地铁与轻轨设计第节车站结构设计

第二节地铁车站的结构设计一、地铁车站结构选型的原则和特点二、地铁车站的结构形式三、地铁车站结构的荷载内力计算与设计四、地铁车站结构的构造设计一、地铁车站结构选型的原则和特点⑴地铁车站应根据车站规模﹑运行要求﹑地面环境﹑地质﹑技术经济指标等条件选用合理的结构形式和施工方法；⑵结构净空尺寸应满足建筑﹑设备﹑使用以及施工工艺等要求，还要考虑施工误差﹑结构变形和后期沉降的影响。⒈明挖法施工的车站结构⑴适应性强，可以灵活布置车站的平面及纵断面；⑵可较好的利用地下空间；⑶尤其适用于客流量大的车站﹑换乘站以及需要考虑城市地下、地上空间综合开发利用的车站；⑷一般情况下浅埋地铁以明挖车站为主。⒉盖挖法施工的车站结构⑴分为盖挖顺作法半逆作法和逆作法；⑵在交通繁忙得地段修建地铁，尤其是修建有综合功能要求的车站，或需要严格控制基坑开挖引起的地面沉降时，则可采用盖挖法施工。⒊暗挖法施工的车站隧道和折返线等大断面隧道⑴广为采用的暗挖法有矿山法﹑盾构法﹑顶管法；⑵矿山法不适用于饱和软粘土，采用矿山法需注意：①在第四系中用新奥法时需与明盖挖方案进行论证②矿山法车站施工难度大安全性差造价高工期长，适用效果和营运质量不如其他方法。③矿山法可用于采用明﹑盖挖施工非常不经济的地铁中间站。⒋盾构法施工的车站结构⑴其特点是地层掘进出土运输衬砌拼装等作业都在盾尾保护下进行，需随时排除地下水和控制地面沉降，技术要求高，综合性强；⑵可用于各类软土地层和软岩地层中掘进隧道，尤其适用于市内地铁和水底隧道的掘进；⑶优点是环境影响小，施工速度快，自动化程度高等；⑷缺点是造价高，地表沉降控制较难施作小半径隧道时较困难。二﹑地铁车站的结构形式⒈明挖法施工的车站结构形式⑴矩形框架结构①有单层﹑双层﹑单跨﹑双跨﹑双层多跨（图4-1）等形式。②侧式车站采用双跨结构；③岛式车站采用三跨结构，有时也用单跨结构；④有时可用上﹑下线重叠结构。图4-1上海地铁徐家汇(与下立交隧道合建，尺寸单位mm)⑵拱形结构

常用于站台宽度较窄的单跨单层或单跨双层车站⑶整体式结构与装配式结构①现浇混凝土结构具有防水性和抗震性能好，能适应结构体系的变化等优点；②装配式结构施工速度快，但接头防水较薄弱，新发展的部分装配式结构。⒉盖挖法施工的车站结构形式⑴盖挖法多采用矩形框架结构（图4-2）；⑵盖挖车站一般均采用与围护墙结合的现浇的成型方法；⑶软土地区车站采用地下墙或钻孔桩作围护结构。分单双层墙两种结构。图4-2北京地铁永安里站(尺寸单位：mm)⒊矿山法施工的车站结构形式⑴断面形式应根据围岩条件使用要求施工工艺及开挖断面的尺寸等从结构受力围岩稳定及环境保护等方面综合考虑确定；⑵宜采用连接圆顺的马蹄形断面；⑶围岩条件较好时采用拱形与直墙或曲墙组合的形状，软岩及砂土地层应设仰拱或受力平板底；⑷硬岩中设200mm的铺底作整体道床的基础；⑸特殊困难条件下可采用平顶式结构。1)单拱车站隧道⑴该结构形式在岩石地层中采用较多；⑵施工难度大﹑技术措施复杂﹑造价高（图4-3）。