地铁车站毕业设计

西南交通大学本科毕业设计（论文）设计2015年6月

西南交通大学本科毕业设计(论文)第页毕业设计（论文）任务书发题日期：年月日完成日期：月日题目天津地铁4号线大沽北路站初步设计 1、本论文的目的、意义通过本毕业设计对一个实际地铁车站的规划与设计、施工方案编制，培养土木工程专业学生对基本知识和基本技能的应用能力，为学生今后从事相关设计与施工工作奠定基础。学生通过参与本毕业设计，了解地铁车站设计的流程，培养对资料的收集和分析、相关规范的选择和运用能力，掌握地铁车站的设计方法及施工技术、强化计算软件的使用、以及熟悉设计文本的编制全过程，另外培养理论分析与设计运算能力、解决工程问题的能力，对学生系统地掌握专业知识技能具有重要的作用。2、学生应完成的任务（1）车站建筑设计：根据设计原则和技术标准比选车站的总平面布置方案（至少完成两个方案对比论证）、对车站规模进行计算、对车站建筑布局进行设计（站台层、站厅层及结构断面），并绘制车站建筑设计图纸；（2）车站主体结构设计：根据设计原则和技术标准拟定结构尺寸及材料、确定荷载种类并进行荷载组合及计算、确定计算模型和计算图示、采用数值计算软件对车站结构内力进行计算（标准横断面+非标准横断面，或标准横断面+纵梁）、进行主要构件的配筋计算及验算、进行车站抗震及抗浮验算，并绘制车站结构横断面（及纵梁）配筋图。（4）车站施工组织设计：编制总体施工方案（施工方法比选、施工阶段划分、主要施工流程）、施工场地布置及交通疏解方案、施工进度计划、主要施工技术方案、工程量统计等内容，并绘制车站施工组织设计图纸；（5）毕业实习：参观成都地铁在建车站施工现场、已运营车站，结合毕业设计的内容撰写毕业实习报告；（6）外文翻译及绘图：完成字数不少于1万外文字符的专业文献翻译，并附上翻译资料原文；图纸不少于两张0号设计图的工作量，其中手绘图纸图量不少于一张2号设计图。3、论文各部分内容及时间分配：（共13周）第一部分 学习毕业设计任务书、进行准备工作（1周）第二部分 车站建筑设计 （4周）第三部分 车站主体结构设计（4周）第四部分 车站施工组织设计（2周）第五部分 文整及初稿打印（1周）评阅及答辩 交老师评阅并修改提交答辩 （1周）备注外文翻译、毕业实习报告、手绘图纸应在中期检查之前完成。指导教师： 年月日审批人： 年月日摘要社会的发展，人口的城市化愈发严重，这就使得大中型城市交通越发拥挤。为了解决城市交通瘫痪现象，也为了城市的绿色健康发展，地铁是当之无愧的选择。作为二十一世纪的主要交通方式之一，地铁拥有节省土地、减少噪音、节约能源、减少污染等优点。我主要进行了天津市4号线工程的中间站——大沽北路站的初步设计。大沽北路为城市主要交通干路，现状交通流量较大,承德道为城市辅路，现状交通流量小。为缓解交通压力，设置大沽北路站位于大沽北路及承德道交口，车站周边主要为市商业委员会、市和平区四平道小学、和平区第十八幼儿园、和公交1路汽车站等用地。车站有效站台中心里程为CK26+101.837。设计的主要内容为“建筑设计”、“主体结构设计”、“施工组织设计”。本次设计主要步骤如下：1.查阅与整理相关资料，熟悉设计内容与基本规范要求；2.根据所得资料中的客流量进行车站建筑设计，主要是车站规模，站厅站台以及各种设备设计，然后绘制相关图纸；3.分析地质资料，根据横断面示意图进行荷载计算，然后由荷载图进行ANSYS内力分析，得出主体结构危险截面内力；4.配筋计算与抗浮验算，绘制配筋图；5.车站施工组织设计；6.整理论文与相关图纸。关键词：地铁车站；建筑设计；主体结构设计；

AbstractWiththedevelopmentofsociety,theurbanizationofthepopulationbecomesworse,whichmakesthetrafficoflargeandmediumcitiesmorecrowded.Inordertosolvethephenomenonofurbantrafficparalysis,butalsoforthecity'sgreenandhealthydevelopment,thesubwayisadeservedchoice.Asoneofthemaintransportationmodesintwenty-firstCentury,Metrohastheadvantagesofsavingland,reducingnoise,savingenergy,reducingpollutionetc.ImainlycarriedoutthepreliminarydesignofthemiddlestationoftheNo.4lineofTianjinCity,Dagunorthroadstation.DaguRoadisthecity'smaintraffictrunk,whoseTrafficSituationislarger.Chengderoadisaancillaryroad,whoseTrafficflowissmaller.Toeasethetrafficpressure,DaguRoadstationislocatedintheDaguroadandChengderoadjunction.,surroundingthestationmainlyCityBusinessCouncil,HepingDistrict,SipingRoadPrimarySchool,HepingDistricteighteenthkindergarten,andbus1roadbusstation.TheeffectiveplatformcentermileageofthestationisCK26+101.837.Themainthreecontentofthedesignare"architecturaldesign","mainstructuredesign",and"constructionorganizationdesign".Themainstepsofthisdesignareasfollows:1.Consultandsortrelatedmaterialsandbefamiliarwiththedesigncontentandbasicspecificationrequirements;2.Accordingtoinformationobtained,makethestationbuildingsdesignwhichmainlyincludethesizeofthestation,thestationhallplatformandavarietyofequipmentdesign,andthendrawtherelevantdrawings;3.Analyzethegeologicaldata,conductloadcalculationbasedoncross-sectionalschematicviewandthenanalyzetheinternalforcebyANSYS,drawtheinternalforcesofthemainstructureofthedangeroussection;4.Reinforcementcalculationandanti-floatchecking,drawreinforcementchart;5.Stationconstructiondesign;6.Neatenpapersandrelateddrawings.Keyword:Subwaystation;architecturaldesign;themainstructuredesign目录第1章绪论 11.1地下铁道发展 11.2本次设计的主要内容 21.3工程概况 21.3.1站址环境 21.3.2地面道路及交通状况 41.3.3邻近建筑物情况 41.3.4地下管线情况 5第2章车站建筑设计 72.1建筑设计概述 72.1.1设计范围 72.1.2设计原则 72.2车站规模计算 82.2.1车站预测客流量 82.2.2站台有效长度计算 92.2.3楼梯与自动扶梯宽度计算与验算 92.2.4站台宽度计算 112.2.5售检票设施数量计算 122.2.6出入口通道宽度及楼梯计算 13第3章车站主体结构设计 143.1车站结构尺寸及材料 143.2荷载及组合 143.2.1荷载种类及组合 153.3主体结构标准断面荷载计算 173.4车站纵梁荷载计算 203.5车站标准断面内力计算 233.5.1计算模型: 233.5.2采用荷载标准组合时车站标准断面墙板柱ANSYS计算结果 243.5.3采用荷载标准组合时车站标准断面墙板柱ANSYS计算结果 263.5.4结构标准断面内力表 283.6车站纵梁内力计算 303.6.1采用荷载基本组合时车站纵梁ANSYS计算结果： 303.6.2采用荷载标准组合时车站纵梁ANSYS计算结果 353.6.3纵梁内力表 393.6.4板的配筋计算 403.6.5侧墙配筋计算 443.6.6板和侧墙的最终配筋表 473.6.7中柱配筋计算 533.6.8车站纵梁配筋及裂缝验算 543.6.9车站纵梁配筋及裂缝验算表 563.7结构抗浮验算 58第4章车站施工组织设计 604.1主要施工步骤 604.2施工场地布置及交通疏解方案 604.3基坑降水 614.4施工主要进度指标及工作安排 624.5地下管线防护和迁移 624.6工程量统计 63结束语 66致谢 67参考文献 67附录A 68毕业实习报告 68绪论地下铁道发展1.初步发展阶段（1863—1924），这是地铁开始阶段，欧美国家部分城市轨道交通得到迅速发展，其间有13个城市建成了地铁，另有一些城市建立了有轨电车。到二十世纪二十年代，美国、日本、印度和中国开始的有轨电车的建设。只不过由于技术的限制，当时的有轨电车行驶速度低下，噪声和污染也是比较严重，然后它仍然是最主要的交通方式。2.停滞萎缩阶段（1924—1949），由于第二次世界大招的爆发，各国忙于战事，无心铁轨建设，城市轨道交通的发展基本停滞及萎缩。一部分已建铁轨也在二战中摧毁或是严重受损，此阶段主要的交通方式是汽车运输。3.再发展阶段（1949—1969），二战的结束，各国经济得到迅速的恢复与发展，另外由于汽车数量的过多，城市交通经常陷入瘫痪状态，这就刺激的地铁的再次高潮发展。这次不仅是欧美国家，亚非国家在此期间也有17个城市新建了地铁。4.高速发展阶段（1970至今），二十世纪末到二十一世纪初，由于世界经济的高速发展与全球化，人们物质生活需求越来越大，为了让城市的高速发展稳而有序，就必须建立一个完善的大众交通线，那就是“地铁”。地铁在城市化发展中的作用已经世界发达国家的证明，它们至关重要。俄罗斯首都莫斯科拥有世界上最为豪华的地铁“地下宫殿”，天然的料石以及欧洲传统特色的灯饰，它简直就是一座艺术的博物馆。美国纽约拥有世界上最长运行线的地铁，全长432.4km，37条线路，多达498个地铁车站，不过由于其发展较为悠久，设施较为陈旧。法国地铁是世界上最为方便和最为先进的地铁，各个主要车站出入口均设置有电脑显示，相关线路换乘一目了然，而且整个过程基本全部计算机化，而且能耗也是相当的低。我国自1965年7月正式开始在北京修建第一条地铁线路，地铁已经逐步走向全部各大城市，如：上海、武汉、广州、香港、成都、南京、天津、南昌等。地铁网的建立与完善，使得我国的经济以及人民的生活水平得到了日新月异的发展。本次设计的主要内容本次设计为大沽北路站地铁车站的设计，建筑设计包括基本计算，如：预测客流、车站有效长度、楼梯与自动扶梯的计算、疏散时间的计算、站台宽度的计算、售检票设施计算、出入口及通道设计计算等，图纸绘制，如：站厅、站台、纵剖面、横剖面、总平面布置图等。结构设计包括工程概况，荷载计算，荷载简图，受力分析，内力计算，ANSYS使用，标准断面配筋计算以及最后的配筋图。施工组织设计包括施工组织方案的选择，施工中相关机械的需求及使用，施工中人员的安排，施工中安全措施的准备，工程量的统计及施工监测等。