地铁车站结构设计

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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, 这涉与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, 然后根据客流与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、顶板和楼板、梁、柱组合而成。顶板和楼板采用单向板，底板

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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：

土分层与土的钻孔柱状图如图4.1：

图4.1土分层与土的钻孔柱状图（单位，m）

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计算主动土压力： aa2ca

其中 a………………………主动土压力 a………………………主动土压力系数 ………………………沙土的容重

Z………………………土层的深度 c………………………土的黏聚力

各层土压力系数：

25 1 ： atg2450.41

230 2 ： atg2450.33

232atg2450.31 3 ： 234 4 ：atg2450.26

2

365：atg2450.22

2

各层土压力：

a ： aa2ca0

b ： b上a1=0.41×13.2×6.5=35.2 kpa b下a20.33×13.2×6.5=28.3 kpa

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c ： c上a20.33×(13.2×6.5 + 19.8×2.0)=41.4 kpa c下a30.31×(13.2×6.5 + 19.8×2.0)=38.9 kpa

d ：d上a30.31×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9)=113.4 kpa d下a40.26×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9)=95.1 kpa

e ：e上40.26×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9 + 26.5×1.2)=103.5 kpa

e下a50.22×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9 + 26.5×1.2)=87.6 kpa

f ：f0.22×(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）

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简化计算：

沙土层c 的平均直如下：

 = kpa

hhiii13.26.519.82.026.7926.51.22711.323.42

30C = 0



hhiii13.22519.83026.73226.5342736320

300.31 p0.55 ptg2452

atg453.25 a1.80 22

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：

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图5.1车站框架设计图（单位：mm）

5.2受力分析： ① 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(从地下4m开始开挖)： 4×13.2 = 52.8 KN/㎡ 总荷载： 73.54 KN/㎡

线恒荷载设计值(取1m宽度)： g = 1×1.2×73.54 =88.248

KN.m/m

地面活荷载： q = 20 KN/㎡

地面活荷载设计值(取1m宽度)： q = 20×1.4 =28 KN.m/m

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总的线荷载： g + q = 110.248 + 28 =110.248 KN.m/m

②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 = 13.0 KN.m/m 楼面荷载： 10.0 KN/㎡

线活荷载设计值(取1m宽度)：1×1.4×10 = 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）

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等效简化荷载： (KN.m/m)

(KN.m/m)

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

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① 第一层杆件计算

由于对称性, 可取半结构进行计算, 计算图如图6.2所示：

图6.2 站厅层半结构受力简图

BAABBCCB11q1l2110.2487.262483.0KN/m 121211q1l2110.2483.632=-483.0 /m

331q1l2241.5/m

6ABAD0.5 BC0.2

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。

由力矩分配法计算结果如图6.3：

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图6.3 站厅层半结构计算结果

② 第二层杆件计算

同①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

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EDDEEHHE

11q2l2277.262118.60•m/m 1212'11q2l2273.632118.60•m/m

331q2l259.30•m/m

6EBEDEG413 eh=113 DADF13

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：

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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)作用下的横向框架计算；

同样的取半结构计算, 计算简图如图6.7所示：

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11q3l233.855270.5•m/m 121211CEq4l269.16.842269.4•m/m

12121 ECq4l2538.8•m/m

3CAAC ACAB0.5 BA0.25 CDCACE13 DBDCDA0.2 BD0.25 BG0.5 DH0.4

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：

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图6.9竖向荷载和横向荷载作用下的弯矩叠加的弯矩图14 / 41

:kN•m）

（单位

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七、车站配筋计算： 7.1 站厅层顶板配筋计算

fc14.3/mm2 , 取b=1000mm , h080035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1483•m, 中间跨支座弯2543.47•m, 中间跨跨中弯矩3197.2•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 M 边跨跨中 482 0.058 0.97 2170 525＠200 中间跨支座 543.47 0.065 0.966 2452 525＠200 中间跨跨中 197.2 0.024 0.988 870 320＠200 实配钢筋 （mm2） 2454 2454 942

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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/mm2 b=1000mm h040035365mm , 由图6.9知：中板的边跨跨中弯矩170.5•m , 中间跨支座2121.0•m, 中间跨跨中弯矩364.7•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 M 边跨跨中 70.5 0.037 0.982 656 222＠200 中间跨支座 121.0 0.064 0.967 1143 422＠200 中间跨跨中 64.7 0.034 0.983 602 222＠200 实配钢筋 （mm2） 760 1520 760

