东陵路地铁站结构及施工组织设计.doc

前言 随着我国迅速发展城市化进度日益加快，出现了许多大城市和超大城市，随之而增加的人口和私人轿车，致使交通负荷增加，交通阻塞，行车速度缓慢。由于地铁有节省土地、减小噪音、节约能源、减少污染，速度快、车次多、客运量大，安全、准点、舒适等优点。所以在整个交通运输系统中最佳者莫过于地铁了。地铁用于解决大城市交通的重要途径已经为世界各国建设专家所共识。地铁的出现也会使地铁沿线的经济迅速发展。中国正处于急速发展的时机，一个国家和民族的形象代表一个国家的竞争力。车站是地铁系统中一个很重要的组成部分，地铁乘客乘坐地铁必须经过车站，它与乘客的关系极为密切；同时它又集中设置了地铁运营中很大一部分技术设备和运营管理系统，因此，它对保证地铁安全运行起着很关键的作用。所以车站位置的选择、环境条件的好坏、设计的合理与否，都会直接影响地铁的社会效益、环境效益和经济效益，影响到城市规划和城市景观。本设计是根据沈阳东陵路地质勘查资料为依据，进行地铁车站结构设计和施工组织设计。以我国最新颁布的技术标准和规范为依据，最大程度的反应了地下建筑工程施工技术的科学技术成果。应用成熟的理论和方法，与实际情况相结合，借鉴已有的工程实例，把每一项工程都力争做到最好。本设计共分五章，第一章为工程概况，介绍东陵路站的地质情况、设计标准依据及条件。第二章为基坑围护设计。第三章为主体计算，包括梁、板及柱的内力计算及配筋情况。第四章为施工组织设计，在本论文中比较重要，它能综合的反应这个工程的施工情况和施工水平。第五章为工程概算，对施工工程是必不可少的。循序渐进的对地铁车站进行了结构设计和施工组织设计。由于本人资料有限，对施工场地了解的不足，对地铁车站施工的经验匮乏，在本次设计中难免有错误或不当之处，希望读者能谅解，同时恳请读者批评指正，以便我可以修改完善。1 概述1.1 工程概况东陵路地铁车站设计为双层三跨岛式车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。车站里程K16+100.0m，车站长度174.4m，标准段净宽20.0m，底板埋深17m，有效站台宽度12m，车站主体结构总长140.05m。采用明挖法施工，大体施工程序分为四部分：围护结构施工、内部土方开挖、工程结构和管线恢复及覆土。围护结构选用钻孔灌注桩，内部土方开挖根据东陵路的土质采用分层、分块，内部结构的施工由下至上分步施工，最后施工防水层和上部覆土。1.2 工程地质概况沈阳市位于辽河平原中部，在东经122度25分9秒至123度48分24秒，北纬41度11分51秒至43度2分13秒之间。全市低山丘陵的面积为1020平方公里，占全市总面积的12%。山前冲洪积倾斜平原分布于东部山区的西坡，向西南渐拓。东部为辽东丘陵山地，北部为辽北丘陵，地势向西、南逐渐开阔平展，由山前冲洪积过渡为大片冲积平原。地势东、北高，西、南低，其高程一般在4060米之间。浑河自东部山区流向西部平原的出口处，将大量的碎屑物沉积下来，在宏观上形成东窄西宽、东高西低如同扇面状的浑河冲洪积扇。地貌成因类型属河流侵蚀堆积地貌。微观形态为低漫滩、高漫滩、浑河新扇、浑河老扇。沈阳属温带半湿润大陆性气候，全年气温在-29-36之间，平均气温8.3，全年降水量500毫米，全年无霜期183天。受季风影响，降水集中，温差较大，四季分明。春秋两季气温变化迅速，持续时间短：春季多风，秋季晴朗。东陵区地势东部较高，属低山丘陵地形;西部较低，属平原地形。地铁沿线地层上部为第四系全新统人工堆积层和沉积层,一般为粘性土、粉土、中砂、粗砂、砾砂和圆砾土;下覆第三系砂砾岩,局部地段部分地层缺失。地层土质概述根据钻探揭示，本工点勘察深度范围内的地层结构由第四系全新统人工填筑层、第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层、第四系全新统浑河新扇冲洪积层、第四系上更新统浑河老扇冲洪积层组成。 人工填土层杂填土：灰、灰黄色，由碎石、砖块、砼块、粘性土等组成。层厚3.409.80m，层底埋深3.409.80m。场地钻孔均有揭露。粉土填土层：褐色黄褐色，稍密，稍湿湿，含砖渣、灰渣、水泥块、树根等，局部为粉质粘土填土； 第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层1）粉质粘土：黄褐色，含氧化铁结核，可塑，摇振反应中等，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该层分布不连续，最大厚度2.40m，层底埋深2.703.00m，层底标高41.3143.18m。2）中、粗砂：黄褐色，石英长石质，混粒结构，含少量圆砾，充填少量粘性土，局部含粘性土薄夹层，稍湿湿，水下饱和，稍密中密，部分地段密实。该层以中砂为主，分布不连续，主要分布于线路CK15+025mCK15+239m部位，最大厚度5.70m，层底埋深4.007.80m，层底标高37.0141.64m。 3）砾砂：黄褐色，石英长石质，混粒结构，含大于2mm颗粒约占总重的30-40%，钻探过程中所见最大粒径60mm。该层局部层位为圆砾或粗砂，含粘性土薄夹层，湿饱和，中密密实。该层分布连续，层厚1.0012.70m，层底埋深5.2018.70m，层底标高25.7042.31m。4）圆砾：主要由结晶岩等组成，亚圆形，坚硬，一般粒径220mm，含大于20mm颗粒约占总重的20%左右，钻探过程中所见最大粒径90mm。饱和，中密密实。该层分布不连续，平面上主要分布于线路CK15+025mCK15+290m部位，最大厚度3.70m，层底埋深13.1017.60m，层底标高26.6032.54m。 第四系全新统浑河新扇冲洪积层1）粉质粘土：黄褐色，含氧化铁结核，可塑，摇振反应中等，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该层分布不连续，平面上主要分布于线路CK16+203mCK16+463m部位，最大厚度3.60m，层底埋深6.007.00m，层底标高42.8044.47m。2）粉、细砂：黄褐色，石英长石质，均粒结构，充填少量粘性土，局部含粘性土薄夹层，稍湿，稍密中密。在垂向上41.4242.00m以粉砂为主，42.0043.84m以细砂为主，该层分布不连续，平面上主要分布于线路CK15+885mCK16+109m部位，最大厚度2.30m，层底埋深5.505.80m，层底标高41.4243.84m。 3）中、粗砂：黄褐色，石英长石质，混粒结构，含少量圆砾，充填少量粘性土，局部含粘性土薄夹层，稍湿湿，水下饱和，稍密中密，部分地段密实。在垂向上31.4436.00m以中砂为主，36.0042.31m以粗砂为主，该层分布连续，层厚1.202.80 m。层底埋深5.2014.20m，层底标高31.4442.31m。 4）砾砂：黄褐色，石英长石质，混粒结构，含大于20mm颗粒约占总重的25%左右，钻探过程中所见最大粒径80mm。该层局部层位为圆砾或粗砂，含粘性土薄夹层，湿饱和，中密密实。该层分布连续，层厚3.0021.00m，层底埋深2.5028.50m，层底标高17.6737.22m。5）圆砾：主要由结晶岩等组成，亚圆形，坚硬，一般粒径220mm，含大于20mm颗粒约占总重的30%左右，钻探过程中所见最大粒径90mm。饱和，中密密实。该层分布连续，厚度1.4013.80m，层底埋深15.0025.80m，层底标高22.8932.61m。 第四系上更新统浑河老扇冲洪积层1）粉质粘土：黄褐色，含氧化铁结核，可塑，摇振反应中等，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该层分布不连续，仅在ZX-1051、ZX-1057见到，最大厚度3.50m，层底埋深29.5032.00m，层底标高14.3218.01m。 2）中、粗砂：黄褐色，石英长石质，混粒结构，充填少量粘性土，局部含粘性土薄夹层，饱和，稍密中密，部分地段密实。该层分布不连续，仅在ZX-1048见到，厚度1.50m，层底埋深32.50m，层底标高13.33m。 3）砾砂：黄褐色，石英长石质，混粒结构，含大于20mm颗粒约占总重的30%左右，部分卵石已风化，钻探过程中所见最大粒径80mm。该层局部层位为圆砾或粗砂，含粘性土薄夹层，饱和，中密密实。该层分布连续，大部分勘探孔未穿透该层，层顶埋深19.8032.50m，层顶标高13.3328.29m。