工程概况站址环境大沽北路站位于大沽北路及承德道交口，沿大沽北路东西向路中心设站，车站周边主要为市商业委员会、市和平区四平道小学、和平区第十八幼儿园、和公交1路汽车站等用地。详见图1.3.1-1。图.1-1大沽北路站周边规划图本站中心里程右CK26+101.837，为地下二层14m岛式车站，地下一层为站台层，地下二层为站厅层。车站外包尺寸长为372.55m，宽为24.50m（内净长370.75，宽22.90m）。表1.3.1-1大沽北路站车站起讫里程表设计起点有效站台起点中心里程有效站台终点设计终点全长右CK25+990.687右CK26+007.837右CK26+086.837右CK26+165.837右CK26+363.237372.55m大沽北路站位于大沽北路及承德道交口，沿大沽北路东西向路中心设站，车站南侧为新华国金中心施工场地，东南侧为排水处理厂，东北侧为和平区人防办公室，北侧为和平区第十八幼儿园、市和平区四平东道小学、市商业委员会，其中主要控制性建筑为北侧为和平区第十八幼儿园和市商业委员会。大沽北路为现状道路，现状路规划红线宽为40m，承德道规划红线为15m。大沽北路为城市主要交通干路，现状交通流量较大,承德道为城市辅路，现状交通流量小。北京银行天津分行东丽区园林管理所苗圃地毯厂四平道小学图.1-2大沽北路站周边现状图地面道路及交通状况大沽北路站位于大沽北路及承德道交口，沿大沽北路东西向路中心设站，车站南侧为新华国金中心施工场地，东南侧为排水处理厂，东北侧为和平区人防办公室，北侧为和平区第十八幼儿园、市和平区四平东道小学、市商业委员会，其中主要控制性建筑为北侧为和平区第十八幼儿园和市商业委员会；另本站上区间与已运营的三号线上下交叉通行，交叉处三号线轨顶标高-15.12，盾构区间净距1.5m,受此节点控制，本站上台下厅布置。大沽北路为现状道路，现状路规划红线宽为40m，承德道规划红线为15m。大沽北路为城市主要交通干路，现状交通流量较大,承德道为城市辅路，现状交通流量小。邻近建筑物情况新华国金中心建筑紧邻大沽北路，有地下三层结构，规划红线距车站最近处约2.3m;据现有调查资料新华地下围护结构外轮廓距规划红线1.3m，（见附图一）；2号风道紧邻和平第十八幼儿园；B号出入口占用市商业委员会部分用地,车站大里程段北侧有一6层建筑距车站最近处约6.5m，基础形式不详（见图.1-3）。图.1-3图.1-4地下管线情况车站站位处管线繁多，沿车站站位方向大沽北路上不同埋深下有雨水、污水、中水、供电、燃气、电信、供电等多种管线。横跨出入口及风道位置热水管埋深较浅。车站施工前需将诸多管线仔细核对，原则施工时临时保护或改移，后期恢复的原则。受邻近建筑限制，车站主体南侧用地较为紧张故一期主体施工时先将管线改移到车站北侧，对沿大沽路方向地面以下埋深较深的3.1米、3.6米车站范围内的直径1000mm的雨污合流管，施工前需做永久改移到车站北侧，对其它的供电、电信、输配水管、天然气、路灯套管等施工中暂时予以改移，站后恢复。主要控制管线见附图三。对营口道位置二期施工的主体，为解决营口道处管线改移困难，车站采用局部盖挖，将主体顶板施工好立即恢复管线，余下管线中埋深较深的雨水管（直径800mm埋深4.73米）永久改移到车站南侧，余下待二期主体全部完成后再做恢复。图.1-5车站建筑设计建筑设计概述设计范围大沽北路站设计起点里程为右CK25+990.687（结构外轮廓），终点里程为右CK26+363.237（结构外轮廓）之间的车站总平面设计；平面设计，站厅层、站台层公共区布置，设备管理用房布置；车站出入口、出入口通道、风亭、风道的设计等。其中车站与区间分界里程小里程端为右CK25+991.587（结构内轮廓），大里程端为右CK26+362.337（结构内轮廓）。设计原则（1）必须认真贯彻落实天津地铁建设“安全、可靠、经济、适用”的基本指导思想，保护环境的同时做到最大程度的节约能源；（2）进行地铁车站设计时，必须严格遵守天津省成都市城市总体规划、地面交通规划及轨道交通网络规划的基本要求，依据安全、可靠、适用、技术先进、、环境保护、节约能源、经济合理的基本原则，妥善处理地下铁道与地面建筑、城市交通、地面及地下管线、地下相关建筑物之间的关系，最大程度上满足城市景观与环境保护的要求，并且设计中应尽量减少管线迁移、房屋拆迁和建筑施工运作时地下铁道对地表建筑物、地面交通及市民日常生活的影响，努力做到安全施工的同时保证居民的正常生活，减少相应的工程投资；（3）车站设计规模，车站站厅站台层大小及相应的附属设施应按远期或控制期设计高峰客流量进行控制，并根据车站周边建筑、周边环境以及所处地点的重要性，还有远期规划及发展走向等多方面因素考虑；（4）车站设计，应当保证乘客日常生活工作搭车快速便捷并具有良好的内部和外部环境条件，从而为乘客减轻日常工作压力，给予乘客最大的舒心，开心，放心；（5）车站设计还应当充分考虑与对面交通枢纽以及公共汽车站点的衔接，实现地下铁道与地面公交一体化；（6）车站设计应该合理组织各类客流，避免其交叉造成互相干扰，从根本上保证乘客有序进站、安全出站，车站建筑的站厅、站台、通道、出入口、楼梯、电梯、自动扶梯和自动以及人工售检票机等各部位的通过能力应相互匹配，使用中交相呼应；（7）地铁车站结构设计时顶板覆土厚度，应按城市规划部门、市政管线部门和市政园林部门以及相关地质资料的要求进行协调，综合多方面因素最终合理确定；（8）车站的规模、人行楼梯及自动扶梯的具体设计除应当满足控制期高峰时间段上、下乘客客流外，还应达到站台层的事故疏散时间不大于6min的要求，以确保乘客安全；（9）车站设计还应与周边相关物业的开发相结合再综合考虑，凡与车站合建或连通的物业开发区、过街通道等相应公共设施的防火防灾措施，应满足地铁车站安全标准基本要求；发生灾情时，应保证各个系统的相互独立性和可靠性，更主要的是生命安全；（10）车站设计还应符合有关建筑规范、规定，满足客流、地面交通、行车组织以及运营管理、设备的基本要求；（11）车站应设无障碍设施、公共厕所；（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；（13）地面车站应满足地面建筑相关的设计规范要求；（14）车站设计宜结合各站地面周边具体情况及规划景观要求，有条件的宜将出入口大门设计在出入口侧面，避免其正对电扶梯/楼梯，在保持车站温度提高车站舒适度的同时也可减少站内能量流失，提高设备利用率。