图4-3日本横滨地铁三泽下街车站⑵设有横向联络通道，两主隧道的净距不小于一倍主隧道宽度；⑶双拱立柱式早期用于石质较好的地层中，近年来被单拱车站取代。2)双拱车站隧道⑴基本形式：双拱塔柱式和双拱立柱式(图4-4)；图4-4双拱立柱式车站实例3)三拱车站隧道⑴亦有塔柱式和立柱式两种基本形式；⑵土层中大多采用三拱立柱式车站（图4-5）。图4-5三拱立柱式车站实例⒋盾构法施工的车站结构形式1)由两个并列的圆形隧道组成的侧式站台车站⑴图4-6，每个隧道内设一组轨道和一个站台；⑵车站隧道的内径主要取决于侧站台宽度﹑车辆限界及列车牵引受电方式；⑶总宽度较窄可设在道路之下，用于客流量较小的车站；⑷技术难点在于横通道的设计与施工。图4-6东京永田町车站2)由三个并列的圆形隧道组成的三拱塔柱式车站⑴图4-7，两侧为行车隧道，在其内设站台，中间隧道为集散厅，用横通道连成一个整体；⑵总宽度较大，28～30m，用于中等客流量车站。图4－7基辅地铁三拱塔柱式车站3)立柱式车站⑴传统立柱型车站为三跨结构，眼镜型车站，典型的岛式车站（图4-8），站台宽度≥10m,站台边至立柱外侧≥2m；⑵传统型立柱车站施工工序多，难度大，造价高，总宽度窄，20m左右；⑶“多圆型盾构”，盾构车站，球墨铸铁管片组成的装配式衬砌。图4-筛8莫斯催科地费铁三吉拱立绪柱式筑车站(尺寸蛙单位雄：mm貌)图4-坐8圣彼得边堡地铁泼三拱立喉柱式车外站(尺寸妈单位虫：mm)⒌换乘站输的隧道悟衬砌结影构形式⑴换乘方虫式按结减构分类泳：①在鼻两个剑或几走个单东独设迫置车椅站之才间设孟置联络络通吉道等绵换乘披设施傲；②修建两秆条或多杯条线路敌使用的鞭联合换凯乘站；③在两帝个相糊交车辆站的漠局部拘，修劣建公捞共换炕乘结昨点。⑵按线路借在车站箭内的位帮置，后缎两种又蛇分为：①两条驶线路设回于同一清水平上谎的车站稳；②两条猜线路设咬于不同系水平上仅的重叠杜式车站债：③两条线幼路设于咸同一水顷平上的吃交叉式璃车站；⑶重叠式敏车站的曾站台形柄式：①上层她侧式，尘下层两易侧式间岩作共享世通道；②上艰下层旦均为腐侧式牙站台存；③上摔下层绞均为蠢岛式午站台独。⒍地铁拔车站损围护愤结构⑴一退般采音用地摩下墙﹑钻孔灌黑注桩﹑人工屿挖孔悦桩及SMW工法作乱围护结个构；⑵地塞下墙抛可作访主体优侧墙竭的一纺部分韵，或飘只作蝇围护毁结构绝；⑶单层狮侧墙，眉锥螺纹旺钢筋连烫接器，罚双层侧慢墙。三﹑地铁车唱站结构专的荷载唉内力计文算与设摸计主要内横容：结构选摆型，荷档载计算观，基坑卡围护结锐构设计鸡，内衬迹设计，候结构楼闻板和梁抬设计，壮抗浮设航计，出域入口通芦道设计寒、风道矿设计等埋，另外目还包括查端头井谋设计，惠车站纵叔向结构长设计，装防杂散李电流设快计，防舌水设计佛和人防童设计等款。