24.8第八分册抗震专项论证z24河山街站覆土厚3.5m

1、哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程初步设计第九篇车站第二十四册河山街站第八分册 抗震专项论证铁道第三勘察设计院2014 年 12 月编制：张爱国专业：施洪乾项目：甘继国河山街站目录第 1 章 概述11.1 工程概况11.2 设计依据11.3 主要采用的设计规范21.4 参考资料31.5 主要设计原则31.6 主要技术标准6第 2 章 工程地质与水文地质概况82.1 工程地质82.2 水文地质条件102.3 抗浮水位的确定112.4效应评价11第 3 章 抗震基本要求123.1 抗震设防目标123.2 抗震设计条件123.3 抗震设计方法123.3.1 反应位移法133.3.2系数法15第 4

2、章 静力作用下结构计算184.1 荷载分类及组合184.1.1 荷载分类184.1.2 荷载组合204.2 计算模型与计算简图214.2.14.2.24.2.34.2.4标准段计算模型21标准段计算结果23风道风道段计算模型24段计算结果25第 5 章 反应位移法抗震计算275.1 反应位移法计算简图275.2 静力荷载计算275.3荷载计算285.4 内力计算结果325.4.1 标准段内力计算结果32III铁道第三勘察设计院河山街站5.4.25.4.35.4.4第 6 章6.16.2标准段罕遇变形计算结果34风道风道段内力计算结果35段罕遇变形计算结果37系数法抗震计算39系数法39荷载计算

3、406.2.1 标准段荷载计算406.3 内力计算结果416.3.16.3.26.3.36.3.4标准段内力计算结果41标准段罕遇变形计算结果44风道风道段内力计算结果45段罕遇变形计算结果47第 7 章第 8 章第 9 章9.1反应位移法与主体结构主系数法内力结果对比分析49构件内力计算52抗震构造措施54主体结构抗震构造措施549.2 主体结构薄弱部位工程措施589.3 非结构构件抗震构造措施589.3.19.3.2计算要求58基本抗震措施59IV铁道第三勘察设计院河山街站第1章 概述1.1 工程概况河山街站位于康安路与河山街交叉路口处，基本呈东西向布置于康安路下，康安路规划红线宽 70m

4、。站点周边主要以居住建筑、商业建筑为主。车流、人流较密集。车站南侧为海富康城住宅小区，北侧为河柏住宅小区及运华广场。本站为 3 号线二期的第 24 座站，与规划 5 号线河山街站呈上下叠岛式换乘。车站有效站台中心里程：右 CK36+669.039，车站起点里程：右 CK36+497.989，车站终点里程：右 CK36+801.139，车站内包为 303.15m(长) ×22.3m(宽)，站台宽度 15.0m，二层为规划 5 号线站台层，一层为站厅层，三层为3 号线站台层。3 号线有效站台中心里程处轨面标高为 97.080m，车站两端地面标高差异较大，车站纵向设置 2单坡。车站共设置

5、4 个出口及 2 组风亭。车站主要设备用房布置于车站小里程端。， 3 个消防疏散1、2 号出均位于海富康城住宅楼前硬质地面上；3、4 号出位于河柏住宅楼前车行道上。1、2 号风亭位于康安路中间绿化带内。车站外包为 305.15m(长) ×24.3m(宽)，顶板覆土厚约 3.5 m，基坑深度约27m，结合周边环境、地质条件等，采用明挖法施工，车站主体围护结构采用1000mm 厚连续梁，基坑最深处设 7 道内支撑，首道、第四、第五道支撑为混凝土支撑，其余为钢支撑，主体结构采柱三跨箱型结构。河山街站两端的区间均为盾构法施工区间，小里程侧双始发，大里程侧双接收。1.2 设计依据1)2)3)4

6、)哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程可行性及评审意见；哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程初步设计技术接口文件；哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程初步设计技术要求；哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程初步设计文件编制统一规定；1河山街站5)6)7)哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程初步设计文件组成与内容；哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程岩土工程勘察报告(标段初勘)哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程站）；管线探测成果报告（河山街8)9)哈尔滨市轨道交通 3 号线二期工程物探查成果报告；业主提供的其它相关设计单、会议纪要和资料；10) 其它相关、黑龙江省及哈尔滨市规范、规程。1.3 主要采用的设计规