车站规模计算车站预测客流量大沽北路远期（2043年）早、晚高峰客流见表2.2.1-1表2.2-1远期2043年高峰小时预测客流及超高峰系数表（人/小时）站名预测客流小街-新兴村新兴村-小街超高峰系数上客下客断面客流上客下客断面客流大沽北路早高峰186676522839431143798131801.2晚高峰339644031557577921706220801.2由上计算得知：上车设计客流量由晚高峰控制为：（3396+7792）×1.2=13426（人/小时）下车设计客流量由早高峰控制为：（7652+3798）×1.2=13740（人/小时）设计客流量由晚高峰控制为：（3396+4403+7792+1706）×1.2=20756（人/小时）站台有效长度计算（1）站台有效长度按下式计算：式中——站台有效长度（m）；——所用车型的车辆全长，即车辆两端车钩连接面间距（m）；——远期列车最大编组辆数；——列车停车误差（m），采用屏蔽门系统时取m，无屏蔽门本线采用A型电动车辆，初、近、远期列车均为6辆编组。采用屏蔽门系统，则，取有效长度为140m。楼梯与自动扶梯宽度计算与验算（1）自动扶梯台数按出站客流走自动扶梯的设计思路，自动扶梯台数可按如下公式计算：式中N——自动扶梯台数（m——远期预测高峰小时上行和下行（下车）客流量（人/h）；——超高峰系数；——自动扶梯每小时输送客流的能力[人/（h∙m）];——楼梯的利用率，取0.8。则m故取4部1m宽自动扶梯。（2）楼梯宽度按客流进站走楼梯的设计思路，楼梯宽度m可按如下公式计算：式中m——楼梯宽度（m）;——远期预测高峰小时上行和下行（上车）客流量（人/h）；——超高峰系数；——楼梯双向混行通过能力[人/（h∙m）];——楼梯的利用率，取0.7则m所以采用两2部3m宽楼梯。（3）楼梯和扶梯的宽度验算事故疏散时间按下列公式计算式中：——远期或客流控制期中超高峰小时1列进站列车的最大客流断面流量（人）——远期或客流控制期中超高峰小时站台上的最大候车乘客（人）;——一台自动扶梯的通过能力，扶梯单向上行时的通过能力：8190（人/小时）——疏散楼梯的通过能力，楼梯单向上行时通过能力：3700（人/小时）——自动扶梯数量——疏散楼梯的总宽度（人）(人)=8190/60=136.5（人/分钟）=3700/60=61.7（人/分钟）=4=6m＜6(min)车站楼梯、自动扶梯的数量及布置满足紧急疏散要求。站台宽度计算本站规模按2043年早高峰预测客流资料控制。站台为岛式站台(1)站台宽度计算岛式站台宽度:其中或，二者取大者。式中——侧站台宽度（m）；——横向柱数：2；——横向柱宽：0.8m，（未考虑装修厚度0.2m）；——每组人行梯与自动扶梯宽度之和；——远期每列车高峰小时单侧上车设计客流量×1.2；——远期每列车高峰小时单侧上、下车设计客流量×1.2；——站台上人流密度：0.33~0.75；——屏蔽门长度：132.9m；——站台边缘至屏蔽门立柱内侧的距离（m）；取0.25m；——站台安全防护宽度，取0.4m,采用屏蔽门时替代值。（2）侧站台宽度计算m按规范要求：b取值不小于2.5m，考虑到车站安装屏蔽门及装修后的净宽且不小于2.5m，所以b取2.5m。车站站台宽度为：=22.5+（0.8+0.2）2+1.82+3=13.6m所以设计值取车站站台宽度为14m售检票设施数量计算(1)人工售票机数量考虑到本车站由3个出入口，故每个出入口设置一个人工售票口人工售票口通过能力1200人/小时(2)自动售票机数量远期地铁将成为主要交通工具，持卡（可充值）乘坐更为方便，远期按持卡率50%考虑，超高峰系数：1.2远期高峰客流：上车客流量：人/小时，台考虑到有3个出入口，故每个出入口设置4个自动售票机(3)自动检票机①主要参数：高峰客流：上车：3396+7792=11188人/小时下车：7652+3798=11450人/小时超高峰系数：1.2门扉式自动检票机通过能力：1800人/小时②自动检票机数量进闸机数量：台考虑到3个出入口，故每个入口3个进站自动检票机。出闸机数量：台考虑到3个出入口，故每个出口3个出站自动检票机。式中——进站自动检票机台数；——出站自动检票机台数；——远期预测高峰小时上行和下行（上车）客流量（人/h）；——远期预测高峰小时上行和下行（下车）客流量（人/h）；——超高峰系数；——门扉式磁卡自动检票机每台每小时检票能力[人/（h∙台）]出入口通道宽度及楼梯计算本站设置3个出入口，取任一出入口计算通道宽度。式中——超高峰小时客流量；——不均匀系数，取1.2；——通道双向混行通过能力，取4000人/()。则在场地条件允许的前提下，结合地块规划需求设计，A号出入口通道宽度为4m宽，净高3.50m；B号出入口通道宽度7m，净高3.5m；C号出入口通道宽度为10.1m，净高3.5m，满足分向客流通行要求。B、C号出入口内设净宽2.28m双向楼梯1部，上行扶梯一部，下行扶梯一部。A号出入口设上行扶梯一部，下行扶梯一部。满足分向客流通行要求车站主体结构设计车站结构尺寸及材料计算箱形框架结构内力时，一般是根据经验或采用工程类比法，首先假定框架截面的尺寸，然后进行内力计算。如果发现结构强度不足或者配筋过大，应该重新进行截面尺寸拟定和内力计算。截面尺寸的假定大致可以按照以下步骤进行：先假定顶板截面厚度（大约为跨度的1/10~1/8），再大致计算出顶板荷载以及在改荷载作用下顶所受的最大正、负弯矩，然后根据内力和配筋进行调整；根据有无地下水，底板的厚度比顶板的厚度厚50~100mm；侧墙厚度根据防水、施工以及结构的匀称要求，通常不宜小于400mm；最后按照整体框架进行精确计算。