地铁车站的结构设计

地铁车站的结构设计一、地铁车站结构选型的原则和特点二、地铁车站的结构形式三、地铁车站结构的荷载内力计算与设计四、地铁车站结构的构造设计一、地铁车站结构选型的原则和特点⑴地铁车站应根据车站规模﹑运行要求﹑地面环境﹑地质﹑技术经济指标等条件选用合理的结构形式和施工方法；⑵结构净空尺寸应满足建筑﹑设备﹑使用以及施工工艺等要求，还要考虑施工误差﹑结构变形和后期沉降的影响。⒈明挖法施工的车站结构⑴适应性强，可以灵活布置车站的平面及纵断面；⑵可较好的利用地下空间；⑶尤其适用于客流量大的车站﹑换乘站以及需要考虑城市地下、地上空间综合开发利用的车站；⑷一般情况下浅埋地铁以明挖车站为主。⒉盖挖法施工的车站结构⑴分为盖挖顺作法半逆作法和逆作法；⑵在交通繁忙得地段修建地铁，尤其是修建有综合功能要求的车站，或需要严格控制基坑开挖引起的地面沉降时，则可采用盖挖法施工。⒊暗挖法施工的车站隧道和折返线等大断面隧道⑴广为采用的暗挖法有矿山法﹑盾构法﹑顶管法；⑵矿山法不适用于饱和软粘土，采用矿山法需注意：①在第四系中用新奥法时需与明盖挖方案进行论证②矿山法车站施工难度大安全性差造价高工期长，适用效果和营运质量不如其他方法。③矿山法可用于采用明﹑盖挖施工非常不经济的地铁中间站。⒋盾构法施工的车站结构⑴其特点是地层掘进出土运输衬砌拼装等作业都在盾尾保护下进行，需随时排除地下水和控制地面沉降，技术要求高，综合性强；⑵可用于各类软土地层和软岩地层中掘进隧道，尤其适用于市内地铁和水底隧道的掘进；⑶优点是环境影响小，施工速度快，自动化程度高等；⑷缺点是造价高，地表沉降控制较难施作小半径隧道时较困难。二﹑地铁车站的结构形式⒈明挖法施工的车站结构形式⑴矩形框架结构①有单层﹑双层﹑单跨﹑双跨﹑双层多跨（图4-1）等形式。②侧式车站采用双跨结构；③岛式车站采用三跨结构，有时也用单跨结构；④有时可用上﹑下线重叠结构。图4-1上海地铁徐家汇(与下立交隧道合建，尺寸单位mm)⑵拱形结构

常用于站台宽度较窄的单跨单层或单跨双层车站⑶整体式结构与装配式结构①现浇混凝土结构具有防水性和抗震性能好，能适应结构体系的变化等优点；②装配式结构施工速度快，但接头防水较薄弱，新发展的部分装配式结构。⒉盖挖法施工的车站结构形式⑴盖挖法多采用矩形框架结构（图4-2）；⑵盖挖车站一般均采用与围护墙结合的现浇的成型方法；⑶软土地区车站采用地下墙或钻孔桩作围护结构。分单双层墙两种结构。图4-2北京地铁永安里站(尺寸单位：mm)⒊矿山法施工的车站结构形式⑴断面形式应根据围岩条件使用要求施工工艺及开挖断面的尺寸等从结构受力围岩稳定及环境保护等方面综合考虑确定；⑵宜采用连接圆顺的马蹄形断面；⑶围岩条件较好时采用拱形与直墙或曲墙组合的形状，软岩及砂土地层应设仰拱或受力平板底；⑷硬岩中设200mm的铺底作整体道床的基础；⑸特殊困难条件下可采用平顶式结构。1)单拱车站隧道⑴该结构形式在岩石地层中采用较多；⑵施工难度大﹑技术措施复杂﹑造价高（图4-3）。图4-3日本横滨地铁三泽下街车站⑵设有横向联络通道，两主隧道的净距不小于一倍主隧道宽度；⑶双拱立柱式早期用于石质较好的地层中，近年来被单拱车站取代。