地铁2号线金岭路站设计

题目：地铁2号线金岭路站设计目录TOC\o"1-3"\h\u15303摘要 第一章绪论1.1地铁车站概述地铁是交通运输方式的一种，是以地下运行为主要运输的在城市里面修建的轨道交通系统。列车运行的路线要完全封闭，地铁线路如果处于城市中心，大多建设在地下隧道内，城市中心外的线路一般可建于高架桥和地面上。随着我国改革开放进程的不断加深，社会主义市场经济的不断推动，中国的城市化进程越来越快，城市人口数量的快速增加给城市的交通带来越来越大的压力，因而与传统的地上交通相对应的地下交通就成为了缓解交通压力的重要方式。目前，我国的北京、上海、广东、香港、长沙、哈尔滨、深圳等多个城市都有了地铁。由于地铁的快捷便利，所以成为了人们出行的重要工具，很多城市也在紧张的建设当中。有人曾经说过：“九十年代修桥，二十世纪建楼，二十一世纪建设地下”这句话是否正确虽然有待商榷，但证明了人们对地下交通在新世纪发展中的前景与潜力的认可。地铁与电车公交车等公共交通相比具有很大的优势。地铁单向运量可达每小时4—6万人次，公交车单向运量每小时1万人次。而且地铁运输还具备舒适、准时、快捷、占地少、节能环保等诸多优点。地铁交通符合我国的可持续发展战略。我国城市轨道交通的发展不仅仅在于解决城市交通问题，除了要解决城市交通问题，还要促进城市合理布局、强化城市间的合理发展、实现轨道交通的可持续发展。为了城市布局有效形成合理的局面，势必要选择高效、快捷、容量大、占地少、污染低的城际间快速铁路运输和城市轨道交通作为骨干。随着我国经济发展不断加速，城市建设越来越好，居民生活水平越来越高，城市轨道交通迎来了建国以来最大的投资和建设热潮。越来越多的城市着手于发展地铁的建设，纷纷加入地下建设的行列中来。地铁这样的新兴产业正在逐步完善，总之，纵观全世界地铁建设的大趋势，地铁建设必将成为我国利国利民的建设项目。1.2车站概况表1.1各层土的主要物理力学指标地层代号岩性名称天然容重（kN/m3）含水量（%）孔隙比凝聚力（kPa）内摩擦角(°)双桥静探侧阻力(kPa)液限（%）塑限（%）1素填土18.226.53530-402粘土17.655.11.3333.95.235-4533.023.03强风化白云岩27.837.31.02102015-2533.021.04中风化白云岩28.7481.3317.51810-1538.222.3第二章车站建筑设计2.1建筑设计概述2.1.1设计依据1）岩土工程勘察报告2）采用的主要设计规范：1、《地铁设计规范》[1]（GB50157-2003）2、《地下工程本科毕业设计指南》[2]3、《地铁车站内部空间环境人性化设计研究》[3]2.1.2设计范围金岭路站的车站建筑设计，包括站台、站厅的尺寸设计和布局，以及出入口和通道，以及风亭等附属建筑物的设计。2.1.3设计原则（1）关于地铁车站的设计应当与城市总体规划相符合，以便捷市民出行以及缓解交通压力为原则，协调与城市建筑、城市管线、地下构筑物之间的关系。设计与施工应尽量减少房屋拆迁、管线改移。（2）关于地铁车站设计的最根本要求应该乘客的安全与方便有所保障，并通过良好的内部和外部环境条件，营造出安全、舒适的乘车环境。（3）地铁车站设计，首先应保证乘客进出站的方便和迅速，减少乘客间的交叉干扰。车站的站厅、站台设置应和车站出入口、楼梯和通道、检票口等部位的通过能力相互匹配，避免资源的浪费。（4）地铁车站设计，应尽可能地考虑与城市地上、地下通道等合建，节约资源的同时更加方便进行车站客流和过街客流的疏散和引导。（5）地铁车站设计，应简洁明了，易于识别，不仅仅要与周围城市景观相融合，还应突出现代建筑的特色。（6）对于处在城市主干道地下的地铁车站，首先应满足城市市政管线以及主体结构上方覆土厚度的要求。（7）力求结构设计的合理性、可靠性、节约工程投资，合理利用并节约能源。2.2车站规模计算2.2.1设计客流预测量根据设计资料，金岭路客流预测如表2.1。表2.1远期早高峰小时客流、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3221上客5311174391.119183下客5800下客3107上车设计客流量为：（3221+5311）×1.1=9385（人/小时）下车设计客流量为：（5800+3107）×1.1=9798（人/小时）设计客流量为：（3321+5800+5311+3107）×1.1=19183（人/小时）2.2.2站台有效长度车辆外形尺寸：B型车，车辆长20120mm，宽2800mm，高3800mm。车辆编组：设计时采用远期列车4辆编组，人行车密度远期高峰小时为30对/小时。根据《地铁设计规范》[1]可确定：站台有效长度：（2.1）式中——站台有效长度，即站台全长扣除两端楼梯外侧长度（m）；——车辆全长，即车辆两端车钩内侧间距（m）；α——高峰时段设计最大编组辆数；——列车停车安全余量（m），取=1m；根据客流要求并考虑规范取整L=81m2.2.3站台宽度计算本车站采用岛式站台，其宽为：（2.2）其中：（2.3）或（2.4）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；——远期每列车高峰小时单侧上、下车设计客流量；——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）m计算结果小于最小侧站台宽度2.5m，故取2.5m。