初步拟定车站主体结构相关构件的断面尺寸及工程材料如下表3-1及图3-1所示：表3-1主体结构尺寸及工程材料表类别尺寸（m）混凝土强度等级主体结构顶板0.8C35混凝土中板0.4C35混凝土底板1.0C35混凝土顶纵梁1.22.2C40混凝土中纵梁1.21.5C40混凝土底纵梁1.22.4C40混凝土中柱0.81.0C40混凝土侧墙1.0C35混凝土荷载及组合荷载种类及组合(1)荷载种类荷载种类分别有永久荷载、可变荷载、偶然荷载。结构荷载分类见表3-2。表3-2地下结构荷载分类表荷载类型荷载名称永久荷载结构自重地层压力结构上部和受影响范围内的设施及建筑物压力水压力及浮力混凝土收缩及徐变作用预加应力设备重量设备基础、建筑做法、建筑止墙等引起的结构附加荷载地基下沉影响力可变荷载基本可变荷载地面车辆荷载及其冲击力地面车辆荷载引起的侧向土压力地下铁道车辆荷载及其冲击力人群荷载其他可变荷载温度变化影响力施工荷载偶然荷载地震荷载人防荷载注：1、设计中要求考虑的其他荷载，可根据其性质分别列入上述三类和在中。2、表中多列荷载本节未加说明这，可按照国家相关规定或根据实际情况确定。3、施工荷载包括：设备运输及吊装荷载、施工机具及人群荷载、施工堆载、相邻隧道施工的影响、盾构法的千斤顶顶力及压浆荷载等荷载。(2)永久荷载1)结构自重：按实际重量计算，其中钢筋混凝土自重按25kN/m3，素混凝土按22kN/m3。2)覆土重：粘性土中的竖向地层压力按全覆土压力计算。3)结构上部和受影响范围内的设施及建筑物压力：在计算结构上部和受影响范围内的设施及建筑物压力时，对已有或已经批准待建的建筑物压力在结构设计中均应考虑。设计中还应包括施工工序、荷载变化、建筑物监控量测等内容。4)水土侧压力：施工阶段按朗肯公式计算其主动侧土压力，各土层均按水土合算。使用阶段按静止侧土压力计算，水土分算。取地面为计算水位标高。5)水浮力：明挖车站应根据施工阶段和使用阶段可能发生的地下水位的最不利情况，计算水压力和浮力的大小。取地面为计算水位标高。6)设备荷载：设备区一般可按8kPa进行设计，但对重型设备（超过8kPa的设备）需依据设备的实际重量、动力影响、安装运输途径等确定其大小与范围，进行结构计算。7)混凝土收缩作用：根据《铁路隧道设计规范》及《铁路桥涵设计规范》的规定,地下结构混凝土收缩的影响可假定用降低温度的方法来计算。对于整体浇筑的钢筋混凝土结构相当于降低温度15℃：对于分段浇注的混凝土或钢筋混凝土结构相当于降低温度10℃。(3)可变荷载1)施工荷载：考虑施工时可能情况的组合。2)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4kPa的活荷载标准值计。3)路面活载：地面超载按20kPa计，并考虑扩散后作用在车站结构上。4)列车荷载：地下站地铁列车荷载应根据所采用的车辆轴重、排列和制动力计算，并考虑通过的重型设备车辆进行验算。5)温度作用力：可根据武汉地区温度情况及施工条件,分别按使用阶段温度变化范围及施工期间混凝土内部峰值温度考虑。(4)偶然荷载地震荷载：地震基本设防烈度为6度，地下车站抗震等级为三级。人防荷载：车站人防按6级抗力等级设防。(5)荷载组合1)基本组合：（当永久荷载控制）（当可变荷载控制）2)标准组合：式中，第个永久荷载（恒载）分项系数；第个可变荷载分项系数；第个永久荷载标准值的效应；第个可变荷载标准值的效应；第个可变荷载的组合值系数，一般取0.7。主体结构标准断面荷载计算本车站地下结构埋深3m，地下水位线位于顶板处，并按正常使用阶段，进行强度、刚度和稳定性计算。根据结构在各阶段可能出现的荷载进行最不利组合，对结构进行承载力极限状态和正常使用极限状态验算，荷载的分项系数及组合系数按《建筑结构荷载规范》取值垂直荷载1）顶板荷载：顶板垂直荷载由路面活载和垂直土压力组成，方向竖直向下。路面均布活载：垂直土压力：顶板自重：顶板垂直荷载为：标准组合：基本组合:永久荷载控制√可变荷载控制2）中板荷载：中板垂直荷载由人群荷载与设备荷载组成，方向竖直向下。标准组合：基本组合：永久荷载控制√可变荷载控制3）底板荷载：底板垂直荷载即为水浮力，方向竖直向上，取顶板中轴线为计算水位标高。标准组合：基本组合：由于自重是对结构有利，所以底板自重系数取1.0表3-3主体结构顶板、中板、底板垂直荷载表（单位：）顶板中板底板标准组合（kPa）96.3722-131基本组合（kPa）122.728.22-185.6说明：表中正值表示荷载方向为竖直向下，负值表示竖直向上。(2)侧向荷载。取顶板中轴线为计算水位标高，采用水土分算。1)侧向水压力顶板处（取顶板轴线）：标准组合：基本组合：底板处（取底板轴线）：标准组合：基本组合：2)侧向土压力表3-4标准断面处从地面至车站底板土层信息表序号岩土编号岩土名称厚度（m）重度(kN/m3)内摩擦角(°)静止侧压力系数1eq\o\ac(○,1)素填土2.518.8016.10.5662eq\o\ac(○,3)黏土1.518.7412.270.653eq\o\ac(○,4)粉质黏土1.519.2419.750.564eq\o\ac(○,6)粉质黏土8.519.1119.810.525eq\o\ac(○,7)粉质黏土2.019.5921.990.556eq\o\ac(○,8)1粉土粉砂1.520.1719.900.527eq\o\ac(○,8)2粉土粉砂220.3132.710.45由于土层较多，为方便计算，将所有的土层进行加权平均计算：eq\o\ac(○,1)当h=0m时即围护结构顶端标准组合：基本组合：可变荷载控制：√eq\o\ac(○,2)当h=3.4m时即顶板中轴线标准组合基本组合：永久荷载控制：√可变荷载控制：eq\o\ac(○,3)当h=19m时即底板中轴线标准组合：基本组合：永久荷载控制：车站纵梁荷载计算纵梁计算位置考虑荷载最不利位置，取纵梁两侧相邻顶板半跨荷载之和，即纵梁为两个半跨顶板上部荷载及顶板自重之和。