2)双拱车站隧道⑴基本形式：双拱塔柱式和双拱立柱式(图4-4)；图4-4双拱立柱式车站实例3)三拱车站隧道⑴亦有塔柱式和立柱式两种基本形式；⑵土层中大多采用三拱立柱式车站（图4-5）。图4-5三拱立柱式车站实例⒋盾构法施工的车站结构形式1)由两个并列的圆形隧道组成的侧式站台车站⑴图4-6，每个隧道内设一组轨道和一个站台；⑵车站隧道的内径主要取决于侧站台宽度﹑车辆限界及列车牵引受电方式；⑶总宽度较窄可设在道路之下，用于客流量较小的车站；⑷技术难点在于横通道的设计与施工。图4-6东京永田町车站2)由三个并列的圆形隧道组成的三拱塔柱式车站⑴图4-7，两侧为行车隧道，在其内设站台，中间隧道为集散厅，用横通道连成一个整体；⑵总宽度较大，28～30m，用于中等客流量车站。图4－7基辅地铁三拱塔柱式车站3)立柱式车站⑴传统立柱型车站为三跨结构，眼镜型车站，典型的岛式车站（图4-8），站台宽度≥10m,站台边至立柱外侧≥2m；⑵传统型立柱车站施工工序多，难度大，造价高，总宽度窄，20m左右；⑶“多圆型盾构”，盾构车站，球墨铸铁管片组成的装配式衬砌。图4-8莫斯科地铁三拱立柱式车站(尺寸单位：mm)图4-8圣彼得堡地铁三拱立柱式车站(尺寸单位：mm)⒌换词乘站缩慧的隧妖道衬耍砌结堆构形窄式⑴换浆乘方互式按头结构赠分类得：①在块两个想或几杆个单悉独设毕置车匙站之平间设隆置联惹络通绝道等级换乘途设施林；②修芦建两浅条或忍多条躺线路狂使用烧的联握合换摆乘站充；③在锯两个畜相交信车站获的局严部，寄修建韵公共曲换乘旁结点拦。⑵按丸线路腰在车坏站内捧的位茎置，予后两嚼种又炕分为协：①两盼条线协路设娃于同潜一水锐平上啦的车驱站；②两工条线洒路设佳于不别同水锣平上洽的重批叠式覆车站另：③两俘条线庆路设照于同童一水信平上浇的交浙叉式孩车站挂；⑶重叠段式车禾站的圈站台筛形式扶：①上比层侧休式，栗下层翻两侧爬式间蛇作共席享通淘道；②上鬼下层茎均为折侧式宗站台慨；③上秒下层帐均为脾岛式胆站台保。⒍地铁隙车站寇围护云结构⑴一绣般采库用地稻下墙赌﹑钻篇孔灌当注桩悠﹑人棕工挖重孔桩炼及S查MW够工法先作围录护结滑构；⑵地餐下墙臣可作摩主体烂侧墙迅的一些部分探，或轰只作乱围护勤结构穿；⑶单渴层侧慨墙，枪锥螺痒纹钢烂筋连葛接器灯，双羞层侧扩墙。三﹑绿地铁计车站用结构勉的荷新载内钟力计污算与晚设计主要得内容旦：结构西选型扛，荷抵载计萍算，够基坑露围护耀结构液设计活，内缝衬设貌计，筑结构企楼板奥和梁尸设计膀，抗域浮设驱计，括出入古口通移道设负计、沿风道两设计匀等，仁另外逝还包农括端矮头井觉设计鸣，车约站纵析向结烤构设奏计，怠防杂差散电渗流设脖计，积防水友设计公和人字防设伞计等井。⒈地社铁车凯站结骗构静淘﹑动捎力工宝作特化性⑴进凉行地嫁铁车造站结劈燕构的然静﹑穿动力剖计算筝时，哪必须厦考虑倒结构酷与地裙层的筝共同梯作用套；⑵一汉般采值用结污构计填算﹑橡经验夏判断弄和实灿测相风结合竹的信滥息化索设计管方法烟；⑶设姿计模秤型随甲结构短形式弊和施浊工方杆法而碎异；⑷软陕土中衫的浅横埋车翅站常蒸用荷蒸载－尾结构袭模型禾；⑸深哗埋或畜浅埋网的岩毅层中樱的车灭站采坛用连顺续介孕质模应型（库地层碌－荷滋载模纲型）益，包态括解巾析法呆和数激值法淹。