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= 600×1200mmmm2 l=7260mm

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① 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×(1.2-0.8) ×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

② 内力计算

主梁尺寸：b×h=800mm×1600 计算跨度：

边跨 l017106mm 中间跨 l027260mm 由跨度差 ﹪ < 10﹪ 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)

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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 边跨跨中 B支座 中间跨跨中 次梁的剪力计算如表7-4

弯矩系数 1 112Mpl0(kNm) 1 11-1 161302.77.2621450.4 111302.77.2621450.4 111302.77.262997.2 16表7-4 站厅层顶板次梁剪力计算 截面位置 边支座 B支座（左） B支座（右） 中间C支座

弯矩系数 0.4 0.6 0.5 0.5 Vpl0(kN) 0.4×302.7×7.26=879 0.6×302.7×7.26=1318.6 0.5×302.7×7.26=1098.8 0.5×302.7×7.26=1098.8 ③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：

17260边跨： b'f71602442mmbsn6003020mm

3317260中跨： b'f72602420mmbsn6003020mm

33h=1200mm, h0=1200mm-35mm=1165mm h'f800mm

'h800f''11.93020800fcbfhfh0116521990/m2>1450.4kN/㎡ 22故次梁跨中截面均按第一类T型截面计算。

fc=11.9Nmm2mm2

fy300N站厅层顶板次梁正截面配筋计算如表7-5：

表7-5站厅层顶板次梁正截面配筋计算

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截面M 位置 （kN•m） 边跨1450.4 中 B支-1450.4 座 中间997.2 跨中 C支997.2 座 b'f 112S 实配钢筋 （mm2） 632 3020 0.034 0.030 4257 4826 632 600 0.124 0.150 4520 4826 432 3020 0.024 0.020 2792 3217 600 0.085 0.103 3882 532 4021 其中 均小于0.35，符合塑性内力重分布的情况。 ﹪=min>0.2﹪与0.45所以截面合适！

④ 站厅层顶板次梁斜截面受剪承载力计算

ft1.270.450.19% fy300b600mm, h01165mm , fc=11.9Nfy300Nmm2 ，ft=11.9Nmm2 ，

mm2 ,

025cfcbh00.2511.960011652079.5V ， 截面合适 0.7ftbh00.71.276001165621.4kN

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

V 截面位置 （kN） Vcs0.7ftbh01.25fynAsvh0s实配钢筋 （mm2） 6200 6@200 （kN） 6200边支座A B支座(左 879 621.430821237.4 1318.6 6@20019 / 41

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621.430821237.4 6@200B支座(右) 中间C支1098.8 6@200 621.430821237.4 6@2001098.8 座 6@200 621.430821237.4

(2)站厅层顶板主梁配筋计算

截面尺寸:b×h = 800mm×1600mm l=7500mm 主梁按弹性理论计算:

bh30.81.630.036m3 主梁线刚度 : ib12l127.5bh30.60.63柱线刚度 : i00.0098m2

12l0121.1主梁的实际刚度为单独梁的2倍. 所以 lb/l020.0360.00987.35

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) ① 荷载计算

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恒载:

由次梁传来 : 232.73KN.m×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=525×1.4=682.5KN

② 内力计算

计算边跨 : ln175004003007600mm 中间跨 : ln27500mm 由跨度差

ln1ln2760075001.3﹪<10﹪ , 可按等跨连续梁计算

7600ln1所以 , 站厅层主梁弯矩和剪力计算结果如表7-7所示:

表7-7 站厅层顶板主梁弯矩和剪力计算

弯矩（kN•m） 边跨跨中 项次 荷载简图 B支座 中间跨跨中 A支座 剪力（kN） B支座 k M10.244 ① 3878.5 0.289 ② 1499 -0.044 ③ -228.2 0.229 ④ ⑤ 118.78 -0.030 k M2k M3-0.267 -4244 -0.133 -689.9 -0.133 -680.8 -0.311 -1592.0 -0.089 k M40.067 1065 -0.133 -689.9 0.200 1023.8 0.096 491.4 0.170 k M50.067 1065 -0.133 -689.9 0.200 1023.8 0.170 870.0 0.096 k VA0.733 1554 0.866 591.0 -0.133 -90.77 0.689 472.0 -0.089 k VB左-1.267 2685.3 -1.134 774.0 -0.133 -90.77 -1.311 894 -0.089 k VB右1.000 2119.4 0 0 1.000 682.5 1.222 834 0.778 0.155 2464 0.244 1265.6 -0.089 -461.4 0.125 648.38 -0.059 21 / 41