（1）顶纵梁荷载顶板自重：顶纵梁自重：垂直土压力：路面均布活载：顶纵梁承受的荷载标准组合：基本组合：永久荷载控制：√可变荷载控制：（2）中纵梁荷载中板自重：中纵梁自重：人群荷载：设备荷载：中纵梁承受的荷载：标准组合基本组合永久荷载控制：√可变荷载控制：（3）底纵梁荷载（荷载为正值时表示荷载方向竖直向下，荷载为负值时表示荷载方向竖直向上）底板自重：底纵梁自重：底板水浮力：底纵梁承受的荷载：标准组合：基本组合：由于底板荷载和底纵梁荷载对结构有利，所以系数取值1.0主体结构纵梁荷载计算结果见表3-5表3-5主体结构纵梁荷载表（单位：）顶纵梁中纵梁底纵梁标准组合773.356206.48-889.54基本组合989.715267.885-1290.304说明：表中正值表示荷载方向为竖直向下，负值表示竖直向上。图3-1横断面荷载作用图示图3-2纵梁荷载作用图示车站标准断面内力计算计算模型:截面特性：计算宽度沿纵向取1m，即B=1m。顶板（用beam3来模拟）：C35砼B=1.0mD=0.8m中板（用beam3来模拟）：C35砼B=1.0mD=0.4m底板（用beam3模拟）：C35砼B=1.0mD=1.0m负一层侧墙（用beam3模拟）：C35砼B=1.0mD=1m负二层侧墙（用beam3模拟）：C35砼B=1.0mD=1m柱（用beam3模拟）：C40砼B=1.0mD=0.1m结构和围岩的相互作用通过用link10单元来实现，并且考虑到土体受力特性，不能够受拉，所以需要将link10单元的option选项设置为compressiononly，仅受压。地基弹簧：围护结构与侧向土：围护结构与主体结构：采用荷载标准组合时车站标准断面墙板柱ANSYS计算结果图3-3变形图（单位：m）图3-4轴力图（单位：N）图3-5剪力图（单位：N）图3-6弯矩图（单位：）采用荷载标准组合时车站标准断面墙板柱ANSYS计算结果图3-7变形图（单位：m）图3-8轴力图（单位：N）图3-9剪力图（单位：N）图3-10弯矩图（单位：）结构标准断面内力表表3-6采用荷载基本组合时计算所得结构标准断面控制内力表构件弯矩（kNm）轴力（kN）剪力（kN）尺寸/顶板上缘647.38472.1511.91000800顶板下缘333.9472.1511.91000800中板上缘155.41514.3102.31000400中板下缘71.11514.3102.31000400底板上缘1090.02478.7921.510001000底板下缘1642.32478.7921.510001000构件弯矩（kNm）轴力（kN）弯矩（kNm）尺寸/负一层侧墙迎土面533.8568.6149.110001000负一层侧墙背土面125.9568.6167.110001000负二层侧墙迎土面1642.3869.4716.710001000负二层侧墙背土面611.4869.4921.510001000柱01216.7808001000表3-7采用荷载标准组合时计算所得结构标准断面控制内力表构件弯矩（kNm）轴力（kN）剪力（kN）尺寸/顶板上缘453.4377.7248.51000800顶板下缘317.1377.7248.51000800中板上缘112.61127.082.81000400中板下缘63.21127.082.81000400底板上缘654.11860.8745.510001000底板下缘1200.31860.8745.510001000负一层侧墙迎土面406.9505.7132.610001000负一层侧墙背土面76.1505.7148.610001000负二层侧墙迎土面1200.3790.7414.210001000负二层侧墙背土面463.4790.7579.810001000柱0937.6808001000车站纵梁内力计算截面特性：取5跨结构建立车站纵梁受力分析模型。顶纵梁（用beam3模拟）：C40砼b=1.2mh=2.2m中纵梁（用beam3模拟）：C40砼b=1.2mh=1.5m底纵梁（用beam3模拟）：C40砼b=1.2mh=2.4m采用荷载基本组合时车站纵梁ANSYS计算结果：图3-11顶纵梁变形图（单位：m）图3-12顶纵梁剪力图（单位：N）图3-13顶纵梁弯矩图（单位：）图3-14中纵梁变形图（单位：m）图3-15中纵梁剪力图（单位：N）图3-16中纵梁弯矩图（单位：）图3-17底纵梁变形图（单位：m）图3-18底纵梁剪力图（单位：N）图3-19底纵梁弯矩图（单位：）采用荷载标准组合时车站纵梁ANSYS计算结果图3-20顶纵梁变形图（单位：m）图3-21顶纵梁剪力图（单位：N）图3-22顶纵梁弯矩图（单位：）图3-23中纵梁变形图（单位：m）图3-24中纵梁剪力图（单位：N）图3-25中纵梁弯矩图（单位：）图3-26底纵梁变形图（单位：m）图3-27底纵梁剪力图（单位：N）图3-28底纵梁弯矩图（单位：）纵梁内力表表3-9采用荷载基本组合时纵梁内力表构件弯矩（kN）轴力（kN）剪力（kN）尺寸/顶纵梁上缘5000.703958.912002200顶纵梁下缘2917.103958.912002200中纵梁上缘1353.501071.512001500中纵梁下缘789.601071.512001500底纵梁上缘3803.005161.212002400底纵梁下缘6519.405161.212002400表3-10采用荷载标准组合时纵梁内力表构件弯矩（kN）轴力（kN）剪力（kN）尺寸/顶纵梁上缘3907.503093.412002200顶纵梁下缘2279.403093.412002200中纵梁上缘1043.30825.912001500中纵梁下缘608.60825.912001500底纵梁上缘2621.803588.212002400底纵梁下缘4494.503588.212002400板的配筋计算要进行结构断面配筋，选用的弯矩和轴力都是考虑在最不利位置处。