4）圆砾：主要由结晶岩等组成，亚圆形，坚硬，部分卵石已风化，一般粒径220mm，含大于20mm颗粒约占总重的35%，钻探过程中所见最大粒径110mm。饱和，中密密实。该层分布不连续，平面上主要分布于CK15+519mCK15+016m，钻探时部分勘探孔未穿透该层。表1-1本工程地层主要物理力学指标名称物理力学性质容度(g/cm3)静侧压力系数抗剪强度压缩模量Es(MPa)基床系数Ks（MPa/m）地基承载力(kPa)渗透系数cm/sC(kPa)()垂直水平KvKh人工填土层粉土填土1.9627127.1杂填土020第四系冲积层粉质粘土1.90.456.07201100.0001720.00379细砂0.3502825252500.005圆砾-砾砂0.3004035403500.12淤泥粘土1.940.56209.335.8625301500.000028中砂-粗砂0.300353530352700.03卵石-圆砾0.2504250605000.13第四系洪积层粉质粘土2.070.403116.511.225302000.000116粉土2.070.3522.6723.712.883021.032000.00029粉砂-细砂0.300353530302500.005中砂-粗砂0.250364030353000.04第四系沉积层粉土2.070.3626.223.315.536.12200.00029粉质粘土1.940.56209.335.8625301500.000028粉砂-细砂0.300282525302500.005中砂-粗砂0.300353530352700.03圆砾0.2804245503500.12卵石-圆砾0.2504250605000.13细砂-中砂50350卵石-圆砾800第三系砂砾岩2.010.3030.8913.911.1848.32000.0003270.00214注：本表是根据招标文件提供的“地质资料”整理而成，括号内为参考值。1.3水文地质概况沈阳市从北至南横贯浑河冲洪积扇，在地貌上属浑河冲洪积扇。主要含水层位于冲洪积扇上部，岩性以砾砂、圆砾为主。冲洪积扇首部（市区东部）颗粒较大，向西沉积颗粒逐渐变细，至市区西部（冲洪积扇尾部）含水层中粘性土夹层逐渐增多，含水层由单层结构渐变为双层结构、多层结构。扇地地下水的赋存条件与古地貌、地层结构、岩土孔隙度和水理性质等因素密切相关，不同砂体赋存地下水的丰富程度有很大差别。整个浑河扇地蕴藏着丰富的孔隙承压水、潜水。潜水：承受大气压力，受气候条件影响，季节性变化明显，春、夏多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降，水温随季节而有规律的变化，易受污染。潜水的补给来源主要有：大气降水、地表水、深层地下水及凝结水。大气降水是补给潜水的主要来源。要有效的掌握潜水动态变化规律，合理利用地下水，防止地下水可能对工程带来的危害。 承压水：属潜水，补给靠大气降水。是充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水由于顶部有隔水层，它的补给区小于分布区，动态变化不大，不容易受污染。它承受静水压力。在适宜的地形条件下，当钻孔打到含水层时，水便喷出地表，形成自喷水流，故又称自流水。地下水主要补给来源为浑河侧向补给及大气降水垂直入渗补给。主要排泄方式为迳流排泄和地下水的人工开采。地下水总体上沿含水层向下游迳流运移，即地下水流向总的方向是由东向西。但由于受人工开采地下水的影响，局部地下水流向会有所变化。本工程地铁底板埋深约1618m，处于第四系孔隙潜水含水层中，含水层渗透性好，地铁设计、施工及运营过程中需充分考虑地下水的影响。1.4 区域气象概况沈阳地区位于辽河平原，地势平坦，属温带季风型大陆性气候，四季分明。冬季严寒、干燥，夏季湿热、多雨，春秋两季气温变化迅速，春季多风，秋季晴朗。气温：全年气温变化范围在-2936之间，年平均气温8，极端气温最高35.2，最低-30.6。降水量：多年平均降水量在628毫米，由北向南递增。降水量在年内分配很不均匀，夏季受东南季风影响，降水集中，历年暴雨多发生在7、8两月，占全年总降水量的47%左右。尤以7月下旬、8月上旬为最大，历史上的大洪水基本上都发生在此期间。