站台宽度的确定：站台设1m宽的上下行自动扶梯和3.0m宽人行楼梯，柱宽0.8，则站台宽B=2×2.5+4.0+0.8=9.8m，取12m。2.2.4自动扶梯与电梯数量按出站客流乘坐自动扶梯的设计思路，自动扶梯台数可按如下公式计算：（2.5）依据计算结果采用2部1m宽速度0.65m/s自动扶梯。地铁车站中人行楼梯是连接站厅与站台层最常见的方式。踏步的高和宽的尺寸是楼梯设计要考虑的重要部分。我国目前采用的踏步高为135～150mm，踏步宽为300～340mm，楼梯每梯段不应超过18步，不得小于3步。休息平台长度为1200～1800mm，楼梯最小宽度单向通行时为1800mm，双向通行时为2400mm。按进站客流走楼梯的设计思路，楼梯宽度m可按如下公式计算：（2.6）式中：楼梯宽度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楼梯的利用率依据计算结果，采用2部3m宽楼梯，楼梯和自动扶梯并列布置，宽度取4m。2.2.5楼梯和扶梯的宽度验算人行楼梯和自动扶梯的布置总量既要满足上、下乘客的需求外，还应该按站台层的事故疏散时间进行验算：车站站台的公共区的楼梯、自动扶梯、出入口通道应满足发生火灾时，能在6min内将一系列进站列车所载的乘客及站台上的候车人员全部撤离站台到安全区。站台层的事故疏散时间按下列公式计算：（2.7）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；——疏散楼梯的通过能力，楼梯单向上行时通过能力；——自动扶梯数量；——疏散楼梯的总宽度。<6min车站楼梯、自动扶梯的数量及布置满足紧急疏散要求。2.2.6人工售票亭或自动售票机数设计自动售票亭机数采用公式：台人工售票亭机数采用公式：台2.2.7检票口检票机台数采用自动检票方式进站检票：4台出站检票：6台出站检票口附近应设补票亭，以便乘客补票。2.2.8出入口设计出入口平面一般有三种形式：“L”、“T”、“一”字形“一”字形出入口，这种出入口与通道呈“一”字排列。其占地面积少，结构施工简单且布置比较灵活、人员进出方便，较为经济，由于其口部较宽，一般建在路面较宽阔的地区。“L”形出入口，这种出入口与通道有一次转折，叫“一”字形出入口结构稍复杂。“T”形出入口，出入口较为节省地方，施工较复杂。为尽可能满足人们出现要求，本站设置4个出入口，取任一出入口计算。本站采用双支出入口通道。（2.8）式中则考虑最小尺寸规定及装饰层厚度取2.5m。出入口楼梯宽度计算（2.9）式中则采用6米宽楼梯。车站出入口的布置应与主客流方向一致，设4个出入口，采用“L”字形出口。分别布置在车站的东南，西南，东北，西北四个方向，如图2.1所示。图2.1车站出入口布置2.2.8风亭设计地下车站需要通风、以及空调工艺的要求，一般需要设置活塞风井、进风井和排风，根据现场条件、规划要求、环保以及景观等要求布置，本设计中车站较长，股灾车站两端设置两组风亭，具体见总平面布置图。2.2.9无障碍电梯设计考虑到残疾人行走困难，在站台层至站厅层设置无障碍电梯，在D出入口处至站厅层设置无障碍电梯。2.3车站总平面布置2.3.1站址建设条件分析及方案根据工程所处地址以及周边环境分析，本站位于金岭路与枫林路交叉路口，东北象限为新世界花园碧潭园小区，东南象限为山临境小区，西北象限为新世界嘉院小区，西南象限为恒大新世界御湖小区。由于金岭路站为2号线的一个中间换乘车站，车站位于的诚信北路市政道路为交通要道，人流量较大，且周边有较多建筑物，包括恒大金阳新世界小区、临境广场、金阳新世界山临境小区、贵阳中加新世界国际学校、外国语实验中学，可见此路口为交通要道。充分考虑周边交通以及居住环境，尽可能多设置出入口数量。2.3.2站址方案比选方案一：车站位置采用跨路口站位，及站位设于两路口之间。可以方便到新世界小区和山临境四个居民区的出行，且出入口可做地下通道，并且可以充分利用城市土地，四个出口分别位于四个象限，车站主体布置在交叉路口，能最大化满足人们的出行要求，符合长期发展要求。方案二：根据站址周边环境，考虑设计偏路口站位，施工时刻减少对地面交通以及对地下管线的影响。缺点是因该站位为偏路口一侧设计，所以客流吸引会不均匀。但该方案可以少破坏路面，少动地下管线，造价较低，对交通的影响较小，交通疏解条件较好，利于施工。通过比较可以看出，方案一能够便捷地吸纳先导路南北两侧的客流，但是施工困难，成本高；方案二客流吸引不均匀，但交通疏解容易实施，并且可以少破坏路面，施工方便。经过考虑经济、交通、客流吸引等综合因素，选择方案一作为实施方案。图2.2方案一车站站址平面示意图图2.3方案二车站站址平面示意图2.4车站建筑布置2.4.1车站各层平面建筑布置车站总体从站台开始设计，根据列车编组确定站台的有效长度，再根据站台两端所布置的设备用房确定车站的总长度，依据计算所得到的站台宽度加上上下行车道的宽度，确定车站的总宽度。在此基础上，根据站厅层设备管理用房所需面积划分出站厅公共区和设备管理用房区，同时调整站厅至站台的楼梯数量及位置，使其能均匀地面向客流。对于售票机、检票口、出站口位置同样也要保证客流的需求，保证人流的均匀性进行布置。根据站台层规模设计，选取为B型车，宽度2800mm，站台的有效长度为84m，总长度140m，设计的站台有效宽度为12m，总宽度19m。2.4.2设备管理用房功能及布置站厅、台层两端需布置必要的设备及管理用房，形式上是一端面积大，另外一端面积小。