选取顶板上缘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Ⅱ级钢筋(，)。(1)求偏心矩附加偏心矩（取20mm，h/30初始偏心矩(2)偏心受压性质对截面曲率的修正系数：则偏心距增大系数：判断大小偏心:计算偏心距所以属于大偏心受压构件。(3)求受压区钢筋面积As’取，充分发挥混凝土抗压强度：则受压区钢筋面积取选用C22@200()(4)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考虑到全截面最小配筋率为0.0055则选用受拉钢筋C22@100,所以非超筋,所以非少筋全截面配筋率验算：垂直于弯矩作用平面内的承载力验算：满足要求。裂缝宽度验算按荷载效应的标准组合计算的弯矩轴向力根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）当时需验算裂缝宽度。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所以取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所以取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。侧墙配筋计算选取负二层侧墙迎土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Ⅱ级钢筋(，)。(1)求偏心矩：附加偏心矩:（取20mm，h/30初始偏心矩:(2)偏心受压性质对截面曲率的修正系数：则偏心距增大系数：判断大小偏心：计算偏心距：所以属于大偏心受压构件。(3)求受压区钢筋面积As’：所以取，可充分发挥混凝土抗压强度：则受压区钢筋面积：取选用C22@150()(4)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考虑到全截面最小配筋率为0.0055，以及裂缝宽度要求，所以选用受拉钢筋C22@60,所以非超筋,所以非少筋全截面配筋率验算：垂直于弯矩作用平面内的承载力验算：满足要求。裂缝宽度的验算按荷载效应的标准组合计算的结果:弯矩,轴向力根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）当时需验算裂缝宽度。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的配筋率: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的应变不均匀系数：最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距：受拉区纵向钢筋的等效直径为：所以最大裂缝宽度为：所以裂缝满足结构耐久性的要求。板和侧墙的最终配筋表表3-11板最终配筋表顶板上缘顶板下缘中板上緣中板下缘底板上缘底板下缘基本组合647.38333.9155.471.110901642.3基本组合472.1472.11514.31514.32478.72478.7修正系数ζc111111偏心距增大系数η1.0289487651.0551396391.606540412.1108640491.0665442671.047277017初始偏心距ei(mm)1397.94394733.932077186.6666766.9523872473.079975695.898388大小偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心e(mm)1788.41271114.4008122.621673281.32739945.979971168.7984理论受压区As1600160080080020002000受压钢筋直径间距C22@200C22@200C22@400C22@400C24@200C24@200实际受压区As'1900.6635551900.663555950.331777950.3317772261.9467112261.946711受压区高度x(mm)30.9354.938488283.179416664.2236043110.178278151.038418理论受拉区As2118.3837.7476724856.2506219.94109623516.23915192259.610364受拉钢筋直径间距通长：C22@200加强：C22@200通长：C22@200加强：C22@600通长：C22@400加强：C22@1200通长：C22@400加强：C22@1200通长：C24@200加强：C24@200通长：C24@200加强：C24@200实际受拉区As3801.32534.2180741267.10901267.10904523.8934214523.893421ξ0.1024310.06828730.06828730.06828730.09752110.0975211是否超筋非超筋非超筋非超筋非超筋非超筋非超筋单侧ρ0.00475170.00316780.00316780.00316780.00452390.0045239是否少筋非少筋非少筋非少筋非少筋非少筋非少筋全部纵筋0.00712750.00554360.00554360.00554360.00678580.0067858是否满足最小配筋率满足满足满足满足满足满足标准组合453.4317.1112.663.2654.11200.3标准组合377.7377.71127.01127.01860.81860.8e(mm)1540.423621179.5552无需验算无需验算无需验算1085.04514z(mm)623.30745608.85059733.141770.010.010.01受拉区纵向钢筋应力146.195423139.702331197