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-155.6 ①+② 内力不利组合 ①+③ ①+④ ①+⑤ 5377.5 3650.3 3997.3 3722.9 -306.0 3729.6 2002.9 3112.8 2158 -455.6 -4933.9 -4924.9 5836.0 -4699.6 870 375.1 2088.8 1556.4 1935 491.6 375 2088.8 1935 1556.4 -60.74 2145 1463.23 2016 1493.26 60.74 3459.3 2494.5 3579.3 2624.6 531.0 2119.4 2801.9 2953.4 2650.4 站厅层顶板主梁弯矩包络图如图7.5所示：

图7.5 站厅层顶板主梁弯矩包络图

③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：

hf800mm h1600mm h01560mm

'h800f''11.92500800fcbfhfh01560276083579.3KN 22判别T型截面类型, 按第一类T型截面试算,跨内截面

(112as)0.083h;f/h0800/15600.511

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M b 位置 （kNm） 'f实配钢筋 112S （mm2） 22 / 41

地铁车站结构设计

边跨5377.5 中 2500 0.078 0.081 12209.4 12868 632 3729.6 座 中间跨跨中 5836.0 2500 0.080 0.083 12840 12868 800 0.028 0.028 4331.6 4826 1632 B支1632

2）主梁斜截面受剪承载力计算

b=800mm，h01560mm,fc11.9Nmm2,ft1.27Nmm2，fy300Nmm2

0.25×11.9×800×1560=3712.8>3579.3 ，截面合适

0.7ftbh00.71.2780015601109.5kN

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

V 截面位置 （kN） nAVcs0.7ftbh01.25fysvh0 s8@200 实配钢筋 （mm2） 8@200 边支座A B支座2145 1109.51468.42577.9 8@150 251 8@200 251 8@200 3579.3 (左) B支座2953.4 (右) 1109.526133722.5 8@200 1109.51468.42577.9 251

7.4 站台层次、主梁配筋计算 1)站台层次梁配筋计算： ①荷载计算

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地铁车站结构设计

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７.６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/m g = 84.65 KN/m 活荷载 p = 27 KN

q = 1.2×84.65 + 1.4×2.7 = 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与配筋如表7-10所示:

表7-10站台层顶板次梁内力计算与配筋计算

截面位置 l(m) 边跨中 6.0 1 11离端第二支座 6.0 1 11中间跨中 6.0 1 16中间支座 6.0 1 14m b (b'f) (mm) 667.9 2500 0.024 0.024 1820.7 -667.9 700 0.086 0.086 1911.7 24 / 41

459.2 2500 0.016 0.016 1213.8 524.7 700 0.067 0.069 1423.2 112S 地铁车站结构设计

实配钢筋 428 2463 428 2463 328 1847 328 1847 mm2

2)站台层顶板主梁配筋计算

主梁尺寸：600mm1000mm，l7200mm 按弹性理论计算：

bh30.61.63主梁线刚度：ib0.0273m3

12lb127.5bh30.80.83柱线刚度： i00.0072m2

12l0121.25

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 ：

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

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地铁车站结构设计

① 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： 144 KN 活载设计值： Q1441.3187.2kN ② 内力计算

计算跨度：

边跨ln17300mm

中间跨ln27200mm 跨度差=

故按等连续梁计算。

站台层顶板主梁弯矩和剪力计算结果如表7-11所示：

表7-11 站台层顶板主梁弯矩和剪力计算

弯矩（kN•m） 项次 边跨跨中 B支座 中间跨跨中 剪力（kN） A支座 B支座 730072000.13%10%

7200荷载简图 k M1① 0.244 k M2k M3-0.267 k M40.067 k M50.067 k VA0.733 k VB左-1.267 k VB右1.000 0.155 26 / 41

