西南交大毕业设计-地铁车站主体结构设计

西南交大毕业设计——地铁车站主体结构设计第页第1章绪论地下铁道，简称地铁，亦简称为地下铁，狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统；但广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。19世纪末，世界上只有伦敦、纽约、伊斯坦布尔、芝加哥、维也纳、布达佩斯、波士顿等8座城市有了地铁，从20世纪初到1945年，全世界又有13座城市先后兴建了地铁。第二次世界大战以后，地铁以其独特的魅力和不可替代的优越性备受大城市的青睐，许多国家十分重视地铁的发展，本来有的国家规定只有当人口达到1百万以上的城市才能修建地铁，现在国外很多只有几十万人口的城市也都在修建或计划修建地铁，现在全世界已有100多座城市开通了300多条地铁线路，总长度超过6000km。目前世界上许多大城市的地下，己构成一个上下数层、四通八达的地铁线路网，有的还在地下设有商业建筑群和娱乐场所，与地铁一起形成了一个地下城。还有很多城市的地铁与地面铁路、高架铁路等联合构成高凉铁路网，以解决城市紧张的交通运输问题。地铁现代化的发展，已成为城市交通现代化的重要标志之一。现代化地铁为了确保乘客的安全，还设有灭火救灾的自动监测系统;另外，地铁列车还装有自动停车设备，当行车中遇见红灯或其他有关情况没有停车时，它将强迫列车自动停车。列车还能根据地面信号规定的速度，进行自动调整。法国和加拿大等国已采用无人驾驶地铁列车的最先进技术，这种高度自动化的先进地铁系统是由地铁控制中心用大型电子计算机监控的，整个线路网的站际联系、信息系统、列车运行、车辆调度等也完全实现了自动化。目前我国100万以上人口城市已达35座，这些城市不同程度存在着“乘车难”的问题，发展地铁将是城市交通建设中的必然趋势。中国是目前世界上动工新建地铁城市最多的国家之一。除香港、北京、上海、天津、广州、深圳、南京等城市地铁已先后通车外，现在还有10多座城市正在扩建、兴建或计划修建地铁。综观世界城市交通动向，地铁发展前景令人瞩目。地下铁道在大城市公共交通中起到了越来越重要的作用，其优越性主要有：1.运量大，其运量为公共汽车的6至8倍，完善的地下铁道系统可以承担市内公共交通运量的50%左右；2.行车速度快，地下铁道不受行车路线的干扰，其行驶速度为地面公共交通工具行车速度的2至4倍；3.运输成本低；4.安全、可靠、舒适；5.地下铁道的大部分线路修建在地下，能合理地利用城市的地下空间，保护城市景观。城市科学家认为，人口超过100万的城市，为适应未来的交通需求和城市空间的合理利用，都宜修建地下铁道。地下铁道一般包含区间隧道、车站及其他附属设施。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。车站设施要具有集中而有效的处理高峰期（7~9时，16~21时）旅客的功能。在决定乘降站台、升降口、出入口、检票处、中央大厅的等设施的容量时，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。车站在线路起终点和中心地区的任务是不同的，因此其规模也不同。大致说，线路的起终点附近的车站多位于郊区，而中心地区的车站多位于业务、商业等活动频繁的地区，因此可把车站大致分为四类：郊区站、城市中心站、联络站和待避站。随着科学技术的进步和社会的发展，在现代修建的地铁车站中出现了新的发展趋势，主要表现在以下两个方面：车站组成由单一功能向多功能方向发展。随着城市化步伐的加快，城市建设规模不断扩大，城市人口迅猛增加，对城市交通带来了日益严重的矛盾和压力，同时，由于地面建筑物的修建，城市用地更加紧张，为了节约城市用地，建设立体化的城市受到普遍重视，且得到迅速的发展。在以往修建的地铁车站中，绝大多数是为解决城市客运交通而修建的。现在，由于物质文化水平的提高，乘客对交通环境提出了更高的要求，地铁车站的功能为适应这一变化而得到了很大的发展，如斯德哥尔摩地铁车站站厅通常划分成地铁使用区及城市公用区两部分。在公用区内设有小商店、自动售货机，个别车站还设有理发室、照相馆、物件寄存等设施。巴黎某地铁车站在站厅内设置了小休息区，为了与站内乘客人流分开，设计者将休息区的地面加高，其上设有休息椅、酒吧等。东京银座站还设置了大型地下商场、停车库、仓库等设施。使地铁车站在以交通为主的基础上，逐步向商业化、社会化的方向发展，从单一功能向多功能方向发展。2）车站设备向高科技方向发展，设施日趋完善。科技成果的开发应用，对地铁车站的运营、管理、设备更新都起到了很大的推动作用。列车运行自动化控制和管理系统，保证了行车安全，提高了运输效率，改善了劳动条件。自动售检票系统、电力监控系统、环控、自动灭火系统等现代化设施，对车站建筑设计提出了更高的要求，使地铁车站向现代化和高科技方向发展。目前，国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、新奥法、盾构法和这三种方法的组合及变化形式。本设计根据相关规范，按照设计原则与依据，综合原始资料，对南京地铁一号线岔路口站进行初步设计，达到了主要技术指标与设计标准。设计内容主要有：根据所给定南京地铁一号线岔路口站的资料确定车站主体平面图及纵剖面图；对车站主体部分进行结构计算及配筋；确定车站主体结构工程施工方法及施工组织；依据所确定的车站主体结构计算本工程的工程量；外文翻译、绘图等；其中重点内容讲述了主体部分的结构计算与配筋。