⒉作由用在溜地铁需车站免结构疯上的汁荷载⑴分注为永估久荷卷载﹑糖可变辰荷载啄和偶恭然荷引载，至计算冷时取纺最不罗利组象合；⑵永阅久荷姿载包宋括地闲层压庙力、庸结构漂自重籍、车野站结捐构上排部或贞破坏桂棱柱蠢体内颂的设跨施及许建筑督物基瞧底附浇加应乘力、重静水拾压力云（含党浮力字）、桌混凝嘱土收进缩和疏徐变咐影响江力，跃预加里应力箱、设态备自握重和喇地基洲下沉趋影响考；⑶可胞变荷皮载包茂括地脂面车师辆荷川载（防包括创冲击惹力）巧和它毙所引撕起的忙侧向震土压疏力、液地铁薪车辆且荷载吼（包铲括冲女击力迹、摇桂摆力飘、离叛心力牲）以疲及人针群荷精载等皇，还扯包括延其他劫可变尸荷载顾，如序：温与度变栗化、肚施工喉荷载连等；⑷偶颂然荷罚载包倡括地贯震力启，爆浪炸力营沉船关等。1)茶地层猴压力⑴深充埋岩盼石车魂站结岭构在荷神载结歼构模件型中胆，主窝要承善担由腿于岩炒石松亡动、尚坍塌偿而产叮生的侧竖向娱和侧淋向主吓动土临压力拾，仅涝仅是原车站倍隧道山周围板某一闸范围拆（天帆然拱运或称毅承载仅拱）研内岩白体的堤重量柴，与六车站捞隧道害埋深匹无直盆接关枕系。⑵土尤质车嫁站结匹构一般湾按照小计算虽截面规以上震全部磨土柱辣重量炭计算逐；深扬埋暗雪挖隧胁道或哑覆盖昌厚度仓大于墙（2乖.0杠D～2孟.5玻D）留的砂捕性土敲层中杂的暗读挖隧霞道，勒其竖尘向均扑布土扭压力株可按尽照太随沙基球公式恋或普陪氏公秋式计糠算。松侧压孟力按乓照主竞动、日被动胶或静蓬止土锻压力冲公式赛计算信。2)典静水熟压力⑴静贿水压鸡力对栽不同娇的地贼下结辫构产帖生不堂同的粒荷载泪效应雕，如校圆形喂结构倦，矩海形结俊构；⑵一间般说债来，绕粘土芽地层叮（含需粉质绍粘土远）施船工阶于段水须土合杆算，袭使用期阶段脂水土申分算宇；砂注土地捉层（爪含粘翠质粉漫土）最在施骆工和民使用闪阶段器均采品用水拐土分伏算；⑶水邻土合性算时少，地厕下水咸位以洒上的痒土采漠用天缓然容志重γ眨，地拣下水蜻位以颜下的正土采亏用饱剂和容初重γs计算专土压瞧力，番不计班算静规水压鉴力；⑷水盒土分得算时报，地跳下水疏位以崇上的衣土采撇用天轨然容载重γ酱，地剂下水孤位以光下的捏土采促用有嫌效容榴重γ改’计鞭算土薄压力僚，另哀外再处计算西水压穷力。3)狮地面困车辆老荷载⑴一暑般将典地面员车辆活荷载咸简化死为均邻布荷惭载；⑵当浆覆盖驱层厚丛度较己小时即，两吧轮压钳扩散拣线不矩相交时可呜按局姓部均床布压浑力计法算；⑶在冻道路泉下方扶的浅殊埋暗象挖隧牌道，革地面哗车辆秀荷载周可按所10香kP南a均级布荷艘载取裕值，速并不井计冲银击力观的影冶响。⑷当次无覆著盖层爷时，滤应按上集中判力考斯虑；⑸对呀车站欲顶板鸡通过舒覆土盲层扩否散由网空间烤结构顾计算康内力笔，或围将地省面轮烧压转步换为岁与此怠效应彻相同除的等系效荷肌载；⑹对恰底版观地面阳轮压腔引起应的反桃向荷滋载比变顶板桐上的游地面仿荷载占小。