地铁车站结构设计

1、地铁车站结构设计车站是旅客上、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， 这涉及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

2、确定后，进行选型，然后 根据客流及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，宽度为,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

3、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。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，入土深度比为二,其中基坑开挖深度H为16m入土深度D为14m。四、侧压力计算:土分层及土的钻孔柱状图如图:LTZ1r=L3.2kN/M7？ r=19£kNm仁(rc=0z3 ” 中。产二 2&7kNm 匚二口elz4z5r=27,0kN.m c=0 金町图土分层及土的钻孔柱状图（单位， m）计算主动土压力：2cv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

4、:*1.a tg2 452520.41230*2.a tg450.332a tg245320.31*3.2a tg2 45 0.262OOa tg 45 0.22各层土压力:2% a 0=x x = kpax x = kpax x + x = kpact a 3 x x + x = kpad ： d上a 3 X x + x + x 9)= kpad下a 4 0-26 x x + x + x 9)= kpae ：e上4 0.26 x x + x + X 9 + x = kpax 9 + x = kpaXX + x + x + x + 27 x = kpa由于黏聚力C = 0 ,所以临界深度为0。

5、其主动土压力（水土和算）分布图如图所示:154.7kpc图土压力分布图（单位，R）简化计算：沙土层 c 的平均直如下:23.4213.2 6.5 19.8 2.0 26.7 9 26.5 1.2 27 11.330kpaihi 13.2 25 19.8 30 26.7 32 26.5 34 27 36032 hi30二 tg2 45 万 0.31Ip 0.55二 tg2 45 万 3.251； 1.80五、车站结构分析计算：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

6、 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所示:3 UUQk图车站框架设计图（单位:mm受力分析: 顶板荷载计算线荷载:20mm厚水泥沙浆面层:X20 = KN/ m2上部填土荷载（从地下4m开始开挖）：4 XKN/ m2总荷载:KN/线恒荷载设计值（取1m宽度）:地面活荷载:q = 20 KN/地面活荷载设计值（取1m宽度）:m2g = 1 xx：m2q = 20 x =28 m总的线荷载：中板荷载计算恒载：20mm400mm20 mm+ 28 = m厚水泥沙浆面层:钢筋混凝土板：厚沙浆抹灰：X20 = KN/ m2X25 = 10 K

7、N/ m2X17 = KN/ m2线恒荷载设计值（取1m宽度）：g = x x 1 = m楼面荷载：KN/m2线活荷载设计值（取1m宽度）：1X X 10 = 14 KN/ m2线活荷载总设计值：g + q = 27 m车站横向荷载为土压力，取1m宽度进行计算，受力分析如图所示：图 车站框架受力简图（单位：m1等效简化荷载:q3 s46 221.7 33.85 m)43 69.169.1 m)等效简化荷载受力分析如图说示:q=L10kN/i*i,85kH/nT图车站框架等效简化后受力图（单位:m)六、横向框架内力计算:计算简图如图所示:q2=27kN/n图竖向均布荷载作用下的横向框架计算简图第

8、一层杆件计算图站厅层半结构受力简图BAAB1 277qil1212110.248 7.262483.0KN /m12CBABAD 0.5BABEBC0.21212,-q1l2_ .-q 1I 241.5 /m 6 110.248 3.632=/m33注：较支座传递系数为；固定端传递系数为，滑动支座传递系数为，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:用工以271-68543#T227720.7182,6135,831-6£Lfi5AB图站厅层半结构计算结果第二层杆件计算同取半结构进行分析计算如图:EDEHHEEB图站台层半结构受力计算简图1212_deq

9、2l2277.262 118.60 ?m/m121212'12c-q2l2273.632118.60 ?m/m331, 2q2l59.30 ?m/m6ED EG 4 13eh=1 13DA计算结果如图所示A3.75B-14,357.43I7,43-14,851前编L7560.1-o-d.75T4S5图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 框架弯矩图如图所示:543.4图竖向均布荷载作用下的横向框架弯矩图（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，计算简图如图所示：ADEF7

10、0.5 ?m/m1233.85 5212二c 112q3lCACE12q4l212269.1 6.842269.4?m/mEC123q4l538.8?m/mACAB 0.5BA0.25 cdCADBDCDA0.2BD 0.25BG 0.5DH0.4计算结果如图所示70,5L21.04.6-4.6158.01Lj6-gO 31.1°S38.§图 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，弯矩图如图所示:543.47图竖向荷载和横向荷载作用下的弯矩叠加的弯矩图（单位：kN ?m ）七、车站配筋计算：站厅层顶板配筋计算765