第2章工程概况2.1设计范围车站位于宁溧路上，宏运大道与宁溧路交叉路口的南侧道路红线内。路口东北侧为拟建的五夷山庄住宅小区空地，西北侧为已建成的几幢高层塔楼；西南侧有已建4-6层住宅楼；东南侧为待开发空地，目前为1～2层民房需拆迁。车站主体结构为地下二层双跨结构，有效站台中心里程为K8+185.711,与北端盾构区间的分界里程为K8+108.711，与南端盾构区间的分界里程为K8+293.511，顶板覆土厚2.6～4.0m。根据本站客流量，结构选用10m单柱岛式站台，车站标准段宽度为18.80m，车站总长度186.20m，根据地面标高南高北低的特点。车站北端标准段高度为12.69m，南端标准段高度为13.09m。根据全线盾构区间工程筹划要求，车站北端设置盾构始发井，盾构井处车站侧墙外扩2.0m，底板下沉1.33m；车站南侧为盾构调头，调头处车站侧墙外扩2.0m，底板下沉1.60m。施工阶段在北端盾构井顶板及中板预留盾构吊装孔。车站东北侧设一组车站风井，西南侧设一组车站风井和2个活塞风井，东西两侧设有3个出入口。2.2工程地质条件2.2.1地形、地貌、地物宁溧路道路中部有规划24m宽的高架快速路。宁溧路为市区连接江宁区呈南北向的主干道，路面人流、车流量均很大。在宁溧路与宏运大道交叉路口，西南角建有7层的上元大厦、4层的住宅楼、6层的岔路口派出所、5层的南京市税务干部培训学校、李家里村（均为1至2层的民房）等。东南角、东北角为在建的武夷山庄住宅小区。西北角南京长宁无线电厂及几幢高层塔楼。宁溧路与宏运大道交叉路口以南沿宁溧路方向200m范围内地面高差约2米左右。2.2.2地层岩性车站所处场地自上而下依次为：①-1层杂填土：普遍分布，松散～稍密，由碎石、砖块、混凝土块、生活垃圾混粘性土组成，回填时间1-5年；①-2层素填土：局部分布，松散，由粉质粘土混碎砖、碎石及砂土组成，回填时间1-5年；①-3层淤泥：仅见于拟建车站东端，略有臭味，含少量贝壳，局部含少量碎石、粉质粘土及建筑垃圾；②-1a2-3层粘土：仅西北角分布，可塑～软塑，富含植物根系，切面有光泽，偶夹极薄层粉土，干强度中高等，韧性中高等；②-2b4层淤泥质粉质粘土：普遍分布，流塑，夹粉土薄层，含少量腐殖物，切面稍光滑，干强度中低，韧性中低，摇振反应缓慢。②-2c2-3层粉土：普遍分布，稍密~中密，湿~很湿，含少量云母碎片，富含有机质，局部呈灰黑色，摇震反应中等-迅速，夹薄层粉质粘土。②-3b3-4层粉质粘土：普遍分布，软塑~流塑，夹大量粉土薄层，局部互层状，水平层理发育，切面稍有光泽，干强度中低，韧性低。②-3cd1-2层粉土夹粉砂：普遍分布，中密~密实，很湿，含云母碎片，级配差，摇震反应中等~迅速，夹粘性土薄层。②-4d2-3层粉细砂：透镜体状分布，稍密~中密，饱和，局部含少量腐殖物，石英长石为主要矿物成份，含云母碎片，级配差，摇震反应迅速，局部为粉土，夹粘性土薄层。②-4b3层粉质粘土：普遍分布，软塑，夹薄层粉土，粉砂，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。②-5d1层粉细砂：普遍分布，密实，饱和，主要矿物成份为石英、长石，次为云母，级配差，摇震反应迅速，局部夹粘性土薄层，中下部局部见中粗砂及卵砾石。K2p-3中风化岩：场地内岩石相变较为频繁，未揭穿，泥岩:以泥岩为主，少量钙质泥岩，节理、裂隙一般发育，多为密闭状，岩芯柱状、短柱状，少量长柱状，局部饼状或块状，泥岩锤击声哑，锤击易碎，风干开裂，浸水泥化；钙质泥岩锤击声较脆，不易击碎，少量节理中充填方解石，软化系数约0.17，RQD一般小于50，岩体基本质量等级为IV级。泥质砂岩:主要为粉砂岩，次为细砂岩，少量中砂岩，以泥质胶结为主，部分为泥质钙质胶结，节理、裂隙一般发育，多为密闭状，层理较清晰，倾角多在30度左右。岩芯柱状、短柱状，少量长柱状，局部饼状或块状，锤击声一般较哑，局部较脆，不易击碎，浸水较易软化，软化系数约0.33，RQD一般在50-75之间，岩体基本质量等级为IV级。砂质泥岩:节理、裂隙一般发育,锤击声较哑,能击碎,岩芯较完整,多柱状；层理较清晰,层理面倾角多在30度左右；遇水易软化或崩解,软化系数约0.52，RQD一般在50左右，岩体基本质量等级为IV级。砂岩:主要为细砂岩及粉砂岩,节理、裂隙一般发育,锤击声脆,难击碎,岩芯较完整,多柱状；钙质胶结,层理较清晰,层理面倾角多在30-35度左右；软化系数约0.64，RQD一般在50-75之间，岩体基本质量等级为Ⅲ，局部IV级。总之，本场地为上土下岩地基，基岩埋藏深度大，但层顶标高较为稳定；上覆土层浅部以软弱粘性土、稍密-中密粉土为主，工程地质性质差；下部则主要为密实粉细砂层，工程地质性质良好，但其层顶埋深东深西浅，变化较大。各层土的主要物理力学指标如表2-1：表2-1岔路口站土的物理性质指标(平均值)层号名称含水量土重度孔隙比液限塑限塑性指数液性指数wγeWLWPIPIL%kN/m3—%%——①-2素填土30.318.70.86235.519.715.80.68②-1a2-3粘土32.318.30.93137.220.516.80.73②-2b4淤泥质粉质粘土37.017.91.04734.219.414.81.16②-2c2-3粉土30.618.10.9001.10②-3b3-4粉质粘土32.817.80.98931.04②-3cd1-2粉土夹粉砂30.917.70.95830.07②-4b3粉质粘土8832.318.713.50.95②-4d2-3粉细砂26.018.00.851②-5d1粉细砂25.618.70.772

表2-2岔路口站土的压缩、固结指标(平均值)层号名称压缩系数压缩模量固结系数(垂直100kPa)a1-2Es1-2Cv1-2MPa-1MPacm2/s①-2素填土0.444.47②-1a2-3粘土0.395.29②-2b4淤泥质粉质粘土0.623.444.25*10-3②-2c2-3粉土0.316.12②-3b3-4粉质粘土0.494.20②-3cd1-2粉土夹粉砂0.375.79②-4b3粉质粘土0.553.67②-4d2-3粉细砂0.287.53②-5d1粉细砂0.1910.17

表2-3岔路口站土的抗剪强度指标(平均值、标准值)层号名称直快固快慢剪总应力CU有效应力CUCqφqCgφgCsΦsCcuφcuCcu’Φcu’kPa度kPa度kPa度kPa度kPa度①-2素填土平均值2615.3标准值1913.3②-1a2-3粘土平均值216.2197.418.925.811.132.1标准值②-2b4淤泥质粉质粘土平均值8.65.5146.328.6标准值1314.47.522.84.626.9②-2c2-3粉土平均值1125.71124.2829.64.7标准值922.3②-3cd1-2粉土夹粉砂平均值1217.01418.19.927.35.531.6标准值8.614.11316.97.3②-3b3-4粉质粘土平均值825.6924.8433.7标准值6.523.0622.7②-4b3粉质粘土平均值1214.71617.36.726.44.330.4标准值8.39.61415.54.824.22.728.2②-4d2-3淤泥质粉质粘土平均值629.51029.3330.7标准值②-5d1粉细砂平均值831.0436.6标准值6.929.5335.4

表2-4岔路口站各工程地质层地基承载力特征值一览表层序土层名称计算承载力（kPa）特征值建议值fak（kPa）物理指标直剪指标标贯/动探试验静力触探②-1a2-3粘土821301198485②-2b4淤泥质粉质粘土666965②-2c2-3粉土113116129111120②-3b3-4粉质粘土8910210190②-3cd1-2粉土夹粉砂110201169160②-4b3粉质粘土7689156116100②-4d2-3粉砂140149145②-5d1粉细砂207223220表2-5岔路口站桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值一览表层序岩土名称极限桩侧摩阻力标准值(kPa)极限桩端摩阻力标准值(kPa)抗拔系数灌注桩预制桩灌注桩预制桩②-1a2-3粘土25260.80②-2b4淤泥质粉质粘土18190.75②-2c2-3粉土28320.70②-3b3-4粉质粘土35370.75②-3cd1-2粉土夹粉砂556520000.60②-4b3粉质粘土35420.75②-4d2-3粉细砂555720000.60②-5d1粉细砂7080150050000.60K2p-3中风化岩70078000.70表2-6岔路口站基坑围护设计参数一览表层序直剪三轴CU总应力静止侧压力系数水平基床系数渗透系数快剪固结快剪慢剪Cq(kPa)φq(o)Cc(kPa)φc(o)Cs(kPa)φs(o)Ccu(kPa)Фcu(°)KoKH(MPa/m)K10-6cm/s①-1(5.0)(15.0)(0.50)(4)200①-21913.3(0.60)(1)10①-3(8.0)(5.0)(0.70)(1)(10)②-1a2-316.85.0081②-2b46.94.41314.47.522.80.60550②-2c2-38.820.6922.36.423.73.825.80.3810500②-3b3-48.614.11316.97.325.80.607100②-3cd1-26.523.060.4018300②-4b38.39.61415.54.824.20.55850②-4d2-34.823.6823.42.424.60.38151500②-5d16.929.5335.40.35352000表2-7岔路口站各土层渗透试验成果（平均值）及建议值表层序土层名称室内土工试验渗透系数采用值透水性评价Kv（10-6cm/s）KH（10-6cm/s）K（10-6cm/s）①-1杂填土200弱透水①-2素填土10微透水②-1a2-3粘土0.1020.0861不透水②-2b4淤泥质粉质粘土0.454.450弱透水②-2c2-3粉土54.072.7500弱透水②-3b3-4粉质粘土4.096.29100弱透水②-3cd1-2粉土夹粉砂8.9523.7300弱透水②-4b3粉质粘土0.261.1850弱透水②-4d2-3粉细砂22647.21500中等透水②-5d1粉细砂1471422000中等透水场地抗震设防烈度依据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，南京地区抗震设防烈度为七度（第一组），设计基本地震加速度0.10g。场地类别按照《建筑抗震设计规范》（GB50011－2010）4.1.6条、表4.1.6划分建筑场地类别的方法，拟建场地类别为Ⅲ类，设计特征周期为0.45s。液化级别及软土震陷评价拟建场地20m深度范围内发育多层砂、粉土层，但一般厚度不大，呈透镜体状分布，且土质不纯。20m深度范围内具液化潜势土层主要有②-2c2-3、②-3cd1-2层。按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）进行液化判别计算，经判定②-2c2-3层为可液化土层，②-3cd1-2层不液化，拟建场地液化指数为0～3.23，属轻微液化场地。根据规范，地基可不作液化处理。