.434389应变不均匀系数ψ0.20.2·0.3757088保护层厚度494948受拉区钢筋直径222224最大裂缝宽度0.0747482580.0714284050.199568029是否满足要求满足满足满足满足满足满足表3-12侧墙最终配筋表负一层迎土侧负一层背土侧负二层迎土侧负二层背土侧基本组合533.8125.91642.3611.4基本组合568.6568.6869.4869.4修正系数ζc1111偏心距增大系数η1.0338431971.1291440081.0252352781.065859669初始偏心距ei(mm)972.130379254.7543671922.33724736.57695大小偏心大偏心大偏心大偏心大偏心e(mm)1445.0304727.654372410.8481225.0877理论受压区As2000200020002000受压钢筋直径间距C22@150C22@150C22@150C22@150实际受压区As'2534.2180742534.2180742534.2180742534.218074受压区高度x(mm)1.19862301-24.46789786.342208316.85716理论受拉区As1014.129651-273.43348064201.133886947.0303504受拉钢筋直径间距通长：C22@150加强：C22@300通长：C22@150加强：C22@300通长：C22@150加强：C22@150通长：C22@150加强：C22@300实际受拉区As3801.327113801.327115068.4361483801.327111ξ0.08194480.08194480.10925970.0819448是否超筋非超筋非超筋非超筋非超筋单侧ρ0.003801390.003801390.00506840.00380139是否少筋非少筋非少筋非少筋非少筋全部纵筋0.00633550.00633550.00760270.0063355是否满足最小配筋率满足满足满足满足标准组合406.976.11200.3463.4标准组合505.7505.7790.7790.7e(mm)1244.62725不需要验算1958.022011026.06298z(mm)753.45924791.80261723.129040.010.0101367820.01受拉区纵向钢筋应力86.7217478229.77410687.1382079应变不均匀系数ψ0.20.48605290.2保护层厚度494949受拉区钢筋直径222222最大裂缝宽度0.0443399620.2829890310.044552894是否满足要求满足满足满足满足中柱配筋计算中柱尺寸，混凝土强度等级C40，，，采用Ⅱ级钢筋（，）。式中——轴向压力设计值（N）;——钢筋混凝土构件的稳定系数；——钢筋轴心抗压强度设计值（）；——构件截面面积（）；——全部纵向钢筋的截面面积（）。取负一层中柱配筋计算对于负二层中柱，计算长度，轴力设计值。取。因此负一层中柱的配筋：故采用构造配筋：。纵筋选用8C28（）。箍筋选用B12@200。配筋率验算：全部纵向受压钢筋的；每一侧纵筋；所以负二层中柱配筋满足结构的受力要求。注：负一层中柱的轴力比负二层中柱的轴力小，所以同样只需要按照构造配筋，配筋与负二层中柱相同。车站纵梁配筋及裂缝验算以顶纵梁上缘截面配筋及裂缝验算为例。已知，，,混凝土强度等级C40，，，，采用Ⅲ级钢筋（，）。弯矩设计值。（1）计算纵向受拉钢筋面积：选用10C25+10C28，，两排布筋，每两排钢筋间的净距为28mm。（非超筋梁）（非少筋梁）（2）斜截面受剪承载力计算箍筋采用Ⅱ级钢筋，，混凝土强度等级为C40<C50，。验算截面限制条件因为，属于一般截面梁，则故满足要求,纵梁不会发生斜压破坏。检查是否需按计算设置箍筋：因为故需计算配置箍筋：设计箍筋，选用双肢B14箍筋取，满足规范要求。，满足最小配筋率要求。（3）裂缝验算混凝土有效配筋率：所以取荷载标准值作用下梁截面钢筋应力：应变不均与系数：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：最大裂缝宽度：所以纵梁满足裂缝要求。车站纵梁配筋及裂缝验算表车站纵梁其他截面配筋计算及裂缝验算过程同顶纵梁上缘类似，主要受力筋均采用Ⅲ级钢筋，箍筋均采用Ⅱ级钢筋，并严格遵守混凝土结构最大计算裂缝宽度迎土面不得大于0.2mm，背土面不得大于0.3mm，其配筋计算及裂缝宽度验算详见下表。表3-13车站纵梁配筋计算及裂缝宽度验算（一）截面配筋过程顶纵梁上缘顶纵梁下缘中纵梁上缘中纵梁下缘尺寸12002200120022001200150012001500弯矩设计值5000.72917.11353.5789.6截面抵抗矩系数0.047640.02780.02850.0166受拉钢筋面积17225760249093927数量及截面直径10C25+10C2820C2210C258C25相对受压区高度0.08120.05580.05350.0428剪力设计值3958.93958.91071.51071.5箍筋数量及截面直径2B14@1502B14@1502B14@1502B14@150箍筋面积2153.92153.92153.92153.9弯矩标准值3907.52279.41043.3608.6裂缝宽度验算0.1510.0820.0390.068注：1）顶纵梁上缘纵向受拉钢筋为双排布筋，从内侧到外侧依次为10C28+10C25两层钢筋的净距为28mm；2）顶纵梁下缘纵向受拉钢筋为双排布筋10C22+10C22，两层钢筋的净距为25mm。表3-14车站纵梁配筋计算及裂缝宽度验算（二）截面配筋过程底纵梁上缘底纵梁下缘尺寸1200240012002400弯矩设计值3806.06519.4截面抵抗矩系数0.0300.052受拉钢筋面积7584.411067数量及截面直径16C2510C25+10C28