其中降压变电所是站台层占面积最大的设备用房，与上部站厅层大的设备用房相对应，符合就近供应用电负荷大的设计原则。废水泵房设置在厕所周边，有利于车站的排水。图2.3站台层设备管理用房布置（大端）图2.4站台层设备管理用房布置（小端）图2.5站厅层设备管理用房布置（大端）图2.6站厅层设备管理用房布置（小端）第三章车站主体结构设计3.1主体结构设计概述3.1.1设计依据《地铁设计规范》[1]（GB50157-2013）《地下工程本科毕业设计指南》[2]《地铁车站内部空间环境人性化设计研究》[3]《混凝土结构设计规范》[4]（GB50010-2010）《建筑结构荷载规范》[5]（GB50009-2012）《建筑基坑支护技术规程》[6]（JGJ120-2012）3.1.2设计原则1.结构为功能服务是地铁地下结构设计的基本原则，满足行车运营、城市规划、环境保护、抗震、防火、防水、防护、防腐蚀及施工等要求。2.地下结构设计，需要减少在施工的过程中和建成后对周围环境造成的负面影响，还需考虑城市规划造成周边环境的变化对结构的作用；线路如果分期建设，需根据线网规划，合乎道理的确定节点结构形式及能否同步施工或预留远期实施条件。3.地下结构的设计，需应当根据工程建筑物的特色特点及其所处的场地的具体情况，通过经济、技术、环境影响、工期等多方面综合评价，选择合理的施工方法和结构型式。4.在含水地层中，应采取可靠的地下水处理和防治措施。5.地铁地下结构的主体结构和使用期间不可更换的结构构件，应根据使用环境类别，按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计。使用期间可以更换且不影响运营的次要结构构件，可按设计使用年限50年的要求进行耐久性设计。临时结构可不考虑耐久性要求。3.1.3设计说明及假定车站主体结构简化为矩形框架结构进行分析计算，下面是弹性地基，用一系列弹簧来近似模拟地层的作用，本设计中，使用Midas软件来进行结构内力计算，考虑永久荷载、可变荷载的各种组合工况。采用水土分算，水土压力共同作用于主体结构侧墙上。不考虑偶然荷载，即地震作用、人防荷载。3.2主体结构构件尺寸拟定及材料选用尺寸大小及材料见表3.1。表3.1结构尺寸及材料类别尺寸（m）混凝土强度等级主体结构顶板0.8C35混凝土中板0.8C35混凝土底板1.0C35混凝土顶纵梁1.2×2.2C40混凝土中纵梁1.2×1.5C40混凝土底纵梁1.2×2.4C40混凝土中柱0.07×1.0C40混凝土侧墙0.8C35混凝土3.3荷载计算及组合3.3.1荷载分类荷载种类包括永久荷载、可变荷载、偶然荷载，具体分类见表3.2。表3.2荷载分类及荷载参数表荷载名称荷载计算及取值永久荷载结构自重按实际考虑地层压力竖向压力按计算截面以上全部土柱重量计算水平压力主、被土压力按朗金土压力公式计算水压力及浮力按最不利地下水位计算静水压力及全部浮力侧向地层抗力及地基反力侧向地层抗力及地基反力按结构型式及其在荷载作用下的变形、结构与地层刚度、施工方法等情况及土层性质，根据所采用的结构计算简图和计算方法加以确定续表3.2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按20kN/m2的均布荷载并不计冲击力的影响地面车辆引起的侧向力按20kN/m2的均布荷载作用于地层上考虑人群荷载按4kN/m2的均布荷载标准值计算其它可变荷载施工荷载施工机具、地面堆载、材料堆载按20kN/m2考虑本车站地下结构埋深3m，按运营阶段进行设计，计算土侧压力时，选择静止土压力，除以上荷载外，还应考虑吊顶及设备管线荷载、中板铺装层荷载。3.3.2标准断面荷载计算标准断面荷载取结构纵向单位长度，沿横向剖切形成的框架结构作为计算单元进行计算，见图3.1图3.1标准断面示意图荷载计算考虑两种工况，即无水和满水工况，采用水土分算，水重度取10，土层信息表如表3.3所示，通过这两种工况计算内力，求得结构内力。表3.3土层信息表地层代号岩土名称重度（）土层厚度（）内摩擦角静土压力系数（）1素填土18.24.8350.422黏土17.62.85.20.913强风化白云岩27.83.4200.664中风化白云岩28.713.4180.701.无水工况1.竖向荷载计算1）顶板荷载顶板竖向荷载主要包括自重、地面超载、吊顶及设备管线荷载和覆土荷载。活荷载：地面超载：恒荷载：吊顶及设备管线荷载：（其中吊顶荷载0.6kPa，设备管线荷载1.4kPa）覆土荷载：=18.2×3=54.6kPa地面超载侧向压2）中板荷载中板竖向荷载包括自重、人群荷载、中板铺装层荷载、吊顶及设备管线荷载和设备荷载，其他值忽略不计。活荷载：人群荷载：恒荷载：设备荷载：中板铺装层荷载：吊顶及设备管线荷载：（其中吊顶荷载0.6kPa，设备管线荷载1.4kPa）3）底板荷载底板竖向荷载包括人群荷载、设备荷载、地铁车辆荷载，人群荷载及设备荷载取值同中板中的荷载值。活荷载：人群荷载：恒荷载：设备荷载：（2）侧向荷载计算侧向荷载包括侧土压力、水压力、以及地面超载侧向压力。1）顶板侧向荷载活荷载：力：恒荷载：土侧压力：2）中板侧向荷载活荷载：地面超载侧向压力：恒荷载：土侧压力：3）底板侧向荷载活荷载：地面超载侧向压力：恒荷载：土侧压力：（无水工况）满水工况（1）竖向荷载计算1）顶板荷载顶板竖向荷载主要包括自重、地面超载、吊顶及设备管线荷载和覆土荷载。