单个负轮压糟传递许的竖狡向压雷力：两个凡以上荐轮压省传递涝的竖械向压斤力：(4昨-1辱)(4滩-2扭)式中崭：p0z——享地面缎车辆司轮压掩传递协到计纲算深任度Z组处的肤竖向奋压力闭；P0——裤车辆岩单个物轮压来；a﹑b迷—镜—地堡面单笛个轮主压的驼分布寨长度服和宽腾度；di——舟地面饭相邻浸两个涨轮压禾的净充距；n—串—轮劝压的朵数量菜；μ0——印车辆告荷载号的动榜力系址数。式中缝：p0x——脾地面核车辆潜轮压伴传递览到计弟算深戏度Z暗处的叮侧压屿力；p0z——料地面静车辆末轮压朴传递颈到计越算深盈度Z抹处的剥竖向孤压力粒；λa钥——境水平如向侧旋压力废系数炕。地面虾车辆积荷载篮传递蜂到地须下结忠构上赌的侧词压力矩，可樱按下遮式计港算：(4遣-3勺)4)亮地震供荷载⑴地正震对良地铁赏车站查的影何响可笋分为岸剪切托错位始和振惊动。秘车站业结构缸无法饺抵抗摆剪切俱错位嫌；⑵松倡软地薯层中伐进行酬地震洞响应潮分析昨和动饶力模伐型试鹅验，游一般受结构当采用党实用和方法魂，即命静力披法或租拟静待力法劈燕；⑶衬厦砌结雄构横捡截面刑的抗钟震设剩计和敬抗震驰稳定属性验酬算中见采用江地震阁系数腰法（险惯性筐力法纲），养即静蔽力法河；⑷验狼算衬货砌结脂构沿粮纵向抵方向屡的应均力和踏变形坝采用白地层筑位移初法，住即拟糟静力裕法；⑸垂捐直地誓震荷洲载通葡常只舰在验搁算结斩构的浅抗浮筝能力去时才躁考虑桶；⑹水纳平地剃震荷强载可阁分为仁垂直遵和平仿行隧赚道纵杯轴两液个方原向计蜻算。5)刃其他禁荷载⑴车炎站上盒面的庄覆土绩荷载⑵施澡工阶构段地粗表施施工机恰具荷束载⑶车低站上搅方和咽破坏奏棱柱挖体内员的设打备和涂建筑辆物压院力⑷内病部人黑群荷丘载⑸内贫部设少备荷堡载⑹地闲铁车甲辆荷恭载⒊地铁游车站妻围护辫结构膀设计1)详入土临深度梯计算脾（基模坑稳闲定性恋验算榴）⑴入永土深闹度可克按基坏坑抗谣隆起燃的稳箭定条紧件和防止加管涌肢的稳辰定条峡件来膏确定最；⑵基喉坑抗才隆起却验算挤时一户般采锄用以睡最下盗一道浆支撑蒸与围扇护墙己的交站点为躁滑弧尸中心﹑维乳护墙丸底面长为滑路裂圆繁弧的干分层且计算剥方法蔬；⑶安惠全系抬数一览般为详1.肾5～蛇2.控0，狸亦可燃参考据工程少实践收经验付综合眼考虑对确定戴。式中医：hw——夜维护征墙体员内外士面的度水头词差；L庆——归产生议水头冈损失冠的最收短流改线长医度；ic——尾极限此动水摩坡度醒；I蹦——谦动水躲坡度挪；Gs——首土颗茫粒密尸度；e蝇——冤土的索空隙粗比。⑷防止春管涌挡的验耗算一缺般采拢用动执水坡爸度小缝于极矩限动车水坡槽度的于方法遍，即(4团-4庆)2)另围护盗结构榴计算对于谅明挖例顺作扁法施觉工的申围护泄结构僵，应锈根据恶基坑福分层湾开挖谢﹑回邻筑内功部结纯构的恒施工趟阶段成和完追成后胡的使纽奉用阶滨段等绩不同及工况胀进行怀计算套，最甚终配利筋按跃各阶债段的书内力博包络垒图提心取。⒋内伏衬侧只墙计也算⑴当验采用钳单层佩墙结厚构时辅，各棍阶段竹的最便不利班荷载吊全部沾由地苍下墙腔承受扶；⑵当穴采用节双层袖墙结下构时索，基荒坑开誓挖阶耐段荷青载全压部由逢地下抱墙承粥受，仪内部秩结构嫩回筑摊后与喝地下锤墙按网叠合菜墙计压算；⑶内捐衬墙拣配筋嘴：一雪般外筑侧面窃仅在雄地下贿墙幅架间接勺缝两负侧各胶1米祸范围翼内设萍置构爆造钢窗筋网逆；内赖侧面堵按照恢设计缺要求冒配筋召，截行面计除算时们应将翠地下赤墙与羊内衬按墙视摧为整篮体；⑷上遗海地射铁建役议允妥许的殊抗剪山强度崖取0棵.7真MPa。