产生大暴雨的天气系统根据其发生的频次顺序为华北气旋、低压冷锋、台风、高空槽等。一次暴雨常集中在三天，并具有雨量大、强度高、面积广等特点。气候性降水周期决定河流水位的涨落周期，一次单峰洪水过程多集中在7天。蒸发量：多年平均蒸发量为1444.9 mm；湿度：多年平均相对湿度为63%；风速：多年平均风速为3.1m/s，多年平均最大风速为29.7m/s，其风向为SW；积雪：多年平均最大积雪为28cm；冻土：多年平均最大冻土深度为150cm左右。全年无霜期150-170天空气：资料显示沈阳市城区空气中杂质主要成分为：可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮和一氧化碳。2004年沈阳市城区环境空气中可吸入颗粒物年均值为0.137 mg/m3，最大日均值0.816 mg/m3；二氧化硫年均值为0.052 mg/m3，最大日均值0.606 mg/m3；二氧化氮年均值为0.035 mg/m3，最大日均值0.192 mg/m3；一氧化碳年均值浓度为2.10mg/m3，最大日均值6.78 mg/m3。1.5设计依据 (1)沈阳地铁一号线工程东陵路站前标段施工承包招标文件。(2)沈阳地铁一号线工程沈阳站前标段施工设计图。(3)招标答疑会议精神。(4)施工所涉及的施工技术、安全、质量验收等方面的国家、铁道部及沈阳市建委等制定的规范、标准和法规文件等。(5)现场踏勘调查所了解的有关情况和通过调查掌握的有关资料及信息。(6)类似工程施工经验及我单位设备、物资资源和经济技术实力等综合施工能力。2 基坑围护设计2.1基坑围护结构尺寸拟定东陵路站采用明挖法施工。地铁车站设计为双层三跨岛式车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。车站标准段净宽20.0m，底板埋深17m，有效站台宽度12m，周围多为单层砖房，在基坑附近17m范围内有雨水、污水等地下市政管线，依据沈阳地铁一号线工程初步设计技术要求，该基坑的变形控制保护等级为二级，即地面最大沉降量0.3H%=51mm，支护结构最大水平位移取0.4H%=68mm和50mm的较小值，即50mm。由于该站主体结构北侧距东陵路非机动车道南边10m，没有放坡的空间，且基坑开挖深度为17m左右，放坡开挖和土钉墙支护都不可行。钻孔灌注桩能够适应各种复杂的地层，但其对施工场地、施工机具的要求较低，且造价也相对较低。故采用钻孔灌注桩作为基坑的围护结构形式。钻孔灌注桩是采用排桩桩墙来挡土和防水,实现基坑的围护,具有较广的土层适用范围。该工法在北京、广州、深圳、沈阳等地铁工程中都有应用。基坑考虑到防水的施做，每侧外扩100mm。围护结构初拟参数为8001400钻孔灌注桩（C25）。内支撑采用600X10钢管。钢支撑的水平间距一般为4.2m，沿深度方向设三道撑，局部钢支撑大于25m支撑中部设临时钢立柱。2.2入土深度确定围护结构入土深度应满足抗滑动，抗倾覆和整体稳定性及基底土体抗隆起、抗管涌稳定性要求，还必须满足基坑控制变形的要求。基坑围护桩的入土深度综合考虑周围环境条件、地质和水文地质情况、基坑特点等因素，初步拟定为5.0m。2.3荷载与荷载组合1、结构设计所考虑的荷载主要有两种：永久荷载、可变荷载。 1）永久荷载：a. 结构自重按实际重量计算，混凝土容重为25KN/m3；b. 侧向压力按实际覆土深度、物理力学参数计算；c. 由于施工期间采取降水措施，围护结构计算时不考虑地下水的影响。2）可变荷载a. 路面车辆荷载按汽-超20KPa计算；b. 施工期间地面超载按20KPa计算（不与路面车辆荷载组合）；2、荷载组合设计考虑的基本荷载工况： 永久荷载+可变荷载荷载组合分项系数：永久荷载取1.35，可变荷载取1.4。2.4计算模型与计算简图围护桩和支撑在基坑开挖阶段，简化为平面问题计算。把围护结构视为侧向地基上的弹性地基梁，采用增量法模拟分步开挖过程中围护桩的受力状态进行计算。由于基坑施工采用降水方案，故仅采用圆弧滑动简单条分法对围护结构进行整体稳定性验算。基坑分步开挖共有7个工况，计算简图见图2-1、图2-2。图2-1 围护桩计算简图Fig. 2-1 fender post calculation diagram图2-2 围护桩计算简图Fig. 