截面曲率影响的系数则偏心矩增大系数判断大小偏心计算偏心距所以属于大偏心受压构件求受压区钢筋面积AS，取则受压区钢筋面积 取选用620()求受拉钢筋面积As受压区高度则受拉区钢筋面积式中 轴向力作用点至受压区钢筋合力点的距离所以选用受拉钢筋1428（）所以非超筋所以非少筋裂缝宽度验算根据混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）当时需验算裂缝宽度。所以使用阶段的轴向压力偏心矩增大系数轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离纵向受拉钢筋合力点至截面受压合力点的距离按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率按荷载效应的标准组合计算的轴向力钢筋混凝土构件受拉区纵向钢筋的应力裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离受拉区纵向钢筋的等效直径所以最大裂缝宽度 所以裂缝满足要求。2. 车站的中板的配筋计算选取负弯矩最大截面即中板边部上侧受拉截面作为配筋计算截面。截面尺寸计算长度弯矩设计值，轴力设计值,混凝土等级,采用级钢筋()。求偏心矩故不考虑附加偏心矩，；这时初始偏心矩为求偏心距增大系数，所以偏心矩增大系数应该修正计算偏心受压性质对截面曲率的修正系数1=所以取，,所以构件长细比对截面曲率影响的系数，则偏心矩增大系数=1.35判断大小偏心计算偏心距所以属于大偏心受压构件求受压区钢筋面积AS，取则受压区钢筋面积 取选用520()求受拉钢筋面积As受压区高度则受拉区钢筋面积式中 轴向力作用点至受压区钢筋合力点的距离所以选用受拉钢筋828（）所以非超筋所以非少筋裂缝宽度验算根据混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）当时需验算裂缝宽度。所以使用阶段的轴向压力偏心矩增大系数.13轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离纵向受拉钢筋合力点至截面受压合力点的距离按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率按荷载效应的标准组合计算的轴向力钢筋混凝土构件受拉区纵向钢筋的应力裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离受拉区纵向钢筋的等效直径所以最大裂缝宽度 所以裂缝满足要求。3. 车站的底板的配筋计算（1）首先选取负弯矩最大截面即底板左跨中部上侧受拉截面作为配筋计算截面截面尺寸计算长度弯矩设计值，轴力设计值,混凝土等级,采用级钢筋()。求偏心矩故不考虑附加偏心矩，所以初始偏心矩求偏心距增大系数，所以偏心矩增大系数应该修正计算偏心受压性质对截面曲率的修正系数1=所以取,所以构件长细比对截面曲率影响的系数，则偏心矩增大系数=1.03判断大小偏心计算偏心距所以属于大偏心受压构件求受压区钢筋面积AS，取则受压区钢筋面积 取选用620()求受拉