地铁车站结构设计

1、精品文档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

2、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

3、板、梁、柱组合而成。顶板和楼板采用单向板，底板。1欢迎下载精品文档按受力和功能要求， 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 ：图 4.1 土分层及土的钻孔柱状图（单位，m）。2欢迎下载精品文档计算主动土压力 ：aa2ca其中a 主动土压力a 主动土压力系数沙土的容重

4、Z 土层的深度c 土的黏聚力各层土压力系数：1：atg 245250.4122：atg 245300.332atg 245320.313：24 ： a tg 2 45340.2625 ：atg 2 45360.222各层土压力：a ：aa2a0cb ：b上a1 =0.41 × 13.2 × 6.5=35.2 kpab下a2 0.33 × 13.2 ×6.5=28.3 kpa。3欢迎下载精品文档c：c上a2c下a30.33 × (13.2 ×6.5 + 19.8×2.0)=41.4 kpa0.31 ×(13.2 &#

5、215;6.5 + 19.8×2.0)=38.9 kpad ： d 上a30.31 ×(13.2 ×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7 ×9)=113.4 kpad 下a40.26 × (13.2 ×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7 × 9)=95.1 kpae ： e上40.26 ×(13.2 × 6.5 + 19.8× 2.0 + 26.7× 9 + 26.5 ×1.2)=103.5 kpae下a50.22 × (13.2

6、×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9 + 26.5 ×1.2)=87.6 kpaf：f0.22 ×(13.2 ×6.5 + 19.8× 2.0 + 26.7× 9.0 + 26.5×1.2 + 27× 11.3)=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：图 4.2 土压力分布图（单位，m）。4欢迎下载精品文档简化计算：沙土层c的平均直如下：=i hi13.2 6.5 19.8 2.0 26.7 9 2

7、6.5 1.2 27 11.3hi23.4230kpaC = 0i hi13.2 25 19.8 30 26.7 32 26.5 34 27 36320hi30p tg 2 450.31p 0.552a tg 2 453.25a 1.802五、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：。5欢迎下载精品

8、文档图 5.1 车站框架设计图（单位：mm）5.2受力分析： 顶板荷载计算线荷载：20mm厚水泥沙浆面层：0.02× 20 = 0.4 KN/800mm钢筋混凝土板：0.8×25 = 20 KN/20 mm厚沙浆抹灰：0.02× 17 = 0.34 KN/ 上部填土荷载 (m) ：4 × 13.2 = 52.8 KN/从地下 4 开始开挖总荷载：73.54 KN/线恒荷载设计值 ( 取 1m宽度 ) ：g = 1× 1.2 ×73.54 =88.248KN.m/m地面活荷载：q = 20 KN/地面活荷载设计值 ( 取 1m宽度 )

9、： q = 20× 1.4 =28 KN.m/m。6欢迎下载精品文档总的线荷载：g+ q = 110.248 + 28 =110.248 KN.m/m中板荷载计算恒载：20mm厚水泥沙浆面层：0.02×20= 0.4 KN/400mm钢筋混凝土板：0.4×25 = 10 KN/20 mm厚沙浆抹灰：0.02×17= 0.34 KN/ 总荷载：10.74 KN/线恒荷载设计值 ( 取 1m宽度 ) ： g = 1.2 × 10.74 × 1 = 13.0KN.m/m楼面荷载：10.0 KN/线活荷载设计值 ( 取 1m宽度 ) ：1&#

10、215;1.4 ×10 = 14 KN/ 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：图 5.2车站框架受力简图（单位：m）。7欢迎下载精品文档等效简化荷载：q3 s46 21.7 33.85 (KN.m/m)24369.1q469.1 (KN.m/m)2等效简化荷载受力分析如图5.3 说示：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：图 6.1 竖向均布荷载作用下的横向框架计算简图。8欢迎下载精品文档 第一层杆件计算由于对称性 ,可取半结构进行

11、计算 ,计算图如图 6.2 所示：图 6.2站厅层半结构受力简图1212BAAB12q1 l12110.248 7.26483.0KN / mBC1 q1l 21110.248 3.632 =-483.0/ m33CB1 q 1l 2241.5/ m6ABAD 0.5BABE4BC0.29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。9欢迎下载精品文档由力矩分配法计算结果如图6.3 ：图 6.3 站厅层半结构计算结果 第二层杆件计算同取半结构进行分析计算如图 6.4 ：图 6.4 站台层半结构受力计算简图