活荷载：地面超载：恒荷载：吊顶及设备管线荷载：（其中吊顶荷载0.6kPa，设备管线荷载1.4kPa）覆土荷载：水压力：2）中板荷载中板竖向荷载包括自重、人群荷载、中板铺装层荷载、吊顶及设备管线荷载和设备荷载，其他值忽略不计。活荷载：人群荷载：恒荷载：设备荷载：中板铺装层荷载：吊顶及设备管线荷载：（其中吊顶荷载0.6kPa，设备管线荷载1.4kPa）3）底板荷载底板竖向荷载包括人群荷载、设备荷载、地铁车辆荷载，人群荷载及设备荷载取值同中板中的荷载值。活荷载：人群荷载：q恒荷载：设备荷载：浮力：（2）侧向荷载计算侧向荷载包括侧土压力、水压力、以及地面超载侧向压力。1）顶板侧向荷载活荷载：地面超载侧向压力：恒荷载：土侧压力：水侧压力：2）中板侧向荷载活荷载：地面超载侧向压力：恒荷载：土侧压力：水侧压力：3）底板侧向荷载活荷载：地面超载侧向压力：恒荷载：土侧压力：水侧压力：根据上述计算结果，将顶板、中板、底板及侧墙荷载统计如表3.4所示。表3.4顶板、中板、底板及侧墙荷载汇总表单位：荷载无水工况满水工况恒载活载恒载活载顶板荷载56.62056.620中板荷载154154底板荷载84-1534顶板处水平荷载22.98.440.38.4中板处水平荷载143.618.2122.48.4底板处水平荷载354.614202.78.43.3.3纵梁荷载计算纵梁荷载的计算根据板传荷载取两个半跨板上部荷载及顶板自重之和，本结构中荷载对称，则相同一层上纵梁的荷载相同。纵梁荷载由板上荷载传到梁上，包括自重荷载、竖向土压力。其中模型取五跨进行计算，考虑到梁所受到的水平向压力对梁结构有利，故忽略侧向压力。1.无水工况（1）顶纵梁荷载计算活荷载：地面超载传梁荷载：恒荷载：纵梁自重：顶板传荷载：（2）中纵梁荷载计算活荷载：人群荷载：恒荷载：中板传荷载：纵梁自重：（3）底纵梁荷载计算活荷载：人群荷载：恒荷载：底板传荷载：纵梁自重：2.满水工况（1）顶纵梁荷载计算活荷载：地面超载传梁荷载：恒荷载：纵梁自重：顶板传荷载：（2）中纵梁荷载计算活荷载：人群荷载：恒荷载：中板传荷载：纵梁自重：（3）底纵梁荷载计算活荷载：人群荷载：恒荷载：底板传荷载：纵梁自重：浮力：根据上述计算结果，将荷载统计如表3.5所示。表3.5纵梁荷载汇总表单位：荷载无水工况满水工况恒载活载恒载活载顶纵梁荷载769.2190767.7184中纵梁荷载29836.829836.8底纵梁荷载369.636.8-1028.436.83.3.4荷载组合1.极限状态选择根据《建筑结构荷载规范》[5]，应按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并取各自的最不利效应组合进行设计。计算地铁车站主体结构时，选择用承载能力极限状态进行配筋计算，再按正常使用极限状态对其裂缝宽度进行验算，此处不考虑地震作用。2.基本组合根据《建筑结构荷载规范》[5]3.2.2条，承载能力极限状态应按效应的基本组合（或偶然组合）进行荷载计算，其计算公式如式（3.1）所示。（3.1）式中：—第j个永久荷载的分项系数，当永久荷载效应对结构不利时，此处由永久荷载效应控制取1.35；—第i个可变荷载的分项系数，此处取1.4；—第i个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数，对于荷载标准值可控制的活荷载，此处取1.0；—第i个可变荷载的组合值系数，由于本设计中考虑的可变荷载主要为作用在楼板上的均布活载，取值为0.7；—第j个永久荷载标准值的效应；—第i个永久荷载标准值的效应。地铁设计使用年限为100年，安全等级为一级，此处考虑结构重要性系数对持久设计状况取值为1.1。3.准永久组合根据《混凝土结构设计规范》[4]第3.4.1条及3.4.4条，对允许出现裂缝的钢筋混凝土结构，应按准永久组合的正常使用极限状态进行受力裂缝宽度验算并考虑长期作用影响，其验算表达式如式（3.2）所示。（3.2）式中：—第i个可变荷载的准永久值系数，由于本设计中考虑的可变荷载为作用在楼板上的均布活载（人群荷载），取准永久值系数为0.5；—第j个永久荷载标准值的效应；—第i个永久荷载标准值的效应。4.荷载组合计算通过基本组合式（3.1）和准永久组合式（3.2）分项系数，得出两种状态下各组合系数，见表3.6。根据表3.6，进行各项荷载的计算，并乘以相应的分项系数，得出不同极限状态下的结构荷载，再根据荷载计算图示，分别作用到结构计算模型，得出不同极限状态条件下的结构内力。表3.6车站结构计算荷载组合系数表荷载种类状态及组合承载能力极限状态正常使用极限状态基本组合准永久组合永久荷载结构自重1.1×1.351.0覆土荷载侧土压力侧水压力浮力设备荷载可变荷载人群荷载1.1×1.4×1.0×0.70.5地面超载地面超载引起的侧土压力偶然荷载地震影响00备注用于配筋计算用于抗裂验算无水工况根据无水工况下荷载值，得出不同极限状态下的结构荷载（表3.7）。