2-2 fender post calculation diagram2.5设计简化图2-3 土层分布简化图 Fig.2-3 Simplified map of soil distribution表2-1设计土层参数Fab.2-1 Design soil parameters k（kN/m3）k(kN/m2)k()层厚（m）杂填土180203粉质粘土1925184碎石砾砂19.5030102.6嵌固深度hd计算 =5.9kN/m2 （2-1） =19.1kN/m3 （2-2） =25.4 （2-3）土层粘聚力系数5：=0.018 （2-4）查表，规范的表6-68,嵌固深度系数：=0.35计算深度：=0.3517=5.95m （2-5）结构重要性系数：=1.1嵌固深度：=1.1=1.15.95=6.545m0.3= 5.1m （2-6）取=5.5m当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩，其嵌固深度设计值尚应按下式抗渗透稳定条件确定。图2-4抗渗透稳定计算简图Fig.2-4 Osmotic stability calculation diagram当基坑底的土质为砂土和碎石土、而且基坑内降排水且作用有渗透水压时，按抗渗透稳定条件进行验算。当按上述方法计算的嵌固深度设计值hd小于0.4h时，宜取0.4h。 hd1.200（hhwa）=1.201.1(1714.1)=3.828 （2-7）因为hd小于0.4h，所以hd=0.4h=0.417=6.8m 2.7水平荷载1对于碎石土和砂土：（1）当计算点位于地下水位以上时5 （2-8）（2）当计算点位于地下水位以下时 （2-9）式中 作用于深度zi处的竖向应力标准值；第i层土的主动土压力系数；第i层土的内摩擦角标准值；三轴试验（当有可靠经验时，可采用直接剪切试验）确定的第i层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值；计算点深度；计算参数，当h时，取；当h时，取h；基坑外侧地下水位深度；计算系数，当h时，取1；当h时，取零；水的重度。2.对于碎石土和砂土5： （2-10）当按上述公式计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零时，则取其值为零。 =tan2350=0.49 （2-11） =qKa1=200.49=9.8kN/ (2-12） =(q+r1z1)Ka1-=(20+183)0.49=36.26 kN/ （2-13） =tan2360=0.53 （2-14）=(q+r1z1)Ka2=(20+183)0.53-2250.73=38.9236.5=2.72 KN/ （2-15） =(q+r1z1+r2z2)Ka2 =(20183194)0.532250.73=15036.4=113.6 kN/ （2-16）因为zjh时，取mj =zj=7m =tan2300=0.33 （2-17）(z2hw2)(mjhw2) w2K3rw =(qr1z1r2z2)K3(z2hw2)(mjhw2) w2K3rw =（20183194）0.330(76.8)(76.8)10.339.8=49.51.31=50.81 kN/ （2-18）因为zjh时，取mj= h=9m(z2hw2)(mjhw2) w2K3rw=(qr1z1r2z2r3z3)K3(z3hw2)(mjhw2) w2K3rw=(20+183+194+19.510)0.33+0(12.66.8)(9-6.8)10.339.8=113.8549.73=163.58 kN/ （2-19）（1）对于砂土和碎石土 （2-20）式中 作用于基坑底面以下深度处的竖向应力标准值； 第i层土的被动土压力系数； （2-21）（2）对于粘性土及粉土： （2-22）作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值，可按下式计算： （2-23）式中 深度zj以上土的加权平均天然重度。