12、。10欢迎下载精品文档EDDE1 q2 l 21277.26 2118.60? m / m1212EH1q2 l 2'1273.632118.60? m / m33HE1q2 l 259.30? m / m6EBEDEG4 13eh =1 13DADF1 3计算结果如图 6.5 所示 :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：。11欢迎下载精品文档图 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

13、框架计算；同样的取半结构计算 ,计算简图如图 6.7 所示：。12欢迎下载精品文档CAAC1q3l 2133.85 5270.5? m/ m112112CEq4l 269.1 6.84 2269.4?m / m1212EC1 q4 l 2538.8? m / m3ACAB0.5BA0.25CDCACE1 3DBDCDA0.2BD0.25BG 0.5DH0.4计算结果如图 6.8 所示 :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：。13欢迎下载精品文档图 6.9 竖向荷载和横向荷载作用下的弯矩叠加的弯矩

14、图（单位 : kN ? m ）。14欢迎下载精品文档七、车站配筋计算：7.1站厅层顶板配筋计算f c14.3/ mm2 ,取 b=1000mm,h080035 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1483? m , 中间跨支座弯 2543.47? m ,中间跨跨中弯矩3197.2? 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M482543.47197.2M0.0580.0650.024f c bh02ss11 12s0.970.9660.9882M21702452870A ss h

15、0 f y实配钢筋5 25 2005 25 2003 20 200（ mm 2 ）24542454942。15欢迎下载精品文档图 7.1 站厅层顶板配筋图7.2 站台层中板配筋计算fc 14.3/ mm2b=1000mmh0 400 35365mm ,由图 6.9知：中板的边跨跨中弯矩1 70.5? m ,中间跨支座2121.0? m ,中间跨跨中弯矩 364.7? m ,站台层中板配筋计算表如表7-2 所示：表 7-2 站台层中板配筋计算表截面位置边跨跨中中间跨支座中间跨跨中M70.5121.064.7M0.0370.0640.034f cbh 02ss11 12s0.9820.9670.9

16、832M6561143602A ssh 0 f y实配钢筋2 22 2004 22 2002 22 200（ mm 2 ）7601520760。16欢迎下载精品文档图 7.2 站台层顶板配筋图7.3 站厅层顶板次、主梁配筋计算(1) 站厅层次梁配筋计算：次梁截面尺寸 b ×h= 600 × 1200mm2l=7260mmmm 荷载计算恒载由板传来： 88.248 ×2.5 = 220.6 KN/m次梁自重 ：2× 25×0.6 × (1.2-0.8)=12 KN/m次梁抹灰： 17 × 0.02 × (1.2-0.

17、8)× 2= 0.027 KN/m总恒荷载：g = 232.627KN/m活荷载：q=28×2.5=70 KN/m总荷载 ：g + q =302.7 KN/m 内力计算主梁尺寸： b×h=800mm×1600计算跨度：边跨l01 7106mm。17欢迎下载精品文档中间跨l02 7260 mm由跨度差72607160 1.37 < 10 7260故可按等跨连续梁计算。次梁计算简图如图7.3所示：图 7.3站厅层顶板次梁计算简图( 单位 :mm)连续次梁弯矩计算如下表7-3 所示：表 7-3站厅层顶板次梁弯矩计算截面位置弯矩系数Mpl 02 (kNm)

18、边跨跨中11302.77.2621450.41111B 支座11302.77.2621450.41111中间跨跨中112-16302.77.26997.216次梁的剪力计算如表 7-4表 7-4站厅层顶板次梁剪力计算截面位置弯矩系数Vpl0( kN)边支座0.40.4 ×302.7 × 7.26=879B 支座（左）0.60.6 ×302.7 × 7.26=1318.6B 支座（右）0.50.5 ×302.7 × 7.26=1098.8中间 C支座0.50.5 ×302.7 × 7.26=1098.8。18欢迎下载