2.2.3水文地质条件地下水类型该场地地下水的类型主要有孔隙潜水、微承压水和基岩风化带裂隙水。其中基岩风化裂隙水主要存在于风化岩顶部，总体上讲，富水性差，对工程建设影响不显著。孔隙潜水主要赋存于浅部填土及新近沉积土层中，地下水水位受大气降水及周边地表水补给，地表迳流及大气蒸发为主要排泄方式。微承压水赋存于深度砂土层中，水量丰富，并接受上部孔隙潜水越流补给。地形水位勘察期间实测场地孔隙潜水初见地下水位埋深0.97m～3.80m，平均高程4.23m，稳定地下水位埋深0.63m～1.40m，平均高程5.82m，场地地下水位年变化幅度1.0m左右。根据调查，场地历史最高地下水位接近地表。依据详勘资料，根据地区经验，下部砂层微承压水水头高度一般较孔隙潜水低1.5-2.0m左右，水头高程在4.0m左右。地下水和土的腐蚀性拟建场地位于湿润区，基础处于饱和弱透水层中，因此场地环境属Ⅱ类，不利条件下受干湿交替作用。根据水质分析试验报告，按照《岩土工程勘察规范（2009年版）》（GB50021-2001）第12.2.2～12.2.5条，评价地下水对建筑材料的腐蚀性，根据水质分析试验结果，依据《岩土工程勘察规范（2009年版）》（GB50021-2001）第12.2条判定判定地下水对砼及钢筋砼中钢筋具微腐蚀性。根据土质分析试验结果，依据《岩土工程勘察规范（2009年版）》（GB50021-2001）第12.2条判定土对砼及钢筋砼中钢筋具微腐蚀性。根据电阻率试验结果（见表4-17）及临近京新村站-浦珠路站区间电阻率试验数据，拟建场地大部分土层电阻率小于50Ω·m，大于20Ω·m，而深部砂土层电阻率大于50Ω·m，因此依据《岩土工程勘察规范（2009年版）》12.2.5条按最不利条件考虑，判定地基土对钢结构具中等腐蚀性。2.2.4工程地质评价地基均匀性拟建车站为地下二层，由于采用补偿基础，结构对地基的附加荷载不大。拟建车站基底以下东侧主要为②-3b3-4层粉质粘土，而西侧主要为②-3cd1-2层粉土夹粉砂，两者工程特性差异明显，拟建地基为不均匀地基。同时由于东侧局部②-2b4层淤泥质粉质粘土强度低，高压缩性，建议对该层采取措施进行地基处理。特殊性岩土a填土场地填土层普遍分布，但组成成分、堆积年代差异较大。填土层厚度较大1.8-5.5m，平均厚度3.46m。车站范围填土回填时间1-5年左右，松散状态为主，多为粘性土混碎石、砖块，局部混含少量大混凝土块。强度低，松散状，工程性质差。b软土场地范围内主要分布有①-3层淤泥、②-1a2-3层粘土、②-2b4层淤泥质粉质粘土、②-3b3-4层粉质粘土、②-4d2-3层粉细砂、②-5b4层淤泥质粉质粘土等软土，软土具高压缩性、低强度、中灵敏度等特点，对工程建设危险较大。京新村站软土发育，其中东西两侧分布厚度不一，总体东厚、西薄。软土多发育粉土、粉砂薄夹层，在上层滞水或潜水的渗流作用下，坑壁流土、流砂对基坑工程的影响巨大。软土具有结构性强的特点，在天然状态下具有一定的强度，一旦扰动，其强度很快降低，因此工程建设应采取措施避免其受扰动。砂土液化经综合标准贯入试验法、静力触探试验法判别，②-2c2-3层为可液化土层，属于轻微液化场地。该层在车站东端底板下有局部分布，建议在地基加固时可一并考虑采用注浆处理，以达到消除液化的目的。基坑施工对周边环境影响的分析与评价拟建车站东北侧为天润城第十一街区在建临街商住楼及地下车库，东南侧为在建商场，南侧有一桥梁，距车站附属建筑最近约6m。而地铁建设存在规模较大的开挖工程，如区间的盾构开挖和站点的基坑开挖，若开挖土体有较厚的砂性土含水层，需疏干排水，造成孔隙水位降低，因应力失衡，土体释水压密，从而引发地面沉降，对开挖区周边建筑群的安全影响较大。长江漫滩区软土发育深厚，岩性为全新统（Q4）淤泥质粉质粘土，强度低，具高压缩性、流变和触变性，工程建设中易造成地基沉降量过大、不均匀沉陷等问题，对工程及周边环境造成不良后果。需要适当提高围护结构刚度，严密组织施工。