表3.7无水工况荷载组合表荷载基本组合准永久组合顶板荷载（kPa）105.666.6中板荷载（kPa）26.617.0底板荷载（kPa）16.1910.0顶板处水平荷载（kPa）43.0627.1中板处水平荷载（kPa）232.87152.8底板处水平荷载（kPa）541.67361.6顶纵梁荷载（kN/m）1347.08849.2中纵梁荷载（kN/m）482.2316.4底纵梁荷载（kN/m）588.53388.0（2）满水工况根据满水工况下荷载值，得出不同极限状态下的结构荷载（表3.8）表3.8满水工况荷载组合表荷载基本组合准永久组合顶板荷载（kPa）105.6166.6中板荷载（kPa）26.5917.00底板荷载（kPa）-222.89-151顶板处水平荷载（kPa）68.944.5中板处水平荷载（kPa）190.82126.6底板处水平荷载（kPa）310.06206.9顶纵梁荷载（kN/m）1338.39776.9中纵梁荷载（kN/m）482.2316.40底纵梁荷载（kN/m）-1487.5-10103.4结构内力计算根据Midas建模软件计算结构在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的结构内力。3.4.1标准断面结构计算说明1.计算模型说明及假定作用在明挖结构底板上的地基反力的大小及分布规律，依结构与基地地层相对刚度的不同而变化。根据工程实例，地基反力呈马鞍形分布，为了反映底板反力这一分布特点，可采用底板支承在弹性地基上的框架模型来计算。但在计算中要注意底板的计算弹簧反力应小于地基承载力，且底板弹簧为只压弹簧。按弹性地基上的框架模型考虑围护结构与主体结构的共同工作，将围护结构以压杆模拟，建立模型，计算图示见图3.4。图3.4标准断面结构计算简图2.计算方法简化以刚度等效法将车站作为平面应变问题来考虑，则框架结构沿纵向取一延米进行计算。由于中立柱在纵向上的不连续性，将柱按照刚度等效的原则换算为“中隔墙”进行计算。然后以等效的墙厚代替柱来进行平面框架有限元计算。需要注意的是对柱进行配筋计算时需要将内力乘以柱跨l。等效厚度公式为：。本设计选用Midas软件进行内力计算，计算过程主要包括建立几何模型及单元、材料属性设置及赋予、截面尺寸设置、边界约束条件、施加荷载（及荷载组合）。计算模型中，各构件结点都是固结，框架梁和柱都采用梁单元，顶板单元几何尺寸是高×宽=0.8×1.0，中板单元几何尺寸是高×宽=0.8×1.0，底板单元几何尺寸是高×宽=1.0×1.0，纵梁单元几何尺寸是纵梁实际高×宽；地基反力采用只压弹簧，各弹簧的刚度系数值等于弹簧支撑面积乘以该面积内基床系数加权平均值。C30混凝土材料的弹性模量是E=30KN/mm2。3.4.2标准断面结构内力计算结构内力计算结果只需选择最不利断面进行统计，所谓最不利断面即结构计算内力最大的位置处，最容易发生破坏。如图3.5所示，对于板、侧墙、梁一般选择左右支座及中间位置作为控制截面，而对于柱，由于本结构对称且荷载对称，柱为轴心受压构件，只需选择柱底端，但考虑配筋时经济因素，选择柱底端和负一层端部为控制断面。图3.5控制断面示意图（其中：1、4、7为中支座，2、5、8为边跨中，3、6、9为边支座，10为负一层顶支座，11为负一层跨中，12为负二层跨中，13为负二层底支座。）1.承载能力极限状态（基本组合）承载能力状态下即使用荷载基本组合来进行内力计算，根据本章3.3.2小节算得荷载数据进行计算，并选择两种工况在同一控制断面处内力绝对值最大值绘制于表格（表3.10）无水工况内力计算结果如图3.6-3.9，满水工况下内力计算结果如图3.10-3.13所示。图3.6基本组合无水工况弯矩图（单位：kN·m）图3.7基本组合无水工况剪力图（单位：kN）图3.8基本组合无水工况轴力图（单位：kN）图3.9基本组合无水工况位移图（单位：mm）图3.10基本组合满水工况弯矩图（单位：kN·m）图3.11基本组合满水工况剪力图（单位：kN）图3.12基本组合满水工况轴力图（单位：kN）图3.13基本组合满水工况位移图（单位：mm）根据无水状况、满水状况下内力计算，取这两种工况控制断面处内力绝对值最大值，统计数值见表3.10，依此进行配筋计算。考虑到侧墙、梁、板破坏时，破坏截面位于支座的边缘处，而软件计算所得内力位于支座中部，故在配筋计算时需计算构件两端支座边缘处内力，计算如式3.3所示：（3.3）式中：M、V分别表示支座中线处弯矩值、剪力值。表3.10基本组合下结构最不利断面内力表作用位置弯矩M（kN·m）轴力N（kN）剪力V（kN）削峰值M0（kN·m）顶板左跨左侧20294126179.95左跨中部12010118.25左跨右侧156117135.53右跨左侧156117135.53续表3.10作用位置弯矩M（kN·m）轴力N（kN）剪力V（kN）削峰值M0（kN·m）右跨中部12010118.25右跨右侧202126179.95中板左跨左侧771931474.55左跨中部10147.55左跨右侧601457.55右跨左侧601457.55右跨中部10147.55右跨右侧771474.55底板左跨左侧191215104172.8左跨中部53452.3左跨右侧12885113.13右跨左侧12885113.13右跨中部53452.3右跨右侧191104172.8侧墙负一层（跨中）511264143.83负一层（顶端）20212694185.55负二层（跨中）11114040104负二层（底端）191140142166.15中柱（底部）01251002.正常使用极限状态（准永久组合）正常使用极限状态即使用荷载准永久来进行内力计算，根据前文算得荷载数据进行计算，并选择两种工况在同一控制断面处内力绝对值最大值绘制于表格（表3.11），无水工况下内力计算结果如图3.14-3.18。满水工况下内力计算结果如图3.19-图3.21所示。