19、精品文档站厅层顶板次梁正截面承载力计算次梁跨中截面按 T 型截面计算，其翼缘宽度为：边跨： b'f171602442mm bsn60072603020mm33中跨： b'f172602420mm bsn60072603020mm33h=1200mm,h0 =1200mm-35mm=1165mmh f'800mmh f'11.9 3020 800 116580021990/ m 2 >1450.4kN/ fc b'f h'f h022故次梁跨中截面均按第一类T 型截面计算。f c =11.9 Nmm2f y 300 Nmm2站厅层顶板次梁正截

20、面配筋计算如表7-5 ：表 7-5 站厅层顶板次梁正截面配筋计算截面Mb f'Mf c bh 0s21 12SA s位置（ kN ?m ）f cbh 0f y边跨1450.430200.0340.0304257中B 支-1450.46000.1240.1504520座中间997.230200.0240.0202792跨中C支997.26000.0850.1033882座其中均小于 0.35 ，符合塑性内力重分布的情况。32170.45 =min >0.2 及 0.45 f t0.45 1.270.19%600 1200f y300实配钢筋（ mm2 ）63248266324826

21、43232175324021所以截面合适！。19欢迎下载精品文档 站厅层顶板次梁斜截面受剪承载力计算b600mm ,h 01165mm ,f c =11.9 N2， f t =11.9 N2 ，mmmmf y300 N2 ,hw4000.67 4600mmb025c fcbh 00.2511.9600 1165 2079.5 V， 截面合适0.7f t bh0 0.7 1.27 6001165621.4kN斜截面配筋计算如表7-6 ：表 7-6 站厅层顶板次梁斜截面配筋计算VVcs 0.7f t bh 01.25f y nA sv h0实配钢筋截面位置s（ kN）（ mm2 ）（ kN）620

22、0边支座 A879621.430821237.46 2006200B支座(左1318.6621.430821237.462006200B支座 ( 右)1098.8621.430821237.46200中间 C支1098.862006200621.430821237.4座(2) 站厅层顶板主梁配筋计算截面尺寸 :b ×h = 800mm×1600mml=7500mm主梁按弹性理论计算 :主梁线刚度 :ibbh30.81.630.036m312l127.5柱线刚度 :i0bh 30.60.630.0098m212l 0121.1主梁的实际刚度为单独梁的2 倍 .所以 l b /

23、 l 02 0.0367.350.0098。20欢迎下载精品文档故主梁视为铰支在柱顶上的连续梁,其计算简图如图7.4 所示 :图 7.4 站厅层顶板主梁配筋计算简图( 单位 :mm) 荷载计算恒载 :由次梁传来×7.5m=1745.2KN主梁自重: 25×0.4 ×(1.6-0.8)×2.5=20KN主梁侧抹灰 : 0.65KN恒载标准值：(1745.5+20+0.65)=1766.2KN恒载设计值: G=1766.2× 1.2=2119.4KN活荷载标准值: 70× 2.5=525KN活荷载设计值 : Q=525 × 1.

24、4=682.5KN 内力计算计算边跨 :l n17500 400 300 7600 mm中间跨 :l n 27500 mm由跨度差l n1l n27600 75001.3<10 , 可按等跨连续梁计算l n17600所以 , 站厅层主梁弯矩和剪力计算结果如表7-7 所示 :。21欢迎下载精品文档表 7-7站厅层顶板主梁弯矩和剪力计算弯矩（ kN ? m ）剪力（ kN）边跨跨中B 支座中间跨跨中A 支座B 支座项次荷载简图内力不利组合kkkkkkkkM 1M 2M 3M 4M 5VAVB左VB右0.2440.155-0.2670.0670.0670.733-1.2671.0003878.

25、52464-42441065106515542685.32119.40.2890.244-0.133-0.133-0.1330.866-1.134014991265.6-689.9-689.9-689.9591.0774.00-0.044-0.089-0.1330.2000.200-0.133-0.1331.000-228.2-461.4-680.81023.81023.8-90.77-90.77682.50.2290.125-0.3110.0960.1700.689-1.3111.222118.78648.38-1592.491.4870.0472.08948340-0.030-0.059-

26、0.0890.1700.096-0.089-0.0890.778-155.6-306.0-455.6870491.6-60.7460.74531.0 +5377.53729.6-4933.375.137521453459.32119.49 +3650.32002.9-4924.2088.82088.81463.22494.52801.993 +3997.33112.85836.01556.4193520163579.32953.4 +3722.92158-4699.19351556.41493.22624.62650.466站厅层顶板主梁弯矩包络图如图7.5 所示：。22欢迎下载精品文档图 7