地铁车站结构设计

1465.0 0.289 ② 411.2 -0.044 ③ -62.6 0.229 ④ 425.4 -0.030 ⑤ -42.7 -83.95 -125.0 238.7 134.8 -16.7 -16.7 145.6 177.8 -0.059 -436.6 -0.089 134.8 0.170 238.7 0.096 129.0 -0.089 -245.4 -0.089 228.8 0.778 -126.6 0.125 -186.7 -0.311 280.8 0.096 280.8 0.170 -25.0 0.689 -25.0 -1.311 187.2 1.222 347.1 -0.089 -186.7 -0.133 -186.7 0.200 -186.7 0.200 162.1 -0.133 -212.3 -0.133 0 1.000 930.6 0.244 -1582.0 -0.133 397.0 -0.133 397.0 -0.133 579.1 0.866 -1001.0 -1.134 790.0 0 续表 7-11 内力不利组合 ①+② ①+③ ①+④ ①+⑤ 1876.2 1402.4 1890.4 1422.3 1277.1 804 1108.4 846.7 -1768.7 -1768.7 -2018.6 -1707 210.3 677.8 531.8 635.7 210.3 677.8 635.7 531.8 741.2 554.1 708.1 5362.4 -1213.3 -1026.4 -1017.7 -1256.3 790.0 977.2 1018.8 935.6 站台层顶板主梁弯矩包络图如图7.8所示：

7.8站台层顶板主梁弯矩包络图

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地铁车站结构设计

③ 站台层顶板主梁配筋

主梁跨中截面按T型截面计算，其翼缘宽度为：

b'f2500mm h'f800mm h1000mm h0960mm

hf800fcbhh011.92500800100014280KN1246KN 22'f'f主梁跨中截面均按第一类T型截面计算。

站台层顶板主梁正截面配筋计算如表7-12所示:

表7-12 站台层顶板主梁正截面配筋计算

截面M 位置 （kN•m） 边跨1890.4 中 B支2018.6 座 中间1018.8 跨中 b'f实配钢筋 112S （mm2） 1228 2500 0.069 0.0716 68616.3 7390 1428 800 0.23 0.0265 8073.0 7390 628 2500 0.037 0.0377 3589.4 3695 站台层顶板斜截面配筋(斜截面箍筋采用8＠200略，计算方法和步骤同站厅层顶板相同。

7.5 柱子配筋计算

(1) 站厅层柱子配筋计算

柱子设计为圆形柱子, 尺寸d=800mm , 混凝土C30 , l0d11.90.814.92

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地铁车站结构设计

纵筋为HPB335级钢筋, 箍筋为HPB235级钢筋, 长细比符合。

1) 柱子的设计参数 N=3579.3KN

混凝土保护层厚度25mm, dcor800mm225750mm(核心尺寸)

d2corcor444156.2mm

设纵筋为632 s4826mm2

f2c14.3N/mm , 纵筋

HPB335 fy300N/mm2f'y210N/mm2

2) 计算螺旋箍筋 由N0.9fccorf'cssso2f0

y其中sso为螺旋箍筋的面积 故选用构造配筋, 选用8＠100

7.9 站厅层柱子配筋图 (2) 站台层柱子配筋计算

配筋设计与方法同站厅层柱子配筋 N = 3579.3+ 1246.4 =4825.7 KN

'N0.9fccorfcssso2f0

y其中sso为螺旋箍筋的面积

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箍筋

235

, 地铁车站结构设计

故选用构造配筋, 选用8＠100

7.10站台层柱子配筋图 7.6 站台层底版配筋计算

取7.5m宽的板带作为计算板带 , b= 7500mm , h= 1000mm ,

h0100040960mm ,

选用C30级混凝土 , 纵筋HPB335级钢筋 荷载计算 恒载:

由柱子传来 : 4020.77.5642.76kN/m

水头差 : 10×(12.00 + 2.00) ×7.5=1048.5 KN/m

底板自重 : 7.5×1.00×25 = 168.75 KN/m 总恒载设计值 : gk1860kN/m

活荷载(人+ 刹车): 3.5 KN/m + 50 KN/m = 53.5 KN/m

活荷载标准值 : k=53.5 KN/m

总荷载设计值 q = 1.2gk1.4pk223274.92306.9kN/m 站台层地板内力计算与配筋结果如表7-13所示:

表7-13 站台层底板内力计算与配筋

截面位置 边跨中 中间跨中 中间支座 30 / 41

地铁车站结构设计

跨度l(mm) 截面位置 7500 边跨中 1 117500 中间跨中 1 167500 中间支座 1 14m 11796.6 0.179 0.901 45011.0 8110.9 0.123 0.934 30152.0 -10462.0 0.158 0.914 39744