11、mm （按单1483 ?m,197.2 ?m,fc 14.3 /mm2 ,取 b=1000mm , ho 800 35排布筋考虑），由图知：站厅层顶板的边跨跨中弯矩 中间跨支座弯 2 543.47 ?m ,中间跨跨中弯矩 3 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:截面位置边跨跨中中间跨支座中间跨跨中M482M s fcbh21.s 2 7 2 sAs上 sh0fy21702452870实配钢筋(mm2 )5_2520024545 25 20024543 20 200942200 I配 0Q2QQ口23200 n 一i 翻 caac。图站厅层顶板配筋图站台层中板配筋计算f

12、c 14.3 /mm2 b=1000mmh0 400 35 365mm ,由图知：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边跨跨中中间跨支座中间跨跨中MM s2fcbh21,S 2 1 V1 2 sAs ?sh0f y6561143602实配钢筋(mm2 )2 22 2007604 22 20015202 22 200760nw1n22 0200褪ZQ28中22回防0力如<©20。 i i ri >辂 W0 r 中曼mo

13、n)本弓费飒。1厂 -1|-而r 脸28图站台层顶板配筋图站厅层顶板次、主梁配筋计算(1)站厅层次梁配筋计算:l=7260mm次梁截面尺寸b x h= 600 x 1200mrrnm2荷载计算恒载由板传来：x = KN/m次梁自重：2X25XX KN/m次梁抹灰：17 x x X 2= KN/m总恒荷载：g = m活荷载：q=28 X =70 KN/m总荷载： g + q = KN/m内力计算主梁尺寸：b x h=800mm 1600计算跨度：边跨l01 7106mm中间跨l02 7260 mm由跨度差 7260 7160 1.37 % < 10 %7260故可按等跨连续梁计算。次梁计算

14、简图如图所示： ppm门。Eg= 302.7kN/g图站厅层顶板次梁计算简图（单位:mm）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弯矩系数2M pl0(kN m)边跨跨中11112302.7 7.262 1 450.411B支座11112一 302.7 7.261450.411中间跨跨中11612302.7 7,26997.216次梁的剪力计算如表7-4表7-4站厅层顶板次梁剪力计算截面位置弯矩系数Vpl0（kN）边支座x X =879B支座（左）X X =B支座（右）X X =中间C支座X X =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

15、宽度为：边跨：b'f1 71602442mm bsn60072603020mm33中跨：b'f1 72602420mm bsn60072603020mm33h=1200mm,','h ffcbfhf h02h° =1200mm-35mm=1165mmhf 800nmi8002211,9 3020 800116521990/m2 >m22故次梁跨中截面均按第一类 T型截面计算。fc=Nmm2fy 300 Nmm2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截面位置M(kN ?m )bfMs2fcbh21 J 2 s

16、fcbhosf1 y实配钢筋(mm2 )边6 32跨302042574826中B60045206 32支座4826中4 32间30202792跨3217中C5 32支60038824021座其中 均小于，符合塑性内力重分布的情况。3217600 12000.45%= min>% 及 0.45fL 0.45 127 0.19%fy300所以截面合适！站厅层顶板次梁斜截面受剪承载力计算b 600mm, h0 1165mm ,，。二%1m2， = %)6，fy 300 N 2 ,hw h 400 0.67 4025 cfcbh00.25 11.9 600 1165 2079.5 V截面合适ym

17、mb 6000.7ftbho0.7 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截面位置V(kN)、，nA sv ,Vcs 0.7ftbh0 1.25fv-sv h0 csiuyus(kN)实配钢筋(mm2)边支座A8796 200621.4 308 2 1237.46 200B支座(左6200621.4 308 2 1237.46200B支座(右)6200621.4 308 2 1237.46200中间C支座6200621.4 308 2 1237.46200(2)站厅层顶板主梁配筋计算截面尺寸：b x h = 800mmX 160

18、0mml=7500mm主梁按弹性理论计算：33主梁线刚度：ib也”上0.036m312112 7.5柱线刚度：i。丝30.6 0.63 0.0098m121012 1.1主梁的实际刚度为单独梁的2倍.所以lb/102 0.0360.00987.35故主梁视为较支在柱顶上的连续梁，其计算简图如图所示G=EU9,4kN7500 , ,75007500图站厅层顶板主梁配筋计算简图（单位:mm）荷载计算恒载:由次梁传来：主梁自重 ：25 XX = =20KN主梁侧抹灰：恒载标准值 ：+20+=恒载设计值：G= X =活荷载标准值 ：70 X =525KN活荷载设计值：Q=525 X =内力计算计算边跨

19、：1nl 7500400 3007600mm中间跨：1n2 7500 mm由跨度差 叱城 7600 7500 1.3 % <10% ,可按等跨连续梁计算1nl7600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项次荷载简图弯矩(kN ?m)剪力(kN)边跨跨中B支座中间跨跨中A支座B支座kM1kM2km3kM4km5k vAkVb左kVb右i. 1 4, 1 I 1a111c1 y2464-4244106510651554: 亡蓝书30工114990=jt 3E 5KN/I13出 1)894834g鸵f2-5 而 E件iE门1- 丸S870内+3