7、范1)2)3)4)5)6)7)8)9)地铁设计规范（GB 50157-2013）城市轨道交通技术规范(GB50490-2009)铁道工程施工及验收规范（GB50299-19992003 年版）建筑结构荷载规范（GB50009-2012）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）（2011 版）工程防水技术规范（GB50108-2008）防水工程质量验收规范（GB50208-2011）混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）10) 钢结构设计规范（GB50017-2003）11) 建筑抗震设计规范（GB5001-201

8、0）12) 建筑地础设计规范（GB50007-2011）13) 轨道交通工程防空设计规范（RFJ02-2009）14) 锚杆喷射混凝土支护技术规程（GB50086-2001）15) 铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）16) 岩土工程勘察规范（GB50021-20012009 版）17) 砌体结构设计规范（GB50003-2011）18) 混凝土外加剂应用技术规范（GB50119-2003）19) 铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范（GB50307-1999）2河山街站20) 盾构法隧道施工与验收规范（GB50446-2008）21) 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）22) 铁

9、路桥涵钢筋砼和预应力砼结构设计规范（TBl0002.3-2005）23) 铁路隧道设计规范（TBl0003-2005）24) 铁路桥涵设计基（TBl0002.1-2005）25) 铁路桥涵地基和基础设计规范（TBl0002.5-2005）26) 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）27) 建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）28) 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）29) 水工混凝土结构设计规范（SL/T191-2008）30) 混凝土结构设计与施工规程（CECS28：90）31) 型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）32) 建筑与市政降水工程技术规范

10、（JBJ/T111-98）33) 预防混凝土工程碱集料反应技术管理规定（试行）（TY5-99）34) 钢筋焊接及验收规程（JGJl8-2003）35) 钢筋机械连接通用技术规程（JGJl07-2010）36) 地铁杂散电流腐蚀防护技术规程（CJJ49-92）37) 软土地基搅拌加固法技术规程（YBJ-225-91）38) 黑龙江省建筑地础设计规范（DB23/902-2005）39) 市政公用设施抗震设防专项论证技术要点（40) 城市轨道交通结构抗震设计规范工程篇）41)及地区相关、技术规范1.4 参考资料1) 城市轨道交通结构抗震设计规范（征求）；2) 城市轨道交通工程抗震设防指南（征求）；1

11、.5 主要设计原则3河山街站1)结构设计应以地质勘察资料为依据，根据现行标准铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范按不同设计阶段的任务和目的确定工程勘察的内容和范围，考虑不同施工方法对地质勘探的特殊要求，通过施工中对地层的观察和监测反馈进行验证。2)结构的设计，应减少施工中和建成后对环境造成的不利影响，考虑城市规划引起周围环境的改变对结构的作用。位于城市主干道下的车站顶板覆土不宜小于 3m；位于城市次干道下的车站顶板覆土不宜小于 2m。对于特殊地段，要根据规划部门的意见，覆土厚度作相应的调整。对分期建设的地铁线路，应根据哈尔滨市地铁线网规划，合理确定节点形式并预留远期实施条件。3)结构设计应以“结构为

12、功能服务”为原则，满足城市规划、行车运营、环境保护、抗震、防护、防水、防火、防腐蚀及施工工艺等对结构的要求，同时做到结构安全、耐久、技术先进、经济合理。4)车站结构的除满足建筑限界要求外，尚应考虑施工误差、测量误差、结构变形、沉陷等因素予以确定；可根据地质条件、埋设深度、荷载、结构形式、施工工序等条件参照类似工程的实测值加以确定。5)结构设计，应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、管线及道路交通状况，通过对技术、经济、和使用效果等综合评价，合理选择施工方法和结构型式。6)在含水地层中，应采取可靠的水处理和防治措施。7)结构设计，应根据施工方法、结

13、构或构件类型、使用条件及荷载特性等，选用与其特点相近的现行结构设计规范和设计方法，结合施工监测进行信息化设计。应按下列原则进行选用:（1）明、盖挖结构按极限状态法设计，执行以国标建筑结构可靠度设计统一标准为基础编制的相关规范；进行稳定性检算时，采用总安全系数法。（2）用喷锚构筑法和盾构法修建的结构按破损阶段法设计，其材料强度和安全系数取值等可根据现行铁路隧道设计规范确定。（3）直接承受列车荷载的楼板等构件按容许应力法设计，其计算及构造应满足现行铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范的相关要求。4河山街站8) 应根据现行地铁杂散电流腐蚀防护技术规程采取防止杂散电流腐蚀的措施。钢结构及钢连接