=tan2600=3 （2-24） （2-25） =0=19.5130=48.5 kN/ （2-26）= =19.530(11)(1-3)9.8=48.5kN/ (2-27) = =19.53.630(3.61)(13)9.8=210.650.96=159.64 kN/ (2-28) 图2-5 水平荷载受力简图 Fig.2-5 Force diagram of horizontal load2.8 计算结果及分析基坑的主体稳定性安全系数K=1.95 1.40，满足整体稳定性要求，围护桩的入土深度确定为6.8m。围护结构最大水平位移出现在施做完底板拆除第三道横撑时，其位移值为21. 3mm50mm，满足要求。围护桩最大弯矩也是出现在拆除第三道横撑时，单桩最大弯矩为680.82KNm，全部纵向受力筋配筋率为1.76%。钢管横撑最大轴力为1922.76KN，经验算钢管横撑的强度承载力为3980KN1922.76KN，稳定承载力为2403KN1922.76KN。 因主体与1号出入口同时施工，在1号出入口通道范围内第一排钢支撑长度为28.85m，其最大挠度为79l/600=48，故加设临时立柱，立柱采用3005钢管。在主体基坑其他部位钢支撑最大长度为20.6m，其最大挠度为20.5l/800=25.7，故不加设临时立柱。 3主体计算3.1设计标准车站结构中永久构件（主体及附属结构各层楼板、侧墙、梁、柱及基础结构等）的安全等级为一级，相应的结构重要性系数取1.1；内部构件（站台板、楼梯等）安全等级为二级，相应的结构重要性系数取1.0。3.2 计算原理本次设计车站为闭合双层三跨框架结构，沿车站纵向结构断面与荷载分布无突变板地基承载力均匀，因此车站框架结构的受力分析可简化为平面问题。3.3主体结构尺寸初拟 车站主体结构为双层三跨矩形框架结构，由顶板、底板、楼板、侧墙、梁、柱等构件组成。车站框架结构顶板厚度为550mm，底板厚度为550mm，中间顶板厚度为550mm，边墙厚度为450mm，中间立柱为600钢管混凝土柱，纵向间距为6m,各层纵梁以连续梁形式支承在中间柱上。车站主体结构沿环向设2道变形缝。3.4荷载与荷载组合1、结构设计所考虑的荷载主要有三种：恒荷载、活荷载和偶然荷载。1）恒荷载：a.结构自重按实际重量计算，混凝土容重为25KN/m3；b.土压力（侧压力除砂层按水土分算外，其它粘性土层按水土合算）按实际情况计算；c.设备区楼面荷载按8KPa计算，超8kPa按设备实际重量及运输路线计算。2）活荷载a.路面车辆荷载按汽-超20KPa计算；b.施工期间地面超载按20KPa计算（不与路面车辆荷载组合）；c.人群荷载按4KPa计算；d.施工荷载按5KPa计算；（3）偶然荷载a.地震荷载按设防烈度8度计；b.人防抗力等级为五级，Pm=0.1MPa。2、荷载组合表3-1荷载组合分项系数表Tab. 3-1 Sub-load combination coefficient荷载组合永久荷载可变荷载偶然荷载人防荷载地震荷载基本组合强度计算 起控制作用：1.35（1.0）不起控制作用：1.20（1.0）1.4无无短期效应组合裂缝验算1.01.0无无长期效应组合构件变形验算1.00.5-0.7无无抗震偶然组合构件强度验算1.2（1.0）1.0无1.3人防偶然组合构件强度验算1.2（1.0）1.01.0无3.5荷载计算（1）基本参数取土体重度20kN/m，水重度10kN/m，静止土压力系数=0.37，混凝土重度25kN/m，设防水位为5m，顶板无覆土，楼板厚度0.55m，取一个典型截面进行受力分析。（2）基本组合按初级试用阶段常规荷载组合计算：1.35（自重+土压力）+1.4（地面超载+活荷载组合） （3-1） （3）荷载计算： a.顶板荷载：覆土自重：0kN/m顶板自重：0.5525=13.75 kN/m地面超载：10 kN/m顶板荷载：1.410+13.75=27.75kN/m b.中间楼板荷载：楼板自重：0.5525=13.75 kN/m楼板面层自重：0.15kN/m夹层板自重：0.15kN/m楼板活荷载：8 kN/m楼板的总荷载=kN/m2c.围护荷载：侧墙上角点的荷载：kN/m 地下水位处：27.97+1.355200.37=77.92kN/m 侧墙下角点的荷载：kN/md.侧墙荷载：地下水位处：0kN/m侧墙下角点：kN/m e.底板受力： 底板主要受到的力为74.8kN/m，由此可以画出主体结构的受力图见图3-1。