⒈地铁抵车站结眠构静﹑动力工撞作特性⑴进行晒地铁车育站结构枯的静﹑动力计些算时，唐必须考拘虑结构资与地层潮的共同唐作用；⑵一般符采用结椅构计算﹑经验枝判断凶和实茎测相料结合踪蝶的信缠息化积设计敲方法向；⑶设冲计模弓型随羽结构猫形式按和施号工方混法而门异；⑷软土涨中的浅亮埋车站柳常用荷虹载－结碧构模型拦；⑸深进埋或炉浅埋登的岩励层中咳的车慨站采臣用连蒸续介团质模结型（待地层始－荷万载模雁型）泰，包没括解洋析法迎和数扩值法购。⒉作选用在辛地铁原车站泡结构瘦上的月荷载⑴分球为永社久荷粥载﹑可变荷捏载和偶恨然荷载横，计算历时取最淋不利组舰合；⑵永久堤荷载包屠括地层镜压力、促结构自拒重、车浇站结构柏上部或框破坏棱提柱体内杠的设施流及建筑扁物基底浙附加应樱力、静宝水压力订（含浮驴力）、啄混凝土忆收缩和浆徐变影斗响力，谢预加应迎力、设虹备自重希和地基仗下沉影络响；⑶可变盗荷载包亭括地面司车辆荷雾载（包来括冲击岂力）和留它所引甲起的侧棋向土压壮力、地稼铁车辆织荷载（遍包括冲奥击力、晕摇摆力恢、离心迁力）以展及人群射荷载等依，还包阀括其他栋可变荷号载，如厦：温度拉变化、偏施工荷跪载等；⑷偶贱然荷替载包惰括地虫震力瞒，爆洞炸力挣沉船略等。1)地层压窄力⑴深埋帐岩石车后站结构在荷丘载结役构模销型中打，主废要承碑担由叛于岩斜石松好动、折坍塌普而产拣生的畜竖向剩和侧具向主豪动土见压力脑，仅糕仅是妈车站辨隧道皂周围订某一干范围佣（天丹然拱先或称周承载碧拱）充内岩架体的马重量也，与弃车站熟隧道反埋深辞无直腹接关质系。⑵土做质车奔站结尖构一般按应照计算题截面以就上全部吸土柱重利量计算啦；深埋曲暗挖隧谊道或覆积盖厚度宁大于（2.0却D～2.粗5D）的砂同性土层软中的暗理挖隧道航，其竖慈向均布扛土压力滔可按照陷太沙基蒸公式或玩普氏公谈式计算换。侧压蚂力按照蒜主动、仔被动或牙静止土示压力公溪式计算际。2)静水压侍力⑴静水队压力对阿不同的拘地下结单构产生凑不同的日荷载效贪应，如贴圆形结凶构，矩怠形结构方；⑵一眼般说替来，究粘土座地层险（含现粉质搜粘土踏）施环工阶希段水言土合宪算，边使用坦阶段漫水土灵分算乎；砂书土地杏层（鼻含粘滥质粉现土）揪在施殖工和裙使用僻阶段轰均采抱用水始土分辩算；⑶水土既合算时拼，地下凤水位以满上的土尖采用天漫然容重γ，地下肯水位以员下的土哲采用饱执和容重γs计算登土压序力，皂不计议算静青水压严力；⑷水土呢分算时干，地下顿水位以蓄上的土司采用天笋然容重γ，地陵下水型位以耐下的礼土采旅用有蚀效容允重γ’计算庄土压鸭力，齐另外托再计蚂算水屋压力红。3)地面榆车辆野荷载⑴一般踢将地面招车辆荷恰载简化槽为均布独荷载；⑵当覆骨盖层厚爸度较小婶时，两邻轮压扩责散线不堂相交时可救按局牺部均冬布压研力计献算；⑶在阳道路引下方把的浅员埋暗杰挖隧陷道，权地面崭车辆为荷载镜可按10k干Pa均布互荷载纲取值丝式，并谱不计冒冲击帖力的绩影响逼。⑷当无担覆盖层誓时，应枪按集中渔力考虑达；⑸对车杆站顶板狮通过覆垄土层扩忆散由空携间结构或计算内续力，或豆将地面另轮压转弦换为与史此效应庭相同的中等效荷鱼载；⑹对鹊底版哗地面泪轮压侧引起芦的反爷向荷纠载比肥顶板津上的掀地面肉荷载俱小。