14、件应进行防锈处理。9)结构应就其施工和正常使用阶段，进行结构强度的计算，以及相应进行刚度和稳定性计算和耐久性设计。对于混凝土结构，必须进行抗裂验算或裂缝宽度验算。当计入荷载或其它偶然荷载作用时，不需验算结构的裂缝宽度。10)结构进行抗震设计时，应根据设防要求、场地条件、结构类型和埋深等因素选用能较好反映其工作性状的分析方法，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。11) 当围岩中包含有可液化土层时，必须采取可靠对策，提高地层的抗液化能力，保证作用下结构的安全性。12)工程的工程材料应根据结构类型、受力条件、使用要求和处所的环境等选用，并考虑可靠性、耐久性和经济性。主要受力构件应采

15、用混凝土或钢筋混凝土材料，必要时也可采用金属材料。13) 盾构法施工的区间隧道的覆土厚度不宜小于隧道外轮廓直径，如特殊地段埋深较浅时，应采取相应保证措施。14) 结构计算简图应符合结构的实际工作条件，反映围岩对结构的约束作用。15) 当受力过程中体系、荷载形式等有较大变化时，宜根据构件的施工顺序及受力条件，按结构的实际受载过程进行分析，考虑结构体系变形的连续性。16) 结构设计时应按结构整体或单个构件可能出现的最不利荷载组合进行计算，并应考虑施工过程中荷载变化情况分阶段计算。17)结构应进行横断面方向的受力计算，对下列情况时，尚应对其纵向强度和变形进行分析：（1）覆土荷载沿其纵向有较大变化时；

16、（2）结构直接承受建、构筑物等较大局部荷载时；（3）地基或基础有显著差异时；（4）地基沿纵向产生不均匀沉降时；18) 当变形缝的间距较大时，应考虑温度变化和混凝土收缩对结构纵向的影响。5河山街站19) 空间受力作用明显的区段，应按空间结构进行分析。1.6 主要技术标准1) 结构设计使用年限要求：（1） 主体构件及内部构件的设计使用年限为100年；（2） 临时结构构件作为构件的一部分时，在考虑刚度、强度折减的基础上， 其设计使用年限为100年；2)结构中主要构件的安全等级为一级。在按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，相应的结构构件重要性系数取1.1，其他构件取1.0。按荷载效应的偶然组合进行承

17、载力计算时，结构重要性系数取1.0。3)按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，基坑支护结构构件的重要性系数根据是否作为结构使用确定。对于作为构件使用的支护结构，其重要性系数取1.1，对于作为临时构件使用的支护结构，其重要性系数取可根据建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）第3.1.3条确定。4)按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，喷锚构筑法隧道的初期支护作为结构使用时，其重要性系数取1.1，作为临时构件使用时，其重要性系数取1.0。5)结构中承重构件的耐火等级为一级，其他构件应满足相应的室内防火规范要求。6)本工程属甲类人防工程，工程防核抗力级别为6级，防常规抗力级别为6级，防化等级不低

18、于丁级，并在结构设计时采用相应的构造处理措施，上跨、下穿既有线路时，尚应保证不降低各自结构的防护能力。7)哈尔滨市为6度抗震设防区，设计基本度值为0.05g。本工程结构按6度抗震设防烈度（或针对具体工点的安全性评价报告要求的抗震设防烈度）进行抗震验算，按7度采用抗震构造措施，抗震设防分类为乙类，抗震等级为三级。进行抗震设计时，应根据设防要求、场地条件、结构类型和埋深等因素选用能较好反映其工作性状的分析方法，并在结构设计时采取相应的构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。当明、盖挖结构与地6河山街站面建筑物合建时，其抗震等级应与上部建筑的抗震等级一致。8)车站和机电设备集中区段的防水等级为一级，

19、区间隧道连接通道等附属的隧道结构防水等级为二级。9) 结构设计应按最不利水位情况进行抗浮稳定验算，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。10)结构设计的应满足建筑限界和其它使用及施工工艺等要求，并考虑施工误差、结构变形和位移的影响，施工误差按施工规范执行。11) 设计基坑支护结构时，应根据基坑的开挖深度和周边建筑物以及构筑物的重要性和分布情况，制定基坑的保护等级，依据保护等级所要求的变形允许值对基坑的变形进行控制，并设计相应的支护系统，以确保基坑本身的安全和建筑物以及重要管线的正