续表 7-13

截面位置 实配钢筋 (mm2) 边跨中 中间跨中 中间支座 40＠150 40＠150 40＠150 46000 32015 46000

八、车站施工方案的选择与其设计

8.1 维护结构

根据工程类比 , 长沙市地铁五一广场站地下维护结构采用0.8m厚 地下连续墙 ,入土深度比为=0.875。 通过对坑底弯矩平衡计算 ,得出其中基坑开挖深度为16 m , 地下连续墙如土深度为14 m。

8.2 开挖支撑系统

均采用609钢管作为主支撑 , 支撑水平以每幅地下墙(宽6 m) 设置两根为原则 , 对水平间距6 m/2 m 间距布置, 为减少墙体在基坑开挖时位移过大 , 对钢管支撑时施加预应力, 其值按设计值的70﹪控制 。

根据《建筑基坑工程技术规范「s」》(YB9258-9) ：

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地铁车站结构设计

h1h

h20.8h h30.45h h40.38h

则hi(10.80.450.38)h16

得出h=6.08m 取h= 6.0m

所以:

h1h=6.0m h20.8h=4.8m

h30.45h=2.7m h40.38h=2.5m

地下连续墙支撑系统分布图如图8.1所示：

8.1支撑分布图(单位：m)

支撑反力计算：

支撑反力计算公式：

R=

23.420.41162101422n10.15702kN 8.3基坑稳定性验算：

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地铁车站结构设计

按上海基坑工程的抗隆起稳定性计算公式 式中---抗隆起力矩

RLR1KatgR2tgR3C

假设滑动面通过墙底 , 并以最下道支撑锚定点作为转动中心,如图8.2基坑抗隆起计算示意图所示：

图8.2 基坑抗隆起验算简图

由计算公式：

h02121333R1Dqh0Dqsin•cossin•cosDcoscos1f122211222323.42162181291231420023.42140.95 =14×221803 =94801.0kN 其中 qfzq0

R21211D21sin2sin21D2sin22cosa2sin2a1•cosa12cosa2sina223

=121055.0 kN

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地铁车站结构设计

RLR1KatgR2tgR3c

= 94801.0×0.31×0.625+121055.0×0.625 =94006 kN

SL123.4213.2520142 2 = 45903.2 kN 得出 ：L

8.4 抗管涌稳定性验算

当符合下列条件时 ，基坑不会发生管涌 iic

RL940062.04 ， L（1.7~2.5） 符合 。 SL45903

图8.3 抗管涌与流沙稳定性计算简图

式中：

i-----------------------水力坡度， ic-----------------------临界水力坡度， 坑底岩性为风化页岩，Gi=2.7 ，e=0.85 所以

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地铁车站结构设计

而i

所以满足要求。

8.4 抗倾覆稳定性验算

这里采用绕最后一道钢管支撑点的整体失稳方法进行验算

166.70.66ic0.91 14

图8.4 抗倾覆稳定性验算计算简图 （单位：m） 由被动土压力系数a=3.25 ，主动土压力系数p=0.31 墙底土主被动土压力大小分别计算结果如下:

Paa=3.25×14×23.42=1065.61 kpa pp=0.31×30×23.42=217.81 kpa

由被主动土压力产生里力矩分别如下：

a0.5×1065.61×14×（16.5-4.5）=88019.39 KN.m

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地铁车站结构设计

p0.5×217.81×30×(16.5-10)=21236.48 KN.m

抗倾覆稳定性安全系数： 所以 F所以满足要求。

8.5车站施工阶段结构计算分析

根据多支撑板桩墙计算,多支撑板桩上的土压力分布形式与墙的位移有关,支撑的布置按等反力布置。

当0 ,32.0,,库仑土压力系数 ka88019.39KN4.14大于要求的F=1.5

21236.48KNcos2sinsincos1cos20.230

最大的土压力强度Pa0.8Hacosg69.8kpa 连续墙的土压力分布如图8.5所示:

图8.5 连续墙土压力分布图(单位:m)