27、.5站厅层顶板主梁弯矩包络图站厅层顶板主梁配筋1） 正截面承载力计算主梁跨中截面按T 型截面计算，其翼缘宽度为：b'f175002500 hf800mmh1600mmh 01560mm3''h f'11.9800276083579.3KNfc bf h fh02500 800 156022判别 T 型截面类型 , 按第一类 T 型截面试算 , 跨内截面 asmax0.08f cb f h02(11 2as ) 0.083h;f / h0800 / 15600.511站厅层顶板主梁正截面配筋计算结果如表7-8所示 :表 7-8站厅层主梁正截面配筋计算截面MMA s

28、f cbh 0实配钢筋'1 12Sf y位置bfs2（ mm2 ）（ kN m ）f c bh 0边跨16 325377.525000.0780.08112209.4中12868B 支6 323729.68000.0280.0284331.6座4826中间1632跨跨5836.025000.0800.08312840中128682）主梁斜截面受剪承载力计算b=800mm ， h01560mm,f c11.9 N2 ,f t1.27 N2 ， f y300 N2mmmmmm0.25 ×11.9 × 800×1560=3712.8>3579.3 ，截面合

29、适。23欢迎下载精品文档0.7f t bh00.71.2780015601109.5kN站厅层顶板主梁斜截面受剪承载力配筋计算如表7-9 ：表 7-9站厅层主梁斜截面受剪承载力配筋计算截面位置VVcs 0.7 ft bh0 1.25 f y nAsv h0实配钢筋（ kN）s（ mm 2 ）边支座 A214582008 2001109.51468.42577.9251B 支座3579.381508200( 左 )1109.5 26133722.5251B 支座2953.482008 200( 右 )1109.51468.42577.92517.4站台层次、主梁配筋计算1) 站台层次梁配筋计算

30、：荷载计算截面尺寸： b×h=600mm×800mm , l=7500mm站台层顶板次梁计算简图如图7.6所示：图 . 站台层顶板次梁计算简图（单位：mm）由板传来：10.74 ×7.26=78.0 KN/m次梁自重:0.6× (0.8-0.4)× 25 = 6.0 KN/m梁侧抹灰 :17 × 0.02 ×(0.8-0.4)×2.4 × 2=0.65 KN/mg = 84.65 KN/m活荷载p = 27 KN。24欢迎下载精品文档q = 1.2×84.65 + 1.4× 2.7 =

31、 139.38 KN/m内力计算 ( 只对次梁正截面内力计算和配筋,斜截面内力计算和配筋省略,方法跟步骤同顶板次梁计算和配筋) 。站台层顶板次梁内力计算及配筋如表7-10 所示 :表 7-10 站台层顶板次梁内力计算及配筋计算截面位置边跨中离端第二支座中间跨中中间支座l(m)6.06.06.06.0m111111111614Mm ql2667.9-667.9459.2524.7(kN ? m / m)b (bf' ) (mm)25007002500700sM0.0240.0860.0160.067f c bh 0211 2 S0.0240.0860.0160.069A sf cbh01

32、820.71911.71213.81423.2f y实配钢筋428428328328mm224632463184718472) 站台层顶板主梁配筋计算主梁尺寸： 600mm1000mm ， l7200mm按弹性理论计算：主梁线刚度： ibbh30.61.630.0273m312l b127.5柱线刚度： i 0bh30.80.830.0072m212l 0121.25。25欢迎下载精品文档考虑现浇楼板的作用，主梁的实际刚度为单独梁的2 倍。所以 ：l b2 0.02737.58l 00.0072故主梁视为铰支在拄顶上的连续梁。站台层顶板主梁计算简图如图7.7 所示：图 7.7站台层顶板主梁计算简图 计算荷载恒载：由次梁传84.65× 7.5 = 634.9 KN主梁自重25×0.6 × (1-0.4) ×2.5=22.5 KN主梁侧抹灰6.5kN恒载标准值：658.05 KN恒载设计值：G=658.05 × 1.2=790.0 KN活载标准值：144KN活载设计值：Q 1441.3 187.2kN。26欢迎下载精品文档 内力计算计算跨度：边跨 l n17300mm中间跨 l n27200mm