20、常使用。根据基坑保护等级和变形允许值提出监测要求。轨道交通深基坑变形控制保护等级及变形控制标准见表3.2-1。通常情况下车站基坑的保护等级一般不低于二级，相邻段基坑保护等级相差不得大于一级。以及以此确定合理的施工工艺，并对围护结构的构件进行承载能力、变形与稳定性计算，提出相应的技术措施和施工监测要求。7河山街站第2章 工程地质与水文地质概况2.1 工程地质哈尔滨市位于松嫩平原东南部，地处松花江中游，其多为广阔的松嫩平原，平原波状起伏，河谷地貌发育、阶地清晰，漫滩开阔，地势东南高，西北低。东南部呈岗阜状起伏，地面标高为 180200m，相对高差 1020m；西北部地形比较平坦，地面标高 1141

21、20m，相对高差 16m。地势总的趋势为由东南向西北倾斜。本标段沿线地貌单元属松花江河漫滩、一级阶地，河漫滩区由于群力新区建设，回填整平后地势平缓，起伏不大。CK36+500CK41+950 为松花江河漫滩区，地面高程介于 118123m 之间，自然高差小于 5m；CK41+950CK42+250 为河漫滩与一级阶地的过渡区，地面高程介于 123130m 之间，自然高程小于7m；CK42+250CK42+891 为松花江一级阶地，地面高程介于 130138m 之间，自然高差小于 8m。ml，本标段地层主要由第四系全新统人工堆积层(Q4 )、根据及钻孔1-2al2 fgl低高漫滩冲积层（Q4）、

22、下更新统东深井组冰水堆积层（Q1 d ）、白垩系嫩江组沉积岩组成。沿线地层岩性以填土、粉质黏土、砂类土为主，地表普遍存在 1.79.1m 厚的人工填土。按地层成因年代及物理力学性质，将场区内的地层划分为 4 个大层和分属于各大层的若干亚层。详述如下：ml1、第四系全新统人工堆积层（Q4 ）第 1-2 层 素填土：褐黄色，以粉质黏土为主，场地内均有分布。层底高程112.26136.10m，层厚 1.79.1m，平均层厚 3.69m。al2、第四系全新统低高漫滩冲积层(Q4 )第 2-0 层 粉质黏土：黄褐色，可塑，含铁锰氧化物，稍有光泽，成层状分布于松花江一级阶地一带，层底高程 109.1912

23、3.98m，层厚 2.013.0m，平均层厚 8.17m。8河山街站第 2-1 层 粉砂：褐黄色，稍密，潮湿饱和，主要矿物成分以石英、长石为主， 含少量云母碎片， 级配一般。 场地内局部分布， 层底高程 106.16122.98m，层厚 1.09.2m，平均层厚 3.6m。第 2-2 层 细砂：黄褐色灰色，稍密，饱和，主要矿物成分以石英、长石为主，含少量云母碎片，级配一般。场地内呈层状连续分布， 层底高程98.95119.68m，层厚 2.115.7m，平均层厚 7.97m。第 2-2-1 层 粉质黏土：黄褐色，可塑，含铁锰氧化物，稍有光泽，场地内局部分布，层底高程 108.19121.78m

24、，层厚 1.06.1m，平均层厚 2.48m。第 2-3 层 中粗砂：灰色，中密，饱和，主要矿物成分以石英、长石为主，含少量云母碎片， 级配一般。场地内呈层状连续分布， 层底高程 81.53106.98m，层厚 1.522.5m，平均层厚 7.56 m。第 2-3-1 层 粉质黏土：灰色，可塑，稍有光泽，场地内局部分布，层底高程 89.44106.51m，层厚 1.010.8m，平均层厚 4.59 m。第 2-3-2 层 粉细砂：灰色，中密，饱和，主要矿物成分以石英、长石为主，含少量云母碎片，级配一般。场地内局部分布，层底高程93.19110.55m，层厚 3.07.5m，平均层厚 5.13

25、m。第 2-3-3 层 粉质黏土：灰色，可塑，稍有光泽，主要分布于松花江一级阶地一带，层底高程 94.29104.20m，层厚 2.09.1m，平均层厚 4.56 m。2 fgl3、第四系下更新统东深井组冰水堆积层（Q1 d ）第 7-1 层 粉质黏土：灰色，可塑，稍有光泽，场地内呈层状连续分布，局部有，层底高程 75.7997.21m，层厚 0.911.9m，平均层厚 3.46m。第 7-1-1 层 中砂：灰色，中密，饱和，主要矿物成分以石英、长石为主，含少量云母碎片，级配一般。仅以透镜体形式出现于灵江路站一带，层底高程87.72m，层厚 2.2m，平均层厚 2.2m。第 7-2 层 中粗砂