四层支撑分别为A、B、C、D ,墙下端支撑在基坑中, 计算时取1m宽的连续墙进行计算。这里把土体看成是均匀的一层，其23.42kN/m3，

32 c=0。

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地铁车站结构设计

假设连续墙上的支撑都为简支，计算简图如图8.6所示：

图8.6支撑为简支的等反力分布计算简图（单位：m）

1） 计算支撑荷载

对B点取矩，按B0 得：

FA613.2169.83.2(2.8)69.82.82705.45kN•m 232FA117.57kN B169.8×2.8+

1×69.8×3.2-117.57=189.55 kN 2B2 = C1=

1×69.8×4.8=167.52 kN 2 对C2点取矩由 c2=0 得

D1×2.7=

111×69.8×2+ ×69.8×0.7×(2+×0.7)=124.36 kN.m

322D1=46.06 kN C21×69.8×0.7×+69.8×2-46.06=117.07 kN 2对E点取矩,E=0

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地铁车站结构设计

D2×2.5=

21××2.5××2.5=113.64 kN.m

32D2=45.44 kN

有此可以推出支撑在每米连续墙上的作用力为:

FA117.57kN

FBB2+B1357.07 kN FC=C1+C2285.49 kN

FD=D1+D2=91.50 kN FE=

1×69.8×2.5-45.44=41.81 kN 2支撑荷载（支撑间距取3m）为：

A点为3FA=3×117.57=352.71 kN B点为3FB3×357.07=1071.21 kN C点为3FC=3×285.49=856.47 kN D点为3FD=3×91.5=274.5 kN 2） 计算连续墙弯矩

由于A点距上部开挖面很近，弯矩近似为0 ， 不做为控制截面弯矩，设AB跨间最大弯矩位置为x， 假设该点的截面剪力为0进行计算:

由a0 ，AB间做大弯矩位置距A点X处，按该点截面剪力等于零求得：

QxX=3.3m

AB间最大弯矩为：

AB117.573169.83.2693.8x3.2117.570 210.13.269.83.20.169.80.1 232 =257.33 KN.m

BC间最大弯矩为：

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地铁车站结构设计

=201.02 KN.m

设CD间最大弯矩为距C点为x的位置，同样按该点截面剪力等于零计算：

1Qx69.82.7x117.570

8x = 1.01m

所以CD跨间最大弯矩为：

CD117.571.0169.8

1.0183..5 KN.m 2设DE间最大弯矩点位置为距D点X的位置，同样也是按该点截面剪力为零进行计算：

QxX = 1.95m

xx54.5341.810 2.52所以DE间最大弯矩为：

11.952DE41.811.9554.531.951.9527.62 KN.m

22.53得出控制弯矩为：

AB257.33 KN.m

计算弯矩结果如图8.7所示：

图8.7地下连续墙弯矩计算结果简图（单位： KN.m）

8.6 地下连续墙配筋计算

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地铁车站结构设计

由8.5 ，2）弯矩计算出截面控制弯矩为AB257.33kN•m，截面高度h=800mm ,计算配筋按单排钢筋布置考虑：h0800mm35mm765mm，取1m宽度进行计算，由AB257.33kN•m得：

257.33106as0.031asmax0.399 22afcbh01.014.31000765按最大截面弹性抵抗矩系数asmax0.399进行配筋： =

11120.3990.7247 2257.33106s1547.2mm2

fysh03000.7247765验算最小配筋率：

minsf1547.20.0019min0.45t0.00215 bh1000800fy所以选用最小配筋率：

A=bh0.0021510008001720mm2 选用620(s1884mm2)

架立筋同样按最小配筋率进行配筋,即选用620(s1884mm2)。

注：地下连续墙6m配筋

图8.8地下连续墙配筋图

8．7车站施工方案的设计

本车站采用的是明挖法中的逆筑法开挖基坑。

主要考虑到该地段为人群比较集中的地段，地面情况要急于恢复，避免过

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地铁车站结构设计

多的干扰人群，快速转如地下进行施工，所以采用逆筑法比较适合。

在开挖过程中，结构舞的顶板（或者中板）按图8.9所示：

图8.9 逆筑法的施工步骤

①、②—架设支撑 ；③—灌注顶板钢筋混凝土 ； ④—架设支撑； ⑤—灌注基础混凝土 ；⑥、⑦—灌注底版。支座混凝土；⑧—拆除支撑；

⑨—灌注侧墙 。中墙混凝土；⑩—接头部填充无收缩砂浆

利用刚性支挡结构先行修筑，然后进行开挖。

此方法的问题是，因顶板先行修筑，随后才开挖，材料的进入和出土，结构的修筑都要在顶板上开口，进行修筑，作业效率比较低。

逆筑法是随着上部开挖，在顶板、中板、侧墙修筑之前，先行修筑顶板或中板的方法，为了使其稳定要使用挡土支撑，并在开挖到指定深度后修筑主体。

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