⒌地殊铁车察站结乱构计断算1)碑明挖荡顺作亿法修俱建的排多层通多跨雅矩形泰框架哈结构释要按宏两种波方法哭进行竞验算炕：⑴按车村站的池结构议形式跨、刚泼度、擦支承带条件鞋、荷拳载情俘况和舟施工按方法截，模模拟分盐步开锋挖、状回筑狐和使搬用阶介段不捧同的潜受力赴状况北，考女虑结淋构体扣系受标力的谋连续幸性，射用叠帅加法慨或总姻和法幕计算禁；⑵将其逮视为阻一次吹整体虑受力幼的弹麻性地宰基上拘的框墓架进警行内嚷力分国析。2)车站删按底幻玉板支看承在歉弹性往地基挺上的谷平面氧框架欧进行肿分析逐时，饥一般跟以水捞平弹释簧模驻拟地爹层对厕侧墙宜的水部平位消移的聋约束巧作用枯，以佳竖向希弹簧演模拟肚地层疗对底满板、仙侧墙惧底部吓的竖顾向位暮移的话约束抬作用瓦。3)厕框架录结构启基底残反力灶可以侧采用谋两种够计算和方法足：⑴假彼设结药构是缴刚性作体，圣则基纱底反戴力的毯大小臣和分案布可会根据达静力想平衡将条件亩求得盲；⑵假续设结记构为座温克污尔地届基上潜的矩负形框阶架，西则根逆据地资基变伴形计缸算基爽底每昼一点摧的反蚁力。4)在顶政、楼蛾板的瓶横向昼框架狂内力则计算乌中，笛要考帜虑因篇纵梁功刚度温不足讨（当烤跨度圈较大搬、截旅面高牛度较大小时墓）、驶跨中阔挠度乞较大伏所产浅生的泥横向杂板带怀正负波弯矩愈在纵拌向分林布的总不均绝匀性叼。5)各层继板与义地下除墙的取连接萄处，冒如不康采用师钢筋宇接驳是器而臣采用答预埋足剪力稠筋，阻应将姿预埋都在地悠下墙免中的膀插筋眉调直滤，使钳它能签承受榴负弯糠矩。划在板黑的横株向内健力计银算中站把这独部分陵插筋辉计人徐，以闭减小膨跨中编正弯们矩。6)尸顶板抢一般将按纯盏弯计吗算；谎中楼赴板、炮底板盈截面趴配筋应计算价时，双可考段虑对由称的父侧向旺土压绘力对筹板产绩生的笑轴向于压力少按偏神心受镇压构顷件进森行计毁算。7)牧对框介架结号构的话隅角候部分护和梁拦柱交割叉节威点处剖，配理筋时董要考灰虑侧睁墙宽冤度的文影响脸。8)棚当沿词车站两纵向欠的覆彻土厚熔度、惜上部园建筑爱物荷慰载、们内部告结构虫形式畅变化旦较大国时，矿或基牧底地滨层有裳显著巾差异旧时，慕还应护进行旱结构杜纵向刷受力惰分析们。四﹑肉地铁胡车站版结构逆的构皮造设散计⒈明插挖法寻施工拦的车等站1)愁顶板雁和楼展板可采木用单哈向板所、井伶字梁仓式板甜、无菊梁板护或密荡肋板竿等形着式。2)唯底板基本投上都铜采用掠以纵披梁和芦侧墙厚为支感撑的泻梁式简板结皂构。3)酸立柱⑴明奔挖法之车站处的立确柱一视般采据用钢干筋混停凝土螺结构琴。⑵按跌照常侨规荷事载设吓计的术地铁至车站椅站台委区的浩柱距乘一般发取6滴～8曲m。⑶当兔柱的奸设计栗荷载智很大载时，霜可采命用钢借管混今凝土沸柱或软劲性茧钢筋蛇高强拌度混核凝土宣柱。4)处侧墙踢：⑴采头用放飞坡开脏挖或攀工字两钢桩虽、钢馅板桩尖作基第坑临捎时护着壁时案，侧怪墙多玩采用娇以顶炎底板桨及楼猴板为抄支撑桥的单附向板蹈；⑵采促用地水下墙矛或钻哭孔灌承注桩晃护壁晨时，猪利用域他们甚作主牙体