图3.14准永久组合无水工况弯矩图（单位：kN·M）图3.15准永久组合无水工况剪力图（单位：kN）图3.16准永久组合无水工况轴力图（单位：kN）图3.17准永久组合无水工况位移图（单位：mm）图3.18准永久组合满水工况弯矩图（单位：kN·M）图3.19准永久组合满水工况剪力图（单位：kN）图3.20准永久组合满水工况轴力图（单位：kN）图3.21准永久组合满水工况位移图（单位：mm）根据无水状况、满水状况下内力计算，取这两种工况控制断面处内力绝对值最大值，统计数值见表3.11，依此进行裂缝宽度验算。表3.11准永久组合下结构控制断面内力表作用位置弯矩M（kN·m）轴力N（kN）剪力V（kN）（kN·m）顶板左跨左侧561269377495.3左跨中部3750375左跨右侧700415627.38右跨左侧700415627.38右跨中部3750375右跨右侧700377495.3中板左跨左侧170470136146.2左跨中部17630170.75左跨右侧358171328.08续表3.11作用位置弯矩M（kN·m）轴力N（kN）剪力V（kN）（kN·m）右跨左侧358171328.08右跨中部17630170.75右跨右侧170136146.2底板左跨左侧1079677693757.73左跨中部7000700左跨右侧681596576.7右跨左侧681596576.7右跨中部7000700右跨右侧1079693757.73侧墙负一层（跨中）6944214643.45负一层（顶端）516399269468.93负二层（跨中）147683228107.1负二层（底端）10796352991026.68中柱（底部）091103.4.3纵梁内力计算纵梁建模时考虑地铁车站过长，此处取5跨进行计算计算配筋的内力值以中跨内力值为主，具体计算模型如图3.14所示。图3.14纵梁结构计算简图根据计算简图，进行纵梁结构内力计算。1.承载能力极限状态（基本组合）承载能力状态下即使用荷载基本组合来进行内力计算，根据前文计算的纵梁荷载对内力进行计算，选择梁控制断面两种工况内力绝对值最大值绘制表格（表3.12）。满水况下计算内力结果如图3.22-3.25所示。图3.22基本组合无水工况弯矩图（单位：kN·m）图3.23基本组合无水工况剪力图（单位：kN）图3.24基本组合满水工况弯矩图（单位：kN·m）图3.25基本组合满水工况剪力图（单位：kN）根据内力计算结果，结构内力对称，故中跨左右支座内力相同，表3.12中只选择左支座和跨中内力进行统计，削峰值计算同标准断面。表3.12基本组合纵梁最不利断面内力值构件尺寸（mm）弯矩（kN·m）轴力（kN）剪力（kN）削峰值M0（kN·m）顶纵梁左支座273225024642300跨中155601556中纵梁左支座29636578552813跨中5870587底纵梁左支座402559030463492跨中1767017672.正常使用极限状态（准永久组合）正常使用极限状态即使用荷载准永久来进行内力计算，根据本章第三节算得荷载数据进行计算，并选择梁控制断面两种工况内力绝对值最大值绘制表格（表3.13），无水工况计算内力结果如图3.26-3.27。满水工况下计算内力结果如图3.28-3.29所示。图3.26准永久组合无水工况弯矩图（单位：kN·m）图3.27准永久组合无水工况剪力图（单位：kN）图3.28准永久组合满水工况弯矩图（单位：kN·m）图3.29准永久组合满水工况剪力图（单位：kN）根据无水状况、满水状况下内力计算，对控制断面内力汇总，进行抗裂验算，具体数值见表3.13。表3.13准永久组合梁内力计算弯矩（kN·m）轴力（kN）剪力（kN）削峰值M0（kN·m）顶纵梁左支座276223624662330跨中155101551中纵梁左支座922570886767跨中5770577底纵梁左支座38699830243340跨中1858018583.5主体结构配筋计算3.5.1板的配筋及裂缝宽度计算以底板左支座截面为例，按照压弯构件进行配筋计算及裂缝宽度验算，具体计算过程如下：1.材料强度和几何参数根据本章3.2小节初步拟定截面尺寸为，；计算长度弯矩设计值M=172.8，轴力设计值N=215，混凝土等级C35，，采用HRB400级钢筋（，，）。2.求判别大小偏心受压0.8附加偏心矩：（取ax（20mm，h/30））初始偏心矩：可先按大偏心受压计算。3.求受压区钢筋面积因均为未知，取，且。由公式得：取，考虑到施工便利，选用C20@140，。4.求受拉钢筋面积受压区高度：，则受拉区钢筋面积计算如式4.3：（3.3）式中：—轴向力作用点至受压区钢筋合力点的距离；fy_—钢筋抗拉强度设计值；h0—截面有效高度；—从受压区边缘到受压区受力钢筋合理作用到之间的距离。根据上式求得：根据纵向受力钢筋最小配筋率表，则选用受拉钢筋C25@150+C22@150，。5.斜截面受剪计算箍筋采用Ⅱ级钢筋，，混凝土强度等级为C35，。验算截面限制条件：因为，属于一般截面梁，则：=0.25×1.0×16.7×1000×920=3841>=1196.5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：可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造要求配置箍筋。选用2B14@150。满足最小配筋率要求。6.