第3章车站建筑设计3.1设计依据1)《南京地铁一号线南延线工程岔路口站初步设计》（2006.11）2)《南京地铁一号线南延线工程初步设计专家审查意见》（2006.12）3)《地铁一号线南延线建筑物基础调查资料》（南京市测绘勘察研究院有限公司）4)南京地铁一号线南延线工程XK01标岔路口站《岩土工程详细勘察报告》（报告编号：2006-GK228-G）江苏省地质工程勘察院（2007.3）5)《南京地铁一号线南延线工程施工设计技术规定》（2007.3）6)一号线南延线设计总体组下发的相关技术联系单7）南京地铁一号线南延线工程设计合同8）采用的主要设计规范：（1）《地铁设计规范》（GB50157-2003）；（2）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003版）；（3）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；（4）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006版）；（5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；（6）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；（7）《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）（8）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）（9）《人民防空工程设计规范》（GB50038-2005）；（10）《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；（11）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；3.2设计原则1.地下车站的结构设计应满足施工工艺、行车运营、城市规划、环境保护、抗震、防水、防灾、防火、防迷流、防腐蚀及人民防空等对结构的要求，同时做到结构安全、技术先进、经济合理与确保质量的要求。2.根据沿线不同地段的工程地质和水文地质条件及城市总体规划要求，结合周围地面既有建筑物、地下构筑物、管线及道路交通状况，通过对技术、经济、环保及使用功能等方面的综合比较，合理选择施工方法和结构型式。3.地下车站结构在施工及使用期间应具有足够的强度、刚度、稳定性及耐久性。应根据构件特点进行承载力（包括失稳）计算以及抗倾覆、滑移、抗浮、疲劳、变形、抗裂或裂缝开展宽度验算；并满足耐久性规定。4.地下车站结构的净空尺寸应满足地下铁道建筑限界及各种设备使用功能的要求、施工工艺的要求，并考虑施工误差、结构变形和位移等因素给出必要的富裕量。5.地下车站的结构设计应以地质勘察资料为依据，考虑不同施工方法对地质勘探的特殊要求，并在施工中通过对地层的观察和监测进行验证和反馈修改勘察资料。6.结构设计应减少施工中和建成后对环境造成的不利影响，并应考虑城市规划引起周围环境的改变（包括未来换乘线路的实施）对地铁车站的作用。7.结构计算模型应符合实际工况条件，充分考虑结构与地层的相互作用和施工中已形成的支护结构的作用。8.地下车站结构按抗震设防烈度8度进行抗震验算，应根据设计烈度、场地条件、结构类型和埋深等因素选用能较好反映其临震工作状况的分析方法，并采取必要的构造措施，提高结构和接头处的整体抗震能力。9.结构防水设计中遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”以及“防水与结构设计并重和统一考虑”的原则。10.地下结构须具有战时防护功能并做好平战转换功能。在规定的设防部位，结构设计按5级人防的抗力标准进行验算，并设置相应的防护设施。11.车站结构所有的受力构件，尚应满足现行的《建筑设计防火规范》的有关规定。3.3设计标准3.3.1车站各部通行能力车站各部位的最大通行能力见下表