26、：灰色，中密，饱和，主要矿物成分以石英、长石为主，含少量云母碎片，级配一般。场地内呈层状连续分布，层底高程 70.8790.41m，层厚 0.517.0m，平均层厚 5.4m。第 7-3 层 粉质黏土：灰色，可塑，稍有光泽，场地内局部分布，层底高程9河山街站73.6987.79m，层厚 1.08.5m，平均层厚 3.25m。第 7-4 层 细砂：灰色，中密，饱和，主要矿物成分以石英、长石为主，含少量云母碎片，级配一般。场地内局部分布，层底高程 76.8392.31m，层厚1.94.9m，平均层厚 3.83m。第 7-5 层 砾砂：灰色，密实，饱和，主要矿物成分以石英、长石为主，含少量云母碎片，

27、级配一般。场地内局部分布，层底高程 68.7577.96m，层厚1.37.3m，平均层厚 3.36m。第 7-5-1 粉质黏土：灰色，可塑，稍有光泽，场地内以透镜体形式仅分布于河山街站，层底高程 76.7479.86m，层厚 1.51.9m，平均层厚 1.7m。4、白垩系嫩江组沉积岩（K1n）第 8-1 层 粉砂质泥岩：全风化，灰色，泥质胶结，岩石风化呈土状，部分钻孔揭示，场区内均有分布，层底高程 64.2972.24m，层厚 1.010.3m，平均层厚 3.32m。第 8-2 层 粉砂质泥岩：强风化，灰色，泥质胶结，岩石风化呈碎块状，部分钻孔揭示，场区内均有分布，层顶高程 64.2973.4

28、1m，钻孔未揭穿此层厚度。2.2 水文地质条件哈尔滨市依江傍河，蕴藏着丰富的水利，市区分布的水系主要有一江、二河、三沟。松花江是七大江河之一，是本区水系的主干，其次为阿什河、运粮河，较小的沟谷有马家沟、何家沟、信义沟。本标段线路下穿何家沟，何家沟为松花江一级支流，常年性流水河流，主要承担河沟沿线集水泄洪及排污任务。本标段沿线属松花江河漫滩、一级阶地，根据钻孔揭示，本场地内的水主要分以下两种类型：（1）潜水本场地内潜水主要赋存于第四系全新统砂层中，地层富水性好，透水性强，与松花江及何家沟水力密切，该类型水有较统一自由水面，含水10河山街站层总厚度 2030m，静水位埋深 2.3014.40m，标

29、高 108.93123.58m，补给方式主要有松花江侧向径流补给、何家沟地表水下渗、大气降水入渗等，其中松花江侧向径流补给与何家沟地表水下渗补给为主要补给来源，排泄方式主要为蒸发及人工开采，水水位年变幅 23m。根据场地土层结构和水位测量成果分析，该场地内水类型为潜水，局部具微承压性。（2）承压水本场地承压水主要赋存于第四系下更新统东深井组冰水堆积层砂层中，隔水顶板为 7-1 层粘性土层，底板为白垩系下更新统粉砂质泥岩，含水层厚度 15m25m，因 7-1 层黏土层局部，该含水层水无稳定隔水层，局部与上部潜水层，具微承压性。该含水层透水性强，富水量大，主要接受侧向径流补给，以侧向径流排泄为主。

30、由于本场地大部分属于松花江河漫滩，仅少部分位于松花江一级阶地上，地层简单、稳定，并根据勘察和收料分析，本场区水文地质为一个区。2.3 抗浮水位的确定根据区域资料，本场地水与松花江密切，水水位年变幅为3.0m，根据我院滨北线松花江公铁两用桥收料显示，松花江百年一遇洪水位 120.23m，历史最高水位 120.89m，35 年最高水位高程可按松花江发生频率 20%水位 118.0m 考虑，历史最高水位高程建议按照 120.89m 考虑，本场地抗浮设计水位高程建议按 120.23m 考虑，抗渗设防水位建议按地表考虑。2.4效应评价根据标准中国动参数区划图(GB18306-2001)及建筑抗震设计规范