图3-1 初期使用阶段计算简图Fig3-1. Calculated using the phase diagram of the early3.6内力计算由于地铁车站的功能要求，中间需设柱和梁，其梁板计算简图可简化为不等跨连续梁进行计算，根据钢筋混凝土结构设计手册及有关设计要求，其内力按弹性体系计算。假设计算跨=7m, =6m其顶板示意图如图3-2所示 图3-2 连续梁受力示意图Fig3-2. Schematic diagram of continuous beams根据地下结构设计施工表C-12,n=6/7=0.8, 其系数见系数表系数Tab3-2 Coefficient nMBM1M2VAVB左VB右0.8-0.0860.086-0.0060.414-0.5860.400计算式如下：（为表3-2中系数）6弯矩： (3-2) 剪力： (3-3)反力： (3-4)（1）顶层梁板q=27.75 kN/m2 kNmkNmkNmkNkNkNkNkN（2）中间梁板q=33.05 kN/m2kNmkNmkNmkNkNkNkN kN(3) 底板地基反力-q=74.8N/m2 kNmkNmkNmkNkNkNkNkN3.7绘制内力图为精确绘制弯矩图，分别将第1段梁和第2段梁六等分，取a,b d,e进行计算。 图3-3 分段图Fig3-3. Section map（1）顶板分段AB段计算示意图如图2-3，按下式计算6 (3-5)图3-4 AB梁分段弯矩M计算简图Fig.3-4 Beam section momentkNmkNmkNmkNmBC段 kNm kNm kNm kNmCD与AB段对（2）中层板分段AB段kNmkNmkNmkNmBC段 kNm kNm kNm kNmCD与AB段对称（4）底板分段AB段kNmkNmkNmkNmBC段kNm kNm kNm kNmCD与AB段对称由以上结果绘制弯矩图，剪力图，轴力图图3-5弯矩图Fig.3-5 Moment Diagram图3-6 剪力图Fig.3-6 Shear figure 图3-7 轴力图Fig.3-7 Try axis3.8 配筋计算3.8.1 结构尺寸及材料拟定（1）混凝土及钢筋结构顶板及梁、底板及梁、外侧墙：C30防水混凝土，抗渗等级S8主体结构柱：C50混凝土，边长450mm内部结构板、梁、柱：C30混凝土根据钢筋混凝土结构设计手册查得混凝土材料物理参数及钢筋料物理参数如下：混凝土材料物理参数表Tab.3-3 Concrete physical parameters table 符号fc (N/mm2)ft(N/mm2)Ec(N/mm2)C3014.31.433.0104C5023.11.893.45104 表3-4钢筋物理参数表 Tab.3-4 Physical parameters of steel sheet 种类fy(N/mm2)fyv(N/mm2)Es(N/mm2)HRB2352102102.1105HRB3353003002.0105（2）受力主筋混凝土保护层厚度（参看混凝土结构设计规范表2.1）结构顶板、侧墙、底板考虑防水等要求拟定：40mm主体结构梁：50mm柱：40mm箍筋、分布筋和构造钢筋混凝土保护层厚度不小于200mm表3-5混凝土保护层的最小厚度c环境等级板墙壳梁柱一1520二a2025二b2535三a3040三b4050注：1.混凝土强度等级不大于C25时，表中保护层厚度数值应增加5mm； 2.钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，其受力钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起，且不应小于40mm3.8.2 柱的配筋计算 (1)初步确定柱的截面尺寸截面选择为正方形。查表（3-2）、（3-3）：C30混凝土 HRB335级钢筋 假定配筋率为 ， 带入公式估算截面面积8， (3-6)式中 A (3-7)轴力设计值306.83kN，设柱自重为2400KN。N=306.83+2400=2706.83kN 所以截面尺寸取400mm400mm。（2）配筋设计拟选地下二层柱进行配筋设计，所受偏心距很小，按轴心受压柱进行设计，计算长度l0=1.0H=4.5m，截面形式为正方形，b=400mm, ，符合设计要求。