表3-1车站各部位最大通行能力表部位每小时通过人数/人1m宽通道单向通行5000双向通行40001m宽楼梯单向下楼4200单向上楼3700双向混行32001m宽自动扶梯81001m宽自动人行道9600人工检票口（月票）3600人工检票口（车票）2600自动检票机1800半自动售票机900自动售票机3003.3.2站厅设计标准（1）公共区装修后地坪面至结构顶板底面净高≥4500mm（2）公共区地坪装修层厚度150mm（3）公共区装修后净高≥3000mm（4）上部悬挂物距装修面净高300mm（5）各类管理和设备用房净空应符合其使用功能和各专业工艺要求。3.3.3站台设计标准（1）地坪装修面至结构中板底面净高（一般情况下）4550mm（层高5100mm）（2）高架车站地坪完成面至结构顶板底面净高（一般情况）≥3300mm（3）公共区装修后净高≥3000mm（4）地坪装修层厚度100mm（5）站台装修面至轨顶面高度1050mm（6）轨面至结构底板（不含曲线和减震因素）560mm（地下站）520mm（高架站）（7）站台边缘到线路中心线1500mm（8）线路中心线到侧墙净距2150mm（9）站台悬挂物离装修面净高≥2400mm（10）无柱岛式站台宽度8000mm（11）有柱岛式站台宽度≥10000mm（12）换乘站、地下三层站及以上车站岛式站台宽度≥12000mm（13）岛式站台的侧站台≥2500mm（14）侧式站台（长向范围内设梯）的侧站台宽度≥2500mm（15）侧式站台（垂直于侧站台开通道口）的侧站台宽度≥3500mm（16）管理用房地面至吊顶净高（一般情况）≥2600mm（17）设备与管理用房区走道地面至吊顶净高≥2400mm（18）变电所及各类管理设备用房净高应符合其使用功能和各专业工艺要求。（19）高架站到雨棚最低处≥2800mm3.3.4车站管理用房（1）除了应满足《地铁设计规范》的规定和有关设备与运营管理的技术要求外，一般情况下装修后管理用房净高要求不小于2500mm，设备用房净高不小于2800mm。（2）一般情况下地坪面装修层厚50-150mm（3）设备用房区内的通道净宽为1200-1800mm3.3.5车站主要设备（1）自动扶梯自动扶梯的设置应按远期高峰小时设计客流量确定，每台自动扶梯的汇集客流量应尽可能相等。车站出入口提升高度超过6m时，应设上行自动扶梯；超过12m时上、下行均应设置自动扶梯。为了提高车站内的服务标准，站厅与站台间，在车站分项客流较多的一端，设置上、下行自动扶梯，另一端设上行自动扶梯。高差超过6m时，上、下行均应设自动扶梯。重要车站标准可适当提高。两台相对布置的自动扶梯工作点之间净距≥16000mm与步行楼梯相对应时扶梯工作点与楼梯第一级踏步的净距≥12000mm自动扶梯工作点至前方任何障碍物净距≥8000mm当要分段设置时，两扶梯扶手带端部之间距离≥5000mm自动扶梯踏步面至上部任何障碍物的最小高度≥2300mm（2）电梯每个车站应设置无机房电梯，供老弱病残者、大件行李携带者及车站工作人员搬运维修零配件使用。车站应至少有一个出入口设一台供残疾人使用的直通站厅的电梯，在特殊情况下可采用轮椅升降机。电梯的上下出入口宜与楼扶梯共门厅，以方便电梯的管理和使用。（3）楼梯车站内公共楼梯每个梯段的踏步级数（n）3-18级踏步高：乘客使用150-160mm工作人员150-180mm踏步宽：乘客使用280-320mm工作人员250-300mm楼梯休息平台宽1200-1800mm楼梯宽度（指装修后净宽）：单向客流楼梯净宽≥1800mm双向客流楼梯净宽≥2400mm当上下行扶梯并列设置的楼梯及工作人员使用≥1200mm消防专用楼梯宽度≥900mm（4）自动售检票设施布置标准车站自动售检票设施的布置应按车站客流量及售检票设施的通过量计算确定，按近期实施，远期预留。（5）车站出入口出入口通道的输送能力应大于车站内楼梯和自动扶梯输送能力之和。每个通道的宽度应与分向客流相匹配。兼作城市地下过街道的，应根据过街客流量加宽。地下车站一般宜设四个出入口，当车站设计客流较小，可根据站址环境的具体情况酌情减少出入口数量，但不能少于两个。净宽度(且满足疏散宽度要求)≥3000mm（2）出入口通道地面装修面至结构顶板底当出入口通道小于60m时≥3100mm当出入口通道大于60m时≥3500mm（3）出入口通道与站厅相接处高度≥3500mm（4）地面至吊顶的净高≥2500mm（5）纵向坡度（如需要只宜设置一个变坡点）0.3%≤i≤5%设有垂直电梯的通道坡度≤1：123.4技术标准1.车站主体结构工程主要构件设计使用年限为100年，次要构件设计使用年限为50年。2.车站主体结构的安全等级为一级，在进行承载力计算时，构件的重要性系数取1.1。3.结构构件的设计应按承载力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合，并取各自的最不利组合进行设计。4.结构的净空尺寸应满足地下铁道建筑限界及各种设备使用功能的要求、施工工艺的要求。5.结构设计应采用防止杂散电流腐蚀的措施。钢结构及钢连接件应进行防锈处理。6.结构防水等级一级。7.南京地区的地震设防烈度为7度，结构采用相应的构造措施。8.地下结构须具有战时防护功能。在规定的设防部位，结构设计按6级人防的抗力标准进行验算，并设置相应的防护设施。9.钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度允许值为0.3mm。10.基坑支护设计将工程类比与理论计算相结合。并采用信息化设计和施工，在既有资料和地质勘察报告的基础上开展施工前的预设计，根据施工现场监控量测的信息反馈修正设计，指导施工。11.采用《理正深基坑支护结构软件F-SPW6.0》，矩形荷载模式，按增量法计算。12.本站基坑保护等级为一级。地面最大沉降量≤0.15%H；支护结构最大水平位移≤0.2%H，或≤30mm，两者取最小值。基坑重要性系数1.1。13.结构设计应进行抗浮稳定验算，按最不利情况进行验算。在不考虑侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05。当计及侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮不能满足要求时，应采取相应的工程措施。14.围护结构应满足基坑稳定要求，不产生倾覆、滑移和局部失稳，基坑底部不产生管涌、隆起，支撑系统不失稳。围护结构构件不发生强度破坏。15.盖挖法围护墙除承受侧向水土压力外，还需承载临时路面体系自重和道路车辆荷载。临时路面体系和车辆荷载按公路-Ⅰ级汽车荷载等级进行设计。16.根据地铁规范要求，为确保结构建筑限界不受影响，统一计量原则，明挖结构桩墙支护每侧外放建议按150mm考虑。17.地下连续墙永久结构的垂直度偏差不大于1/300，墙表面凹凸不应大于100mm。分离钻孔桩的垂直度不大于1/200。18.为减少墙体在基坑开挖时间的位移，对支护结构的水平支撑应施加预应力，其值可按设计轴力的40~70%计，结构的内力及变形计算应考虑支撑预应力作用。19.地下连续墙钢筋笼保护层厚度为外侧70mm，内侧50mm。3.5工程规模、车站形式车站外包总长186.2m，总建筑面积为9843，主体建筑面积7880。车站共设置3个出入口和2组风亭，出入口分布在宁溧路两侧，风亭设置在规划路边，为减少对环境的影响，尽量设置在绿化带内，风亭全部设计为敞口式低风亭。车站的冷却塔布置在2号风亭处空地内，远期可置于临近建筑的屋顶，以减少对地面景观的影响。本站采用地下两层岛式车站。3.6设计使用年限、耐火等级、抗震设防烈度、人防防护等级本工程主体结构设计使用年限为100年，车站耐火等级为一级，抗震设防烈度按7度设防，人防防护等级为6级。3.7车站坐标、高程系统的选用本工程坐标系统采用南京市地方坐标系；高程系统采用吴淞高程系统。3.8总平面设计3.8.1站址周边环境及主要控制因素站位车站设置在宏运大道与宁溧路交叉路口的西南侧，规划道路红线内。呈南北向布置。有效站台中心里程K8+185.711。见附图地下管线车站站址范围地下管线密集，但埋深都在2.5m以内。沿车站纵向且穿越车站主体结构的管线有：200×100有线电视线、φ500铸铁煤气管、φ800混凝土雨水管、380V路灯电缆、200×100电信光缆、φ150铸铁上水管、φ200铸铁上水管。部分电信光缆横向穿越车站主体。横向穿越附属结构的管线有：φ500铸铁上水管、380V路灯电缆、φ100有线电视线、φ800混凝土雨水管、5根电信管道、200×100有线电视线。地面交通车站位于南北向的宁溧路下，该道路为南京市主城区联系江宁区的主干道，规划道路红线宽60m；在宁溧路与宏运大道交叉路口，规划有互通式立交桥及南北向快速路。3.8.2车站总平面布置车站主体结构位于宏运大道与宁溧路交叉路口的西南侧，规划道路红线内的非机动车道下。车站在宁溧路两侧共设三个出入口，均匀、分散，方便吸纳各方位的客流，1、2、3号出入口通道宽度分别为6m、5m和5.0m。1号出入口设置在宁溧路以东的道路红线内，距道路红线1.44m，为敞口式，同时在1号出入口处预留接口与物业结合条件。2号出入口设置在岔路口派出所以南,南京市税务干部培训学校办公楼前的空地内，同时该出入口与车站站厅层的小端设备管理用房区的消防出入口合建。3号出入口设置在南京市税务干部培训学校办公楼南端的空地内。消防出入口设置在2号风亭附近拆迁的空地处。车站设置2组风亭，均设置在规划道路红线的外侧。1号风亭设置在宁溧路东侧规划路边，距离规划红线6.91~7.00m，2号风亭设置在南京市税务干部培训学校南端拆迁的空地内，距离规划道路红线2.50~3.06m，风亭均为敞口式低风亭且开口距地面的高度为1m。冷却塔布置在2号风亭附近拆迁的空地内，远期可置于临近建筑的屋顶，以减少对地面景观的影响。目前出入口及风亭的设置均满足规划退缩要求。3.8.3与周边建筑的结合及协调情况本站位于南京税务培训学校前地块内，场地占用情况及2号出入口的位置已经和南京税务培训学校产权单位协调，并签定了正式协议。1号出入口预留与物业结合条件。3.9防灾设计3.9.1建筑防火设计建筑物的耐火等级车站的主体建筑、出入口通道、风道、出入口地面亭、风亭等的耐火等级均为一级。防火分区根据防灾要求，站厅及站台层两端设备及管理用房区各为一个防火分区（北端为362m2；南端为1022m2），站厅层与站台层公共区共同划分一个防火分区。除公共区外，每个防火分区面积均小于1500m2。每个防火分区之间采用耐火极限为4小时的防火墙和甲级防火门分隔，防火墙上的门窗均采用甲级防火门窗，门开启方向为疏散方向。室内所有墙、地及顶面的装修材料，以及广告灯箱、座椅、电话亭和售、检票亭等所用材料，应采用不燃材料，同时，装修材料不得采用石棉、玻璃纤维制品及塑料类制品；电缆或管道穿越防火分区墙、防火墙、楼板时，待管线敷设完毕后用防火材料封堵严密。防烟分区按防烟分区不跨越防火分区，每个防烟分区面积不大于750m2的原则进行划分。在站台公共楼梯口设挡烟垂壁。3.9.2防洪（防淹）设计车站的防洪设计按照南京市长江百年一遇洪水频率标准设防要求设计。车站地面出入口、地面电梯亭的防淹平台面高于附近地坪面450mm，风亭口下檐高于设防要求高于附近地坪面1000mm，同时在出入口设置了防淹闸。3.10人防设计按人防划分单元，在车站南端设置了区间人防隔断门（兼防淹门），同时在出入口、新风道内均设置有人防门，活塞风道在战时做水平封堵。车站共设置了两个战时人员出入口，出入口总宽度为11.0m，满足人防要求。3.11无障碍设计本站在2号出入口通道设有一部供肢体残疾人使用的残疾人轮椅牵引机，连接地面与站厅层，在站厅中部付费区设有一部垂直电梯，可直达站台层；在盲人涉足之地按无障碍设计规范设盲人导向带，方便盲人乘车；在公共厕所内均设有残疾人蹲位、小便器、洗手池等；检票口设置供残疾人通行的900mm宽通道。3.12结构设计3.12.1车站站台设计、计算设计客流表3-2远期（2034年）早高峰小时客流、超高峰系数及设计客流上行下行总客流量超高峰系数设计客流上客2818上客2345123871.113626下客3360下客3864上车设计客流量为：下车设计客流量为：设计客流量为：站台有效长度车辆外形尺寸：B型车，车辆长22000，宽3000，高3800。车辆编组：设计时采用远期列车6辆编组，载客量（定员）1440,人行车密度远期高峰小时为30对/小时。根据《地下铁道设计规范》可确定：站台有效长度：式中——站台有效长度，即站台全长扣除两端楼梯外侧长度（）；车辆全长，即车辆两端车钩内侧间距（）；高峰时段设计最大编组辆数；列车停车安全余量（），取=1；根据客流要求并考虑规范取整站台宽度计算站台宽度参照下列公式计算；本车站采用岛式站台，其宽为：（3-1）其中：（3-2）或（3-3）以上两式取较大值；式中：——侧站台宽度；——横向柱数；——横向柱宽；——每组人行梯与自动扶梯宽度之和（m）；——远期每列车高峰小时单侧上车设计客流量（换乘车站应含换乘客流量）；——远期每列车高峰小时单侧上、下车设计客流量（换乘车站应含换乘客流量）；——站台上人流密度/人；——站台计算长度（m）;——站台边缘至屏蔽门立柱内侧的距离（m），无屏蔽门时，；——站台安全防护宽度取0.4m，采用屏蔽门时以替代值。（由规范的取）小于最小侧站台宽度2.5m，实际取2.5m。站台宽度的确定：站台设4.2m宽的上下行自动扶梯和1.8m宽人行楼梯，柱宽0.7m，则站台宽B=2×2.5+4.2+0.7=9.9m，实取10m。表3-3车站外包尺寸、站台宽度及车站层数车站总长标准段宽度车站总高站台形式/宽度出入口及通道数量风道、风亭数量186.2m18.8m12.69m岛式/10m3自动扶梯与电梯数量表3-4自动扶梯与电梯数量设置位置编号提升高度(m)数量(台)是否作为紧急疏散用是否有挡风、雨设施1号出入口E05-K(01)-18.1001是无2号出入口E05-K(02)-18.1001是无2号出入口LY05-K(2)-18.1001否无3号出入口E05-K(03)-19.7501是无站厅～站台E05-N(8)-14.9831是无E05-N(12)-14.9171是无L05-N(D/10)-P4.9501否无3.12.2车站埋深及平面设计车站埋深本站车站位于城市主干道下，车站埋深不受管线控制，为便于以后道路下管线辐射，车站覆土按3.0m设计。车站平面设计1.地下一层——站厅层站厅层的两端为设备及管理用房，中部为公共区。公共区分为付费区与非付费区，在付费区设置有2组楼扶梯、和一台直升电梯连接站台层，能够满足正常客流和紧急情况的疏散需要，在付费区与非付费区的交界处设置了进出闸机、检票补票亭等，非付费区设置了自动售票机。两端设备及管理用房区，布置有通风空调电控室、AFC设备室、通信设备室、外部通信机房、信号设备室、气瓶室、弱电间、、应急照明室、照明配电室等设备用房，以及车站控制室、站长室、站务室、警务室、值班室、交接班室、更衣室、盥洗室等管理用房，并布置有内部楼梯连接站台层，供工作人员上下使用。2.地下二层——站台层车站采用12m宽岛式站台，有效站台长141m。站台层北端主要布置有降压变电所、冷冻机房、公共厕所、污水泵房、照明变电室等，南端布置有备品库、照明配电室、备用室等。