31、(GB500112010)附录 A“我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本加速度和设计分组”中规定，哈尔滨地区抗震设防烈度为 6 度，设计基本度值为 0.05g，设计分组为第一组。场地类别为类，特征周期值为0.35s。11河山街站第3章 抗震基本要求3.1 抗震设防目标依据住房和城乡建设部下发的市政公用设施抗震设防专项论证技术要点（工程篇）及相关规范，抗震设防目标如下：1) 当低于本工程抗震设防烈度的多遇影响时，市政工程不损坏，对周围环境和市政设施正常运营无影响；2) 当相对于本工程抗震设防烈度的影响时，市政工程不损坏或仅需对非重部位进行一般修理，对周围轻微，不影响市政设施正常运营；3) 当（高于

32、设防烈度 1 度）影响高于本工程抗震设防烈度的罕遇时，市政工程主支撑体系不发生严重破坏且便于修复，无伤亡，对周围环境不产生严重影响，修复后市政设施可正常运营。3.2 抗震设计条件本工程抗震设防分类为乙类，抗震等级为三级，按 6 度抗震设防烈度要求进行抗震验算。根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2010），附录 A，该站设计分组为第一组，设计基本度值为 0.05g（特征周期为 0.35s）。3.3 抗震设计方法抗震设计中效应的计算方法有反应位移法系数法，弹性时程方法，非线性时程方法等。根据城市轨道交通工程抗震设防指南（征求）3.3 节，本站为抗震设防为重点设防类（乙类）。采用系数法、反应位

33、移法和时程分析法进行抗震效应计算。由于本站分布均匀、规则且纵向较长，结构分析采用平面应变分析模型。本次计算主要对车站主体结构标准断面进行抗震分析。12河山街站3.3.1 反应位移法采用反应位移法进行隧道与车站结构横向反应计算时，可将周围土体作为支撑结构的地基弹簧，结构可采用梁单元进行建模，见图 3-1 所示。图 3-1结构反应位移法抗震计算简图1）土层位移计算采用反应位移法进行结构反应计算时，应考虑土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪力作用。土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪力可由一维土层反应分析得到；对于进行了工程场地安全性评价工作的，应采用其得到的位移随深度的变化关系；对未进行工程场地安

34、全性评价工作的，其土层位移沿深度和隧道轴向分布如图 3-2 所示时土层沿深度方向位移可按式（1）确定，时土层沿隧道轴向位移可按式（2）确定。图 3-2 土层位移沿深度和隧道轴向分布cos p z2HU ( z) = 1 u（1）max313河山街站式中U ( z) z深度(m)；时深度 z 处土层的水平位移 (m) ；umax 场地地表最大位移，取值参照表 3-1、3-2；H地面至作用基准面的距离(m)。U ( x, z) = U ( z) · sin p x（2）2L基本设计动峰值位移表umax (m)表 3-1基本设计动峰值位移调整表y u表 3-22）土体与结构相互作用弹簧刚度

35、计算计算模型中，结构周围土体采用地基弹簧表示，包括压缩弹簧和剪切弹簧；地基弹簧刚度按式（3）计算：k=KLd（3）式中 k压缩、剪切地基弹簧刚度（kN/m）；K地基反力系数（kN/m3）；L地基的集簧间距（m）；d土层沿隧道与车站纵向的计算长度（m）。铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范GB50307 给出了通过地质勘察和14河山街站工程经验确定地基反力系数的方法。3）土层位移引起的作用于结构的力计算在反应位移法中需将结构周围自由土层在作用下的最大位移（可取相对变形，相应于结构底面深度的位移为零）施加于结构两侧面压缩弹簧及上部剪切弹簧远离结构的端部。这里需要说明的是，由于在有限元软件中要实现在弹簧远

36、离结构的一端施加强制位移较为，因此，可将强制位移按式（4）、（5）转换为直接施加在结构侧壁和顶板上的等效荷载。p ( z) = Kn (u ( z) - u ( zB )p ( zv ) = Ksv (u ( zu ) - u ( zB )（4）（5）式中 p ( z) 直接施加在结构侧壁上的等效荷载（kN）；p ( zv ) 直接施加在结构顶板的等效荷载（kN）；式中u(z)、u(zB )zU 处土层位移（m）。u(zU ) 距地表面深度 z 处、结构底板 zB 处和顶板结构自身的惯性力可将结构物的质量乘以最大度来计算，作为集中力可以作用在结构形心上，也可以按照各部位的最大度计算结构的水平惯