20、752145力不+利组+19352016合+21581935站厅层顶板主梁弯矩包络图如图所示:5377.5kri/m图站厅层顶板主梁弯矩包络图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:,'1.bf7500 2500 hf 800mm h 1600mm h0 1560mm3.(，hf800fcbfhf h011.9 2500 800 1560276083579.3KN22判别T型截面类型,按第一类T型截面试算，跨内截面asmaxfcbf h20.08(11 2as) 0.083 hf/h。800/1560 0.511站厅层顶板主梁正截面配筋计算结果如

21、表7-8所示:表7-8站厅层主梁正截面配筋计算截面位置M(kN m )bfMs, , 2fcbh01 <1 2 sfbh0As 0 sfy实配钢筋(mm2 )边跨中250016 3212868B支座8006 _J24826中 间 跨 跨 中25001284016 _2128682）主梁斜截面受剪承载力计算300N 2 mmb=800mm , h0 1560mm,f c 11.9 N/ 2 ,f t mm乂 乂 800X 1560=> ,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

22、截面受剪承载力配筋计算截面位置V(kN)nA., Vcs 0.7%b为 1.25fy-Asvh0s实配钢筋（mm2 ）边支座A214582001109.5 1468.4 2577.98200251B支座81508 200（左）1109.5 2613 3722.5251B支座8 2008200（右）1109.5 1468.4 2577.9251站台层次、主梁配筋计算1）站台层次梁配筋计算：荷载计算截面尺寸：b x h=600mm 800mm , l=7500mm站台层顶板次梁计算简图如图所示139.38kN/mr、卢K1 .< . 、J-i_lz J" jT厂 7湫产 了fi 产

23、 7口白。力图7 . 6站台层顶板次梁计算简图（单位：mg由板传来 ： x = KN/m次梁自重： x X25 = KN/m梁侧抹灰:17 xx XX 2= KN/mg = KN/m活荷载p = 27 KNq =x + x = 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及配筋如表7-10所示：表7-10站台层顶板次梁内力计算及配筋计算截面位置边跨中离端第二支座中间跨中中间支座l(m)m1iii iii16i14Mmql2(kN ?m/m)b ( bf) (mm)25007002500700M s fcbh

24、21Ji 2 sfcbh0As fy实配钢筋2 mm4 _2824634 _824633 _818473 _818472）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：33主梁线刚度：ib 空 0.6 1.60,0273m12lb12 7.533柱线刚度：io空丝_”_ 0,0072m212lg 12 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：卜 2 0.0273 7.58100.0072故主梁视为钱支在拄顶上的连续梁。站台层顶板主梁计算简图如图所示:L JLAs.图 站台层顶板主梁计算简图计算荷载恒载:由次梁传X = KN

25、主梁自重25xx x = KN6.5kN主梁侧抹灰KN恒载标准值:恒载设计值:G=x = KN144 KNQ 144 1.3 187.2kN活载标准值:活载设计值:内力计算计算跨度:边跨 ln1 7300mm中间跨ln2 7200mm跨度差=7300 72000.13% 10%7200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项次荷载简图弯矩（kN ?m ）剪力（kN）边跨跨中B支座中间跨跨中A支座B支座k m1k m7k M7k M7k M5k VAkVb左kVb右3j重a" 上2 cUQ=I CT. 2 kNI：0&

26、#165;Al 方34£00r.i rZkJU1V I |J J V V k18 *B MC DJ牡1的.21dJ14J LILI“I?DQ=1BT水HJ / 1 J” 2L3J W 04C D续表7-11内 力 不 利 组 合+804+-1707站台层顶板主梁弯矩包络图如图所示:2018.6KN站台层顶板主梁弯矩包络图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： ''bf 2500mmhf 800mm h 1000mm 储 960mmhf800fcb fhf h0 一 11,9 2500 800 1000 80014280KN 1246KN22主梁跨

27、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位置M(kN?m )bfM s2fcbh；1 %，1 2 sAsfcbh0 fy实配钢筋(mm2 )边25012,28跨中07390B14 _28支800座7390中间2506 _28跨03695中站台层顶板斜截面配筋(斜截面箍筋采用_§200略，计算方法 和步骤同站厅层顶板相同。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 C30lo. d 11.9 0.8 14.921）柱子的设计参数N=混凝土保护层厚度 25mm, dcor 800mm 2 25 750mm（核心尺寸）cord2d cor44156.2mm设纵筋为6 32 s 4826 mm2fc 14.3N/mm2 , 纵筋 HPB335 fy 300N / mm2 , 箍筋 235fy 210N/mm22）计算螺旋箍筋N 0.9 f