表3-5设备与管理用房面积表功能序号房间名称使用面积(m2)功能序号房间名称使用面积(m2)管理用房1车站控制室34.2设备用房21控制室机房21.92站长室15.722照明配电室58.33站务室9.823通信设备室46.54交接班室26.424公安值班室12.05票务室15.225公安通信室26.36银行13.526外部通信机房47.57警务室13.527信号设备室48.88员工洗手间11.828弱电间10.29男/女公共洗手间37.729配线间12.80男更衣室8.430气瓶室32.31女更衣室10.531检修室15.62清扫垃圾间12.332控制室40.13应急备品间10.13335kv开关柜室44.54清扫工具室10.134动力变压器室38.55备品库18.1350.4KV开关柜室90.36通风空调机房223.536应急照明电源室21.97通风空调电控室89.837污水泵房11.58冷冻机房186.138排热风室13.19AFC设备室20.139安全门控制室24.50消防泵房27.740备用14.4车站平面图见附图1，纵断面图见附图2。

3.12.3主体结构构件尺寸设计地下结构的衬砌截面必须根据工程的使用要求（埋置深度、横断面几何尺寸以及它的使用要求）、所选定的施工方法、沿线的地质、水文情况确定断面形状和限界，据此进行衬砌断面的初步拟定。由于衬砌是超静定结构，不能直接用力学方法计算出应有的截面尺寸，而必须先采用经验类比或是推论的方法，拟定衬砌结构尺寸。按照这个截面尺寸计算在荷载作用下的截面内力并检算其强度。初步拟定结构形状和尺寸需要考虑3个方面：1.衬砌的内轮廓必须符合前述的地下建筑使用要求和净空限界，同时要选择符合施工方法的结构断面形式。2.结构轴线应尽可能地重合在荷载作用下所决定的压力线上。若两线重合，结构的各个截面都只承受单纯的压力而无拉力，当然最为理想，但事实上很难做到。一般总是结构的轴线接近于压力线，使各个截面主要承受压力，而极少断面承受很小的拉力，从而充分地利用混凝土材料的特性。3.截面厚度是结构轴线确定后的重点设计内容，要判断设计厚度的截面是否有足够的强度。从施工的角度出发，截面的厚度要满足最小厚度要求，太薄将是施工操作困难和质量不易保证。主要构件尺寸的拟定：顶板厚800mm，顶纵梁900mm×1800（1600）mm；中板厚400mm，中纵梁900mm×800mm；站台板厚200mm；底板厚900mm，底纵梁900mm×2000（1800）mm；立柱700mm×1200mm、700mm×1400mm、700mm×800mm、700mm×900mm、700mm×1000mm、600mm×900mm、600mm×700mm；侧墙盾构段700mm，一般段600mm。结构标准段尺寸为18.80m×12.690（13.090）m（宽×高）。断面见附图3、4。在结构开洞处、重型设备及其运输路线以及楼扶梯作用点处设有不同截面的梁体对结构予以加强。

第4章车站主体结构计算4.1计算原理地下结构的设计计算方法主要有：结构力学法、岩石力学方法、经验类比方法及情报化设计方法。本设计采用结构力学方法——荷载结构模型计算方法。传统的结构力学模型是将支护结构和围岩分开来考虑，支护结构式承载主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承，又可称为荷载-结构模型。这类模型中，支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支承对支护结构施加约束来体现的，而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支承的约束能力时间接地考虑。围岩的承载能力越高，它给予支护结构的压力越小，弹性支承约束支护结构变形的抗力越大。相对来说，支护结构所起的作用就变小了。这一类计算模型主要适用于围岩过分变形而发生松弛和崩塌，支护结构主动承担围岩“松动”压力的情况。所以说，利用这类模型进行地下工程支护结构设计的关键问题，是如何确定作用在支护结构上的主动荷载，其中最主要的是围岩所产生的松动压力，以及弹性支承给支护结构的弹性抗力。属于这一类模型的计算方法有：弹性连续框架法、假定抗力法和弹性地基梁法等。此处采用弹性地基梁法来计算，并运用主动荷载模型。主动荷载模型不考虑围岩与支护结构的相互作用，因此，支护结构在主动荷载作用下可以自由变形。4.2荷载类型及组合4.2.1荷载类型结构设计所考虑的计算荷载主要有三种：永久荷载，可变荷载和偶然荷载。详见表4-1；