37、性力并施加在相应的结构部位上。结构上下表面的土层剪力采用反应谱法计算土层位移，通过土层位移微分确定土层应变，最终通过物理关系计算土层剪力。3.3.2系数法系数法就是将随时间变化的力用等效的静荷载代替，然后用静力计算模型分析荷载作用下的结构内力。等效的静荷载包括：结构本身和洞顶上方土柱的惯性力以及主动侧向土增量。15河山街站图 3-3结构系数法抗震计算简图（1）结构的水平惯性力。作用在构件或结构重心处的惯性力按下式计算：F=Kc·Q式中：Q构件或结构的重量；Kc与度有关的系数。矩形结构水平惯性力按下式计算：1顶板：F1 =c·Kh·mt·g2侧墙：F1 =

38、c·Kh·mw·g/h3底板：F1 =c·Kh·mb·g13式中：F1 、F1 顶、底板的水平惯性力，作为集中力考虑，作用在顶、底板的轴线处；2F1 侧墙的水平惯性力，按作用在墙上的均布力考虑；mt 、mb顶、底板的质量；mw侧墙的质量；Kh水平系数，7 度区取 0.15；c综合影响系数，非岩石地基取 0.25；h侧墙的净高度。16河山街站（1）洞顶上方土柱的水平惯性力。F2=c·Kh·m 上·g式中 m 上上方土柱的质量。（2）主动侧向土的增量。时地层的内摩擦角要发生变化，由原来的值减少为(-)，其中为

39、角，在 7 度区=1°30。因此，结构一侧的主动侧向土增量为：ei=（a-a）qi式中：a=tan2（45°-/2）；a=tan2（45°-（-）/2）。而结构另一侧的主动侧向土增量可按上述值称布置。17河山街站第4章 静力作用下结构计算4.1 荷载分类及组合4.1.1 荷载分类结构设计根据结构类型，根据地铁设计规范（GB 50157-2003），按永久荷载、可变荷载、偶然荷载（作用、人防荷载）进行分类，对结构整体或构件可能出现的最不利组合进行计算。在决定荷载的数值时，考虑施工和使用过程中发生的变化。车站结构计算时考虑荷载如表 4.1.1 所示：表 4.1.1 荷

40、载分类18荷载类型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竖向按计算截面以上全部土柱重量计算水平主、被土按朗金土公式计算水及浮力按最不利水位计算静水及全部浮力混凝土收缩及徐变影响力混凝土收缩的影响按降低温度的方法计算，对于整体浇注的钢筋混凝土结构相当于降低温度15,对于分段浇注的钢筋混凝土结构相当于降低 10。混凝土徐变的影响按提高温度的方法计算地基下沉影响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约束变形、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基本可变荷载地面车辆荷载及其冲击力可变荷其它可变荷地面车辆引

41、起的侧向力按 20KN/m2 的均布荷载作用于地层上考虑地铁车辆荷载及其冲击力按 20KN/m2 的均布荷载计算，按“中”活载检算人群荷载按 4KN/m2 的均布荷载标准值计算河山街站结构自重：结构自身重量产生的沿构件轴线分布的竖向荷载。竖向：按计算截面以上全部土柱重量考虑。水平：施工期间支护结构的外土按朗金公式的主动土计算。使用阶段结构承受的水平力按静止土计算。设计采用的侧向水、土，对于粘性土地层采用水土合算，对于砂性土地层采用水土分算的办法。水：作用于顶板的水等于作用在其顶点的静水值，作用于底板底的水等于作用在最低点的静水值。垂直方向的水取为均布荷载。水平方向的水取为梯形分布荷载，其值等于

42、静水。侧向地层抗力和地基反力：采用弹簧进行模拟。人群荷载：站台、站厅、楼梯、车站管理用房等部位的人群荷载按 4.0kPa计算。设备荷载：设备用房的计算荷载，一般按 8.0kPa 进行计算，大于 8.0kPa 的应根据设备的实际重量、动力影响、安装运输路径等确定其大小和范围。对于自动扶梯等需要吊装的设备荷载，在结构计算时还应考虑设备起吊点所设置的位置及起吊点的荷载值。另外尚应满足消防荷载要求。施工荷载：结构设计中应考虑各种施工荷载可能发生的组合。按 8kPa 计算。地面超载：一般按 20kPa 计算。工况发生时，不考虑地面超载作用。作用：地铁结构的作用按 7 度设防。结构框架构件的抗震等级为二级