单个轮关压传递翅的竖向嫩压力：两个以在上轮压鬼传递的直竖向压禽力：(4-伯1)(4-师2)式中：p0z——地面御车辆末轮压血传递傻到计岭算深衔度Z处的竖粒向压力测；P0——车辆单滔个轮压乌；a﹑b——地面单展个轮压遣的分布纱长度和就宽度；di——地面离相邻海两个辫轮压聪的净墓距；n——轮压乏的数明量；μ0——车辆荷轰载的动猫力系数烟。式中：p0x——地面车细辆轮压糕传递到译计算深图度Z处的侧是压力；p0z——地面妥车辆奸轮压齐传递题到计盾算深币度Z处的点竖向鼠压力瓜；λa——水平向功侧压力池系数。地面源车辆处荷载榨传递滑到地室下结瘦构上叉的侧岗压力坏，可翼按下怨式计文算：(4-调3)4)地震思荷载⑴地震榜对地铁劲车站的抗影响可龙分为剪除切错位膛和振动角。车站折结构无呢法抵抗取剪切错轿位；⑵松质软地黎层中趁进行腔地震纽奉响应为分析棋和动竞力模跨型试扔验，蜘一般塞结构溜采用矮实用定方法终，即饥静力滋法或狗拟静遇力法商；⑶衬砌伟结构横佩截面的肺抗震设弱计和抗爱震稳定颤性验算炸中采用悔地震系钢数法（股惯性力仁法），便即静力敬法；⑷验东算衬悲砌结吨构沿翅纵向玻方向妖的应令力和岂变形丙采用张地层指位移巾法，静即拟描静力动法；⑸垂良直地钉震荷丹载通禁常只传在验具算结瞎构的固抗浮炊能力羽时才涝考虑瓣；⑹水平斧地震荷号载可分爷为垂直谨和平行耽隧道纵搜轴两个音方向计跃算。5)其他老荷载⑴车扮站上事面的傅覆土借荷载⑵施工琴阶段地废表施工晚机具荷完载⑶车站瘦上方和俭破坏棱笑柱体内锡的设备街和建筑解物压力⑷内缠部人央群荷意载⑸内部止设备荷硬载⑹地毫铁车渔辆荷麻载⒊地铁敲车站牛围护状结构娇设计1)入土深玩度计算炉（基坑烦稳定性都验算）⑴入脆土深巴度可友按基严坑抗轨隆起汇的稳每定条覆件和防止管愉涌的稳丙定条件冷来确定匠；⑵基坑壮抗隆起局验算时饱一般采框用以最警下一道刊支撑与额围护墙瓣的交点故为滑弧投中心﹑维护纽奉墙底刮面为幕滑裂谨圆弧退的分埋层计饺算方嚼法；⑶安尼全系冈数一元般为1.5～2.挖0，亦丝式可参堵考工兴程实卷践经鲁验综晓合考垮虑确津定。式中顿：hw——维护墙呢体内外布面的水歉头差；L球——产生水霉头损失赢的最短鉴流线长纱度；ic——极限岂动水更坡度勇；I—臣—动水进坡度喊；Gs——土颗理粒密袜度；e祸——土的腰空隙葵比。⑷防止管难涌的验战算一般淋采用动角水坡度易小于极中限动水糊坡度的泼方法，殃即(4饲-4猾)2)围护结寨构计算对于明岩挖顺作飘法施工愚的围护少结构，垂应根据逝基坑分格层开挖﹑回筑土内部着结构悔的施堵工阶蜘段和侮完成炕后的瓦使用既阶段润等不消同工歉况进渐行计备算，珍最终大配筋曾按各杠阶段颗的内们力包弓络图扔提取填。⒋内辣衬侧签墙计乐算⑴当禾采用管单层吗墙结胜构时利，各托阶段罗的最帮不利分荷载圆全部欣由地产下墙金承受桑；⑵当采愉用双层幼墙结构拍时，基捐坑开挖茧阶段荷勿载全部兆由地下僻墙承受蜂，内部哀结构回登筑后与冷地下墙阳按叠合堡墙计算其；⑶内衬搜墙配筋篇：一般欺外侧面胃仅在地刷下墙幅度间接缝辣两侧各1米范紧围内荣设置摧构造辫钢筋调网；摘内侧抬面按梅照设清计要董求配竿筋，湖截面胶计算能时应触将地辰下墙找与内渗衬墙醋视为芽整体薪；⑷上海疲地铁甚建议惩允许罚的抗桶剪强权度取0.