表4-1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静水压力及浮力设备重量地基下沉影响力结构上部和破坏棱体范围的设施及建筑物压力混凝土收缩及徐变影响侧向地基抗力及地基反力可变荷载基本可变荷载地面车辆荷载及其动力作用地面车辆荷载引起的侧向土压力地铁车辆荷载及其动力作用人群荷载其他可变荷载施工荷载温度变化影响偶然荷载7度地震荷载6级人防荷载4.2.2荷载组合根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001（2006年版）及《地铁设计规范》（GB50157-2003）等相关规范规定的可能出现的最不利情况确定不同荷载组合时的荷载分项系数。荷载组合形式有以下三种：a）基本组合；b）标准组合；c）偶然组合。对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载效应组合，不同组合的荷载分项系数按规范要求取值；对于正常使用极限状态，应根据结构使用功能要求，采用标准组合，进行裂缝、变形验算，荷载分项系数按规范取值。4.3荷载分析在车站主体结构框架中，车站顶板、站厅层楼板、剪力墙、中间立柱都分别承担了来自上部覆土及地面超载、人群及设备荷载、侧向土压力及静水压力等主动荷载，围岩对顶板和剪力墙的作用都被考虑成以荷载的形式作用到结构上，而不考虑其相互的约束。究其原因，是因为车站结构主要受到竖向以及对称挤压的横向荷载，其变形主要发生在竖向沉降以及横向的对称压缩，而不存在其指向围岩方向的扩张。而围岩本身不具备承受拉力的性能，故当车站结构在背离围岩方向发生变形时，围岩不能对结构加以约束。然而对于车站结构的底板，由于车站整体受到竖向的荷载，其结果必然导致结构整体的竖向位移，这样就使得底板在指向地基围岩的方向上发生了位移，地基围岩必然对其产生约束，从而形成地基弹性抗力。所以，在分析底板时，不能再忽略围岩与其的相互作用，必须保证其与围岩之间的受力和变形协调性。4.4主要计算参数地层的物理力学指标依据工程地质勘察报告取值。地下水取最不利（即埋深最小时0.97m）计算。各土层分布情况如图：图4-1地质情况图各土层信息如下表：

表4-2土层信息表层号名称含水量土重度孔隙比浮容重有效内摩擦角%—①-2素填土30.318.70.8629.00②-1a2-3粘土32.318.30.9318.732.1②-2c2-3粉土30.618.10.9008.634.6②-3b3-4粉质粘土32.817.80.9898.40②-3cd1-2粉土夹粉砂30.917.70.9588.431.6故，土容重加权平均值：土的内摩擦角加权平均值：故在该土层中，土的侧压力系数：设备区楼面荷载：一般按8KPa计算，超过8KPa按设备实际重量及其运输路线计算。集散区楼面人群荷载：4kPa地面活荷载：20kPa盾构井附近活荷载：35kPa水压力:按全水头考虑。结构材料的物理力学指标根据规范选用。4.5荷载计算在纵向取长度为1m计算。采用基本荷载组合计算，其中分项系数永久荷载取1.35，可变荷载取1.4。车站主体结构的安全等级为一级，在进行承载力计算时，构件的重要性系数取1.1。顶板压力地面荷载：土压力：根据极限状态效应组合有：站厅层楼板板压力人群荷载：设备荷载：根据极限状态效应组合有：站台板压力人群荷载：根据极限状态效应组合有：底板浮力底板处水压强：根据极限状态效应组合有：侧墙所受土侧压力顶板处受土侧压力为：底板处受土侧压力为：侧墙所受静水压力顶板处受静水侧压力为：底板处受静水侧压力为：荷载分布图如下图：图4-2车站主体结构荷载图4.6有限元计算4.6.1有限元的分析过程有限元法的基本思想是将连续的结离散成有限个单元，并在每一个单元中设定有限个节点，将连续体看作是只在节点处相连接的一组单元的集合体；同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在每一个单元中假设一近似插值函数以表示单元场中场函数的分布规律；进而利用力学中的某些变分原理取建立用以求解节点未知量的有限元方程，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的自由度问题。一经求解就可以利用解得的节点值和设定的插值函数确定单元上以致整个集合体的场函数。具体来说，有限元法的分析过程可以分为如下5个步骤。1.结构离散化。离散化就是指将所分析问题的结构分割成有限个单元体，并在单元体的制定点设置节点，使相邻单元的有关参数具有一定的连续性，形成有限元网格，即将原来的连续体离散为在节点处相连接的有限单元组合体，用它来代替原来的结构。结构离散化时，划分单元的大小和数目应当根据计算精度和计算机的容量等因素来决定。2.选择位移插值函数。为了能用节点位移表示单元体的位移、应变和应力，在分析连续体问题时，必须对单元中位移的分布做出一定的假设，即假定位移是坐标的某种简单函数（插值函数或位移模式），通常采用多项式作为位移函数。选择适当的位移函数是有限元法分析中的关键，应当注意如下几个方面：多项式的项数应等于单元的自由度数；多项式的阶次应包含常数项和线性项；单元自由度应等于单元节点独立位移的个数。位移矩阵为：（4-1）式中，——单元内任一点的位移，——行函数，——单元节点位移。分析单元的力学特性。首先利用几何方程推导出用节点位移表示的单元应变：（4-2）式中，——单元应变，——单元应变矩阵。再由本构方程可导出用节点位移表示的单元应力：（4-3）式中，——单元材料有关的弹性矩阵。最后由变分原理可得到单元上节点力与节点位移间的关系式（即平衡方程）：（4-4）式中，——单元刚度矩阵，（4-5）集合所有单元的平衡方程，建立整体结构的平衡方程。即先将各个单元的刚度矩阵合成整体刚度矩阵，然后将各个单元的等效节点力列阵集合总的荷载阵列——称为总刚矩阵:（4-6）由总刚矩阵形成整个结构的平衡方程：（4-7）由平衡方程求解未知节点位移和计算单元应力。有限元求解程序的内部过程如下图所示：图4-3有限元求解程序图因为单元可以设计成不同的几何形状，所有可以灵活地模拟和逼近复杂的求解区域。很显然，只要插值函数满足一定的要求，随着单元数目的增加，解的精度也会不断提高而最终收敛于问题的精确解。虽然从理论上来讲，不断增加单元数目可以使数值分析解最终收敛于问题的精确解，但这却大大的增加了计算机运行时间。而在我们实际工程应用中，只要所得解能够满足工程的实际需要就可以了。因此，有限元的基本策略就是在分析精度和分析时间上找到一个最佳平衡点。4.6.2ANSYS简介ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer,NASTRAN,Alogor,I－DEAS,AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。4.6.3建模与计算材料特性及计算1.主要工程材料1）．主体结构梁、板、内衬墙混凝土结构：钢筋混凝土（），内衬墙，顶、底板混凝土抗渗标号S8；2）．柱子：采用C50钢筋混凝土；临时柱：φ609，t=16mm（Q235）钢管柱；3）．钢筋：（φ）、（φ）级钢筋；4）．焊条：E43-系列型焊条，E50-系列型焊条；2.材料特性与界面特性由各构件尺寸可计算得出各截面的尺寸特性，如下表：表4-3各截面尺寸特性长（）高（）面积（）惯性矩（）顶板4267中板0533站台板0067站台柱0067站台中柱2858底板6075侧墙18003.地基弹性反力系数根据文克勒地基模型计算地基弹性反力系数得：采用站台和主体结构（3-3截面）分离分析法站台单独列出进行分析。站台柱下采用固定端支座替代主体结构底板作用。对于主体结构，其与站台接触部分用竖直向下的力（即站台住下端的最大轴力）替代（经计算此方法可行，且误差甚小）。3-3截面断面图见附图3。利用ANSYS计算，其中划分单元长度时采用一个单元长0.05m进行。地基反力用以弹簧单元代替，其他结构均采用BEAM（梁）单元进行计算。站台的单独分析图4-4站台变形图(m)图4-5站台剪力图(N)图4-6站台弯矩图图4-7站台轴力图(N)