43、。19载载施工荷载、材料堆载按 20KN/m2 考虑偶然荷载作用按设防烈度 7 度考虑人防荷载6 级人防等效静载河山街站4.1.2 荷载组合主要荷载组合见表 4.1.2。表 4.1.2荷载组合表1)承载力极限状态的荷载效应组合（1）荷载效应的基本组合（荷载效应控制的组合）组合公式：S=0(gSGK+QCSQK)其中：S-荷载效应组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；0-结构构件重要性系数：0=1.1；G-=1.0；荷载分项系数，当其效应对结构不利时G =1.35，有利时取GQ-可变荷载分项系数，取Q =1.4；SGK-按岩、水荷载标准值 GK 计算的荷载效应值，；荷载包括结构自重、

44、围SQK-按可变荷载标准值 QK 计算的荷载效应值，可变荷载包括结构地面超载、人群荷载、施工荷载等。C-可变荷载的组合系数，取 0.7；（2）荷载效应的偶然组合（作用效应组合）20极限状态序号荷载效应组合荷载可变荷载偶然荷载作用人防作用承载能力极限状态1基本组合构件强度计算1.35（1.01）1.4(1.32)2抗震偶然组合构件强度验算1.2（1.01）1.33人防偶然组合构件强度验算1.2（1.01）1.0正常使用极限状态4荷载效应标准组合构件抗裂验算1.01.05荷载效应标准组合并考虑长期作用变形验算1.00.50.86标淮组合抗浮稳定验算1.0说明1表示荷对构件受力有利时，2表示可变荷载

45、4KPa 时的取值河山街站组合公式：S=0(gSGK+ESEK)其中：S-结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；0-结构重要性系数：0=1.0；G-E荷载分项系数，当其效应对结构不利时取 1.2，有利时取 1.0；作用分项系数，取 1.3；SGK-按重力荷载代表值计算的荷载效应，重力荷载代表值取结构自重与各可变荷载组合值的和，可变荷载的组合系数取 0.5；SEK-作用效应的标准值。2)正常使用极限状态的荷载效应组合荷载效应的标准组合，组合公式：S= SGK+CSQK4.2 计算模型与计算简图4.2.1 标准段计算模型21河山街站顶板上覆土深度 ho= 3.5m，结构计算

46、高度 h= 22.66 m；宽度为 24.3m。荷载：顶板土q土=*ho= 70 KPa；中板设备荷载= 8 KPa；底板水e水= *h2= 240.85 KPa；侧墙土、水e1=*h 1=42.3 KPa；e2= *h2= 340.2 KPa；可变荷载：顶板超载q超= 20KPa；中板人群荷载= 4 KPa；22河山街站中板车辆荷载=20KPa；侧墙超载q超= 8 KPa；4.2.2 标准段计算结果(1）弯矩图（kN.m）-738 -688-687 -738-198 273 352 356 331 212 -323-305 134 188 188 134 -304-303 221 335 3

47、55 350 266 -198-62 39 57 58 53 28 -84 -171 -124 -43 50 6262 50 -43 -124 -171 -80 30 54 58 56 38 -62154 184 186 176 129 -79 -240 -440 -318 -197 -110 -59 -58 -110 -196 -317 -439 -230 -71 133 177 185 183 150-1074 -1195 -1195 -1073-604-604-323 -569-592 -395-711-710-408 -595-560 -304664 745747 6678348761

48、8031802(2）轴力图（kN）- 138 - 138 - 138 - 138 - 138 - 138 - 138 - 138 - 126 - 126 - 126 - 126 - 126 - 126 - 126 - 126 - 138 - 138 - 138 - 138 - 138 - 138 - 138 - 138-466-940-940-467-484-952-952-484-501-964-964-501-976-518-977-518-535-989-989-535-552-1001-1001-553-653 -490 -490 -490 -490 -490 -490 -490-12

49、-14090 -492 -492 -492 -492 -492 -492 -492-12-14092 -490 -490 -490 -490 -490 -490 -490 -469503-678-1223-1223-678-704-1236-1235-704-729-1249-1248-729-755-1261-1261-755-780-1274-1274-780-805-1287-1286-805-923-1667-1666-924-1219 -1219 -1219 -1219 -1219 -1219 -1219 -1219 -1212 -1212 -1212 -1212 -1212 -1212 -1212 -1212 -1219 -1219 -1219 -1219 -1219 -1219 -1219 -1219-947-1679-1678-948-97