裂缝宽度验算按荷载效应的准永久组合计算的弯矩轴向力。根据《混凝土结构设计规范》[4]，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：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：最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离：其中受拉区纵向钢筋的等效直径。计算最大裂缝宽度：故满足要求。其余板的控制断面配筋计算及裂缝验算过程同底板支座类似，主要受力钢筋均采用三级钢筋，箍筋采用二级钢筋，根据《混凝土结构设计规范》[4]，裂缝宽度验算时，迎土面不得大于0.2mm，背土面不得大于0.3mm，具体配筋计算及裂缝宽度验算见表3.14。表3.14板配筋计算及宽度验算表顶板支座顶板跨中中板支座中板跨中底板支座底板跨中截面尺寸1000×8001000×8001000×8001000×8001000×10001000×1000基本组合M（kN.m）135.53118.2557.557.5113.1352.3基本组合N（kN）9494193193215215初始偏心距（mm）1469.81285.98326.1966.86554.19271.26大、小偏心受压大偏压大偏压大偏压大偏压大偏压大偏压e（mm）1859.81675.98716.19456.86944.19661.26顶板支座顶板跨中中板支座中板跨中底板支座底板跨中<0<0<0<0<0<0受压区配筋C18@100C18@100C18@140C18@140C20@140C20@140254425441817181722432243受拉区高度x（mm）00.735124.246.919.4564508.9446.5284.8655.7459.2受拉区配筋C25@150+C22@150C25@150+C22@150C25@150C25@150C25@150+C22@150C25@150+C22@150580458043271327158045804截面类别一般梁一般梁一般梁一般梁一般梁一般梁续表3.14顶板支座顶板跨中中板支座中板跨中底板支座底板跨中配置箍筋2B14@1502B14@1502B10@1502B10@1502B14@1502B14@150准永久组合M（kN·m）627.38375328.08170.75576.7700准永久组合N（kN）2692694704706776772.331.390.690.360.851.03是否需进行裂缝宽度验算是是是否是是0.010.010.01无0.010.01163163289无163163282828无28280.1560.1560.28无0.1560.156以侧墙负二层底端截面为例，按照压弯构件进行配筋计算及裂缝宽度验算，具体过程如下：1.材料强度和几何参数根据本章3.2小节初步拟定截面尺寸为，计算长度弯矩设计值，轴力设计值，混凝土等级C35，，采用HRB400级钢筋（，，）。2.求判别大小偏心受压附加偏心矩：（取20mm，h/30初始偏心矩：可先按大偏心受压计算。3.求受压区钢筋面积因均为未知，取，且。由公式得：取，考虑到施工的便利性，选用C18@140，。4.求受拉钢筋面积受压区高度：则受拉区钢筋面积计算如式3.4：（3.4）式中：—轴向力作用点至受压区钢筋合力点的距离；fy_—钢筋抗拉强度设计值；h0—截面有效高度；—从受压区边缘到受压区受力钢筋合理作用到之间的距离。具体计算如下：则选用受拉钢筋C25@150，。，所以非超筋。，所以非少筋。全截面配筋率验算：故满足要求。5.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C35，。验算截面限制条件：属于一般截面梁，因此按照一般截面梁进行斜截面受剪承载力计算：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：故需计算配置箍筋：选用2B14@150箍筋。故满足要求。6.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》[4]，当时需验算裂缝宽度。按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率：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离：其中受拉区纵向钢筋的等效直径。计算最大裂缝宽度：故裂缝满足要求。其余侧墙的控制断面配筋计算及裂缝验算过程同负二层底端截面类似，主要受力钢筋均采用三级钢筋，箍筋采用二级钢筋，根据《混凝土结构设计规范》[4]，裂缝宽度验算时，迎土面不得大于0.2mm，背土面不得大于0.3mm，具体配筋计算及裂缝宽度验算见表3.15。