主体结构的分析图4-8主体结构变形图(m)图4-9主体结构剪力图（N）图4-10主体结构弯矩图图4-11主体结构轴力图（N）采用站台和主体结构（3-3截面）整体分析法图4-12结构荷载图图4-13结构变形图（m）图4-14结构轴力图（N）图4-15结构剪力图（N）图4-16结构弯矩图计算结果显示，两种计算方法所得出的内力相差甚微。采用站台和主体结构（4-4截面）分离分析法4-4断面结构图见附图4。站台计算已在6.3.2节中介绍，现只说明主体结构的分析。图4-17变形图(m)图4-18剪力图(N)图4-19弯矩图图4-20轴力图(N)

第5章构造设计钢筋的配置按照相关规定，基于混凝土设计原理进行手算。将钢筋混凝土视为理想弹塑性材料。混凝土选用，钢筋选用和。查相关规范有：当混凝土等级强度为时，，，；级钢筋，，；级钢筋，。5.1钢筋构造及技术要求1.受力钢筋保护层厚度：顶板：40mm；底板、侧墙：50mm；楼板：30mm；柱：40mm。2.受力钢筋锚固长度：钢筋直径≤25时，lαE≥31d；钢筋直径＞25时，lαE≥35d；钢筋接头：钢筋主筋接头采用焊接或机械连接，焊接接头的类型和质量应符合现行《钢筋焊接及验收规程》的要求。机械接头应选用技术成熟的类型，其质量应符合有关规范要求。其它接头可采用搭接接头，搭接长度按有关设计规范执行。3.接头位置：受力钢筋的接头位置应相互错开35d且不小于500mm，同一截面接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率不大于50％。钢筋接头不应设置在箍筋加密区。4.箍筋：箍筋必须为封闭式。5.分期浇注的混凝土结构，先施工结构混凝土应为后期施工混凝土结构预埋钢筋接驳器或预留钢筋，预留钢筋应满足钢筋的连接要求。6.对于孔洞≤300mm的设备孔洞，钢筋绕开孔洞，不得切断；对于孔洞＞300mm的处理，详见设计图纸。7.为满足设备吊装要求，结构层板施工时，需预埋吊环或吊钩，吊环或吊钩钢筋采用HPB235钢筋，严禁使用冷加工钢筋，钢筋埋入混凝土的深度不小于30d，并应焊接或绑扎在钢筋骨架上。5.2耐久混凝土材料1.配制耐久混凝土的水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，其强度等级宜为42.5号，并不宜低于32.5号。不论骨料是否具有活性，水泥的含碱量(等效Na2O)均不宜超过水泥重的0.6%。2.在无氯盐的环境中，配制钢筋混凝土和预应力混凝土所用各种原材料（水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂和拌和水等）的氯离子含量分别不应超过胶凝材料重量的0.2%和0.06%。3.配制耐久混凝土所用的矿物掺和料应符合下列要求：粉煤灰应选用来料均匀、各项性能指标稳定的一级灰。粉煤灰的烧失量应尽可能低并不大于4％，三氧化硫含量不大于3％。在满足强度需要的前提下，粉煤灰掺量不宜超过30％。磨细的粒化高炉矿渣的比表面积不宜小于3500cm2/g，但过高的细度也不利于控制水化热和混凝土的防裂。配制耐久混凝土的骨料、混凝土的化学外加剂及其使用、混凝土拌和用水应符合相关规范要求。5.3主体结构内力图的绘制根据ANSYS计算结果查内力表可绘出其轴力图、剪力图、弯矩图，如下图：图5-1主体结构（3-3截面）弯矩、剪力图图5-2主体结构（3-3截面）轴力图图5-3主体结构（4-4截面）弯矩、剪力图图5-4主体结构（4-4截面）轴力图根据内力图确定出各个危险截面如下图图5-5危险截面图示5.4截面检算主体结构根据不同工作阶段的最不利内力，分别进行正负弯矩的偏心受压构件强度计算。本设计中主体结构设计采用极限状态法设计。混凝土和砌体矩形截面中心及偏心受压构件的抗压强度应按下式计算：（5-1）式中——混凝土或砌体的抗压极限强度，可按表5-1采用；——安全系数，按表5-2采用；——轴向力；——截面的宽度；——截面的厚度；——构件的纵向弯曲系数：对于隧道衬砌"明洞拱圈及墙背紧密回填的边墙，可取，本设计采用；——轴向力的偏心影响系数，按表5-3采用。表5-1混凝土的界限强度（MPa）强度种类符号混凝土强度等级C15C20C25C30C40C50抗压12.015.519.022.529.536.5弯曲抗压15.019.445.6抗拉

表5-2混凝土和砌体结构的强度安全系数材料种类混凝土砌体荷载组合主要荷载主要荷载+附加荷载主要荷载主要荷载+附加荷载破坏原因混凝土或砌体达到抗压极限强度2.42.02.72.3混凝土达到抗拉极限强度3.63.0表5-3偏心影响系数0.000.020.020.060.040.161.0001.0001.0000.9960.9790.9540.9230.8860.8420.240.260.280.300.320.340.7990.7500.6980.6450.5900.5350.4800.4260.3740.360.380.400.420.440.460.480.3240.2780.2360.1990.1700.1420.123从抗裂要求出发，混凝土矩形截面偏心受压构件的抗拉强度应按下式计算：（5-2）式中——混凝土的抗拉极限强度，按表5-2采用；——截面偏心距；其他符号意义同前。注：计算表明，对混凝土矩形截面构件，当时，系抗压强度控制承载能力，按式5-1计算。由于车站主体结构均为偏心受压构件，故按照5-2式进行计算。1.顶板检算对于顶板，轴力为：，最大弯矩为：则偏心距：故：，则可知需按照计算配筋。2.站厅层楼板检算对于站厅层楼板，轴力为：，最大弯矩为：则偏心距：故：，则可知需按照计算配筋。3.底板检算对于底板，轴力为：，最大弯矩为：则偏心距：故：，则可知需按照计算配筋。4.地下一层（站厅层）侧墙检算对于地下一层（站厅层）侧墙，轴力为：，最大弯矩为：则偏心距：故：，则可知需按照计算配筋。5.地下二层（站台层）侧墙检算对于地下二层（站台层）侧墙，轴力为：，弯矩为：则偏心距：故：，则可知需按照计算配筋。截面检算结果汇总如下表：

表5-4截面检算汇总表截面弯矩值轴力值偏心距是否需要按照计算配筋顶板Ⅰ-Ⅰ1054.4342.283080.5是Ⅱ-Ⅱ582.07342.281700.6是Ⅲ-Ⅲ543.36342.281587.5是站厅层楼板Ⅳ-Ⅳ146.761384.8106.0是Ⅴ-Ⅴ81.491384.858.9是Ⅵ-Ⅵ278.221384.8200.9是底板Ⅶ-Ⅶ840.81270.3661.9是Ⅷ-Ⅷ221.161270.3174.1是Ⅸ-Ⅸ1335.21270.31051.1是地下一层侧墙Ⅹ-Ⅹ557.61623.63894.2是地下二层侧墙Ⅺ-Ⅺ835.82766.411090.7是Ⅻ-Ⅻ737.93815.10905.3是ⅩⅢ-ⅩⅢ1335.2867.701538.8是5.5主体结构配筋计算（4-4截面）5.5.1顶板的配筋计算根据内力图可知，危险截面为跨中处、靠近柱的支座截面和侧墙端截面。跨中截面(Ⅱ-Ⅱ)1）偏心距的确定混凝土保护层厚度取有效高度为：对于顶板，轴力为：，跨中处弯矩为：则偏心距：附加偏心距取为：初始偏心距为：因为，故此时按照长柱考虑，需计算偏心距增大系数。查《规范》给出的偏心距增大系数的计算公式为：（5-3）（5-4）（5-5）式中