猜7M犬Pa。⒌地铁享车站走结构戴计算1)明挖疑顺作追法修雾建的烈多层昨多跨至矩形电框架纤结构踩要按慕两种将方法拍进行守验算盟：⑴按车麦站的挂结构通形式默、刚握度、世支承漆条件鬼、荷剃载情棉况和童施工痕方法述，模粘拟分毛步开存挖、垒回筑弃和使踩用阶律段不创同的鸽受力津状况见，考倘虑结绳构体帽系受灯力的兼连续慕性，滋用叠亚加法而或总厘和法擦计算太；⑵将其系视为闯一次骄整体待受力芝的弹居性地堂基上泪的框登架进矮行内验力分付析。2)车站按攀底板支糖承在弹嘱性地基遮上的平尿面框架项进行分沟析时，砍一般以煌水平弹钢簧模拟君地层对梁侧墙的策水平位含移的约册束作用诉，以竖父向弹簧朵模拟地兆层对底蠢板、侧可墙底部队的竖向威位移的住约束作怠用。3)框架利结构鞭基底翼反力疤可以饺采用尚两种框计算收方法合：⑴假设占结构是忍刚性体现，则基泡底反力纸的大小捆和分布欠可根据誉静力平苗衡条件历求得；⑵假设泪结构为贪温克尔使地基上班的矩形相框架，食则根据愈地基变肆形计算圣基底每道一点的羽反力。4)在顶、抹楼板的恋横向框剧架内力距计算中君，要考蔽虑因纵锡梁刚度假不足（券当跨度乌较大、头截面高届度较小惰时）、内跨中挠歼度较大需所产生滴的横向煤板带正赖负弯矩集在纵向若分布的猾不均匀薪性。5)各层板暮与地下腹墙的连闹接处，妙如不采屡用钢筋迫接驳器六而采用饿预埋剪赚力筋，馋应将预梨埋在地扣下墙中虫的插筋削调直，加使它能籍承受负域弯矩。参在板的辞横向内违力计算竿中把这闭部分插头筋计人减，以减鲜小跨中大正弯矩榆。6)顶板一臂般按纯灵弯计算功；中楼富板、底凑板截面太配筋计势算时，齿可考虑沉对称的爪侧向土摊压力对筹板产生撑的轴向盼压力按犹偏心受损压构件稍进行计哀算。7)对框架秋结构的络隅角部卡分和梁踪蝶柱交叉扮节点处邮，配筋删时要考喉虑侧墙侨宽度的跟影响。8)当沿车印站纵向肃的覆土率厚度、却上部建屈筑物荷伟载、内届部结构按形式变逐化较大射时，或稻基底地赔层有显杜著差异渔时，还堆应进行堪结构纵椒向受力哥分析。四﹑地铁车挤站结构暖的构造千设计⒈明挖遵法施放工的舌车站1)顶板和船楼板可采调用单这向板搬、井视字梁乏式板您、无悔梁板扫或密筒肋板稀等形午式。2)底板基本上态都采用尺以纵梁派和侧墙针为支撑密的梁式瓜板结构驻。3)立柱⑴明灵挖法肾车站仍的立费柱一给般采迫用钢忽筋混钉凝土就结构尚。⑵按虽照常届规荷肢载设怕计的披地铁短车站诸站台疾区的冷柱距高一般臭取6～8m。⑶当钳柱的洽设计称荷载狗很大他时，觉可采鼠用钢修管混涂凝土辨柱或予劲性询钢筋补高强扩度混葬凝土左柱。4)侧墙适：⑴采用烈放坡开置挖或工怎字钢桩急、钢板圣桩作基宽坑临时折护壁时宰，侧墙孩多采用玻以顶底询板及楼抢板为支点撑的单砌向板；⑵采用路地下墙社或钻孔慨灌注桩原护壁时归，利用需他们作谈