表3.15侧墙配筋计算及裂缝宽度验算表负一层侧墙顶部负一层侧墙跨中负二层侧墙跨中负二层侧墙底部截面尺寸1000×10001000×10001000×10001000×1000基本组合M（kN.m）43.83185.55104166.15基本组合N（kN）126126140140初始偏心距（mm）372.861497.62767.861211.79大、小偏心受压大偏压大偏压大偏压大偏压e（mm）712.861837.621107.861551.791600160016001600受压区配筋C18@140C18@140C18@140C18@1401817181718171817续表3.15负一层侧墙顶部负一层侧墙跨中负二层侧墙跨中负二层侧墙底部904.411463.541634.221802.94受拉区配筋C25@150C25@150C25@150C25@1503270327032703270是否按构造要求配筋否否否否配置箍筋2B14@1502B14@1502B14@1502B14@150准永久组合M（kN.m）43.45468.93107.11026.680.351.50.741.1是否需进行裂缝宽度验算否是是是无0.0040.0040.005无206206206无0.640.640.64无464646无282828无0.0040.0040.0043.5.3纵梁的配筋及裂缝宽度计算以底纵梁左支座截面为例进行配筋及裂缝宽度验算，具体过程如下：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20C32，。（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，。验算截面限制条件：，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：故需计算配置箍筋：设计箍筋，选用4B10@150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：应变不均匀系数：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：故纵梁满足裂缝要求。其余梁的控制断面配筋计算及裂缝验算过程同底纵梁左支座截面类似，主要受力钢筋均采用三级钢筋，箍筋采用二级钢筋，根据《混凝土结构设计规范》[4]，裂缝宽度验算时，迎土面不得大于0.2mm，背土面不得大于0.3mm，具体配筋计算及裂缝宽度验算见表3.16。表3.16梁配筋计算及裂缝宽度验算表顶纵梁支座顶纵梁跨中中纵梁支座中纵梁下跨中底纵梁支座底纵梁跨中尺寸b×h（mm×mm）120022001200220012001500120015001200220012002200弯矩基本组合值（kN·m）23001556281358734921767截面抵抗矩0.0220.0150.0270.0060.0330.017理论受拉钢筋面积（mm2）5246344627801976100585459数量及截面径18C2818C2214C2810C2820C3218C28实际受拉钢筋面积（mm2）1108468428621.261581608411084配筋率ρ0.440%0.272%0.479%0.342%0.609%0.420%续表3.16顶纵梁支座顶纵梁跨中中纵梁支座中纵梁下跨中底纵梁支座底纵梁跨中是否满足配筋率要求满足满足满足满足满足满足剪力设计（kN）399002201030810箍筋数量及截面直径（mm）4B10@1204B10@1204B10@1504B10@1504B10@1504B10@150箍筋面积（mm2）314314314314314314弯矩准永久值（kN·m）536026212890151185414121裂缝宽度验算（mm）0.210.230.200.180.250.18是否满足裂缝要求满足满足满足满足满足满足3.5.4柱截面的配筋1.底层柱底端（1）材料强度和几何参数截面尺寸，计算长度，轴力设计值，选择混凝土等级为C40，，，采用HRB400级钢筋（，，）。（2）纵向受压钢筋截面面积轴心受压构件稳定系数，查表确定取值为1。配置16C32，。2.顶层柱底端（1）材料强度和几何参数截面尺寸，计算长度，轴力设计值，选取混凝土等级为C40，，，采用HRB400级钢筋（，，）。（2）纵向受压钢筋截面面积轴心受压构件稳定系数：其中，查表确定取值为1。故只需按构造配筋。纵筋选用8C28（）。箍筋选用2B12@200。3.6抗浮验算抗浮验算中取最不利状况，即满水情况下，车站抗浮稳定性，在不考虑侧壁摩阻力的情况下，抗浮安全系数不小于1.05，则满足抗浮稳定要求。不考虑侧壁摩阻力：浮力为：安全系数为：所以，满足抗浮稳定性的要求。第四章施工组织设计4.1施工方案比选目前，我国关于地铁车站的施工，一般采用明挖法、盖挖法等施工方法，对于每一种施工方法，对周边环境、城市交通、建设造价、工期都有着不一样的影响，所以需要多方面综合考虑各方面的诸多因素，从中选择最合理的施工方案，以下是常用的施工方法的一些介绍及优缺点。明挖法是我国地下铁道施工的普遍方法，尤其在一般的软土质条件下，适用此法较多。这种方法是将地面挖开，形成露天的基坑，然后在基坑中修建隧道衬砌的方法。明挖法优点：施工方法简单，技术成熟。工程进度快。浅埋时工程造价和运营费用较低，而且耗能少。缺点：外界气候对施工影响较大，对城市地面交通和居民生活有较大影响，且易造成噪音、粉尘及废气泥浆等污染。还需要拆除工程影响范围内的建筑物和地下管线。明挖法施工主要分为围护结构施工、站内土方开挖、车站主体结构施作和回填上覆土和恢复管线四个部分。盖挖法是利用围护结构和支撑体系，盖挖法的边墙既为结构的永久性边墙，又兼有基坑支护的双重作用，因而可简化施工程序，降低工程造价。顶盖一般均距地表很近，这可缩短从破坏路面、修筑顶盖到恢复路面所需的时间，从而最大限度的减少地面交通的干扰。按结构施工的顺序分盖挖逆