查得构件稳定系数=0.961由公式(3-7)得， mm2 查混凝土结构设计原理附表16，选配纵筋，实配纵筋面积 满足配筋要求；按构造要求，选配箍筋3.8.3板的配筋计算先配受拉钢筋，按顶板跨中最大弯矩值配置受拉钢筋。（1）设计参数：取板载宽度方向上1m为单元计算，根据规范设计c=30mm，b=1000mm，h=550mm，则 （3-8） mm （3-9）混凝土采用C30，则 HRB335级钢筋 3-6 受压混凝土的简化应力图形系数 Tab.3-6 Simplified stress on concrete graphical 混凝土强度等级C50C60C65C70C75C800.80.790.780.770.760.750.741.00.990.980.970.960.950.94 查表混凝土结构设计原理得，=1.0 所以 最小配筋率取0.21%（2）内力计算： 板的计算跨度取轴线标志尺寸和净跨加板厚的小值（见下图）： （3-10）板的跨度为7000mm， 板上的均布线荷载 q=33.05kN/m由弯矩图知最大的弯矩设计值为 （3）计算钢筋截面面积：利用基本公式计算=280.5mm （3-11） （3-12）符合适用条件。查混凝土结构设计原理附表17选用 （4）对顶板配置箍筋首先还是选用b=1000mm宽度的板为单位宽度板，板厚为=550mm，板的净跨l=7000mm，由所求知最大剪力设计值为135.57kN。验证构件的截面尺寸是否满足受剪承载力要求8 （3-13）V构件斜截面上的最大剪力设计值；混凝土强度影响系数，当混凝土强度不超过C时，取=1.0，当混凝土等级为C80时，=0.8，其间值用内插法计算；混凝土轴心抗压强度值；矩形截面宽度；矩形截面高度。所以构件截面尺寸和混凝土等级符合要求。计算： 不需要进行截面抗剪配筋计算，仅按构造要求设置腹筋。对腹筋进行计算： （3-14）选用单肢箍筋，即 取 S=78.5mmS=300mm （3-15）满足要求。 3.8.4梁的配筋计算（1）基本参数楼板自重，楼板的总荷载，选用混凝土，梁取 ，。查表得： ， （3-16）跨中最大弯矩设计值： 1)假定受拉钢筋为双排布置，查附表10得：一类环境 c=25mm, 取， 2）假定受拉钢筋为单排布置， 判断是否使用双筋截面8；所以采用单筋截面。计算受拉钢筋截面面积； （3-17） 由 由插值法查表对应的 符合条件，不会产生少筋破坏。受拉钢筋选用 钢筋净间距 符合条件截面验算：计算受压区高度，判断是否超筋。 （3-18）因此，不会产生超筋破坏。因此，此截面按此配置受拉钢筋安全。计算支座边缘截面剪力设计值为kN （3-19） 满足抗剪要求。抗剪腹筋计算：按一般受弯构件公式计算：不用配置箍筋，梁自身满足抗剪强度，仅按构造要求配置腹筋。选用箍筋，弯起钢筋。3.9计算结果及分析由于本车站是多次超静定结构，通过比较可知，用力法和位移法求解时，联立方程多且较为麻烦，因此选用求解器进行求解，由求解软件计算分析，内力计算结果下图；图3-8 主体结构弯矩图（单位：KNm）Fig. 3-8Moment ofthe main structure(unit: KNm)图3-9 主体结构剪力图（单位：KN）Fig. 3-9 Subject structure shear figure (unit: KN)图3-10 主体结构轴力图（单位：KN）Fig. 3-10 Main body structure shaft tries to (unit: KN)3.10抗浮验算1、沈阳地铁一号线工程（和睦路站东陵公园站）岩土工程初步勘察报告提供的车站抗浮设防水位标高为38.000m。车站底板底面高程为33.430m，楼板高程为41.660m，抗浮设防水位低于车站的中楼板，经验算抗浮安全系数为2.91.15，满足要求。2、经验算主体结构除了顶板跨中截面由人防荷载组合控制外，其他构件均由正常使用阶段裂缝控制。3、钢管混凝土柱设计轴力为713KN，其设计承载力为4500KN713KN，满足设计要求。4、车站主体结构构件尺寸见表3-5。 表3-7 车站主体结构构件尺寸表 Tab.3-7 The station subject structure component size ta