北京地鐵明挖車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、北京地鐵明挖車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要:采納明挖法施工的地下車站結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，圍護(hù)和主體設(shè)計(jì)原 那么、計(jì)算模型的成立及施工要點(diǎn)。關(guān)鍵詞:地鐵車站；明挖法;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地鐵車站的結(jié)構(gòu)依照施工的工法可分為明挖、蓋挖及暗挖三種形式， 明挖車站結(jié)構(gòu)受力合理,利用功能好,施工方式簡(jiǎn)單,技術(shù)成熟,工期短, 造價(jià)低,是淺埋地鐵車站的耍緊形式。1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原那么（1）車站結(jié)構(gòu)應(yīng)依照選擇的結(jié)構(gòu)型式、施工方式、荷載特性等條件進(jìn) 行設(shè)計(jì)。（2）車站結(jié)構(gòu)要知足車站建筑、設(shè)備安裝、行車運(yùn)營、施工工 藝、環(huán)境愛惜等要求，確保車站的正常利用,達(dá)到整體計(jì)劃設(shè)計(jì)的要求。 車站結(jié)構(gòu)的凈空尺寸應(yīng)知足地鐵建筑限界和其他利用及施工工藝 等要求,并

2、考慮施工誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形及后期沉降的阻礙。（4） 關(guān)于不同的結(jié)構(gòu)類型，必需選擇與實(shí)際狀態(tài)相吻合的設(shè)計(jì)理論標(biāo)準(zhǔn)和 配套體系進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。（5）結(jié)構(gòu)計(jì)算模型應(yīng)符合實(shí)際工況條件,充分 考慮結(jié)構(gòu)與地層的彼此作用和施工中己形成的支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。（6） 車站結(jié)構(gòu)按八度抗震設(shè)防,抗震品級(jí)為二級(jí)。（7）車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分 考慮在施工進(jìn)程中盡可能減小對(duì)車站周圍環(huán)境（重要建筑物、城市交通 干道及地下管線）的負(fù)面阻礙。2荷載計(jì)算及組合(1)北京地域的土層一樣為上部粘土層，中間為細(xì)砂及中砂,下部為卵 礫層，地質(zhì)情形仍是較好的。土層壓力在施工時(shí)期依照土層情形采取水 土分算或水土合算,基坑開挖面以上采納朗金土壓力

3、公式,關(guān)于持續(xù)墻 及灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu),基坑開挖而以下外側(cè)土壓力采納矩形散布，內(nèi)側(cè)模 擬為土彈簧?；油鈧?cè)超載一樣取20K P a o(2)主體結(jié)構(gòu)要緊荷載有:結(jié)構(gòu)自重、土壓力、設(shè)備荷載、人群荷載、 地面車輛超載、地震力及人防荷載。設(shè)備荷載:設(shè)備區(qū)按8kN/m2計(jì)算，對(duì)個(gè)別超重設(shè)備考慮其運(yùn)輸途 徑對(duì)結(jié)構(gòu)的阻礙。地面超載:地面超載按20 k N/m2計(jì)算。站內(nèi)人群荷載:站臺(tái)、站廳、樓梯、車站治理人員用房等部位的人群 荷載按4kN/m2計(jì)算。(3)地鐵車輛荷載:依照列車所采納的車輛軸重、排列和制動(dòng)力計(jì)算。地震力及人防荷載依照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。荷載組合參照表1,計(jì)算中考慮荷載的最不利組合。3工程材料(1)混

4、凝土強(qiáng)度品級(jí)：持續(xù)墻及灌注樁C 30,車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)C 30C 40?；炷量?jié)B品級(jí)2 s 8。(2)鋼筋:受力鋼筋、構(gòu)造鋼筋及土釘采納HR B335級(jí)鋼筋為主，箍 筋可采納HPB235級(jí)鋼筋。(3)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一樣采納Q 235鋼。4基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(1)依照建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程，地下車站的基坑的平安品級(jí)及基 坑變形操縱愛惜品級(jí)一樣為一級(jí)，并按此品級(jí)對(duì)基坑穩(wěn)固性及變 形進(jìn)行驗(yàn)算。(2)采納明挖法施工的車站，基坑范圍內(nèi)的管線需改移或采取懸吊、架 空等方法,基坑設(shè)計(jì)一樣不考慮周邊管線愛惜要求。關(guān)于基坑周邊必然 范圍內(nèi)的建筑物和構(gòu)筑物，基坑應(yīng)依照有關(guān)規(guī)程及平安品級(jí)采取相應(yīng) 的防護(hù)方法。(3)圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型選

5、擇依照地下車站的結(jié)構(gòu)形式、埋深、場(chǎng)地地質(zhì)情形及周邊環(huán)境，同時(shí)參 考北京地域地下工程建設(shè)體會(huì)，地下車站主體結(jié)構(gòu)部份的基坑圍護(hù)一 樣采納地下持續(xù)墻、灌注樁及土釘墻等幾種形式。(4)關(guān)于采納持續(xù)墻及灌注樁圍護(hù)形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，支錨一樣單獨(dú)采 納內(nèi)支拽及錨索或二者結(jié)合利用，內(nèi)支撐一樣采納600或800的鋼管, 壁厚1416m m,橫向間距一樣為3米，豎向間距一樣為56米,錨索 一樣采納鋼絞線。(5)依照坑底土層的工程力學(xué)指標(biāo)，經(jīng)墻體的抗滑動(dòng)、抗傾覆、抗隆起、 整體穩(wěn)固、抗管涌等驗(yàn)算，確信持續(xù)墻及圍護(hù)樁入土深度。(6)圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算。關(guān)于持續(xù)墻及灌注樁,計(jì)算時(shí)將其模擬為豎向彈性 地基梁,采納有限元分析方式計(jì)

6、算,計(jì)算時(shí)需依照基坑開挖、加撐和內(nèi) 部結(jié)構(gòu)回筑、拆撐的不同工況,分步計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、基坑位移、地面沉降，并驗(yàn)算基坑的抗滑移、抗隆起、抗傾覆、內(nèi)部穩(wěn)固性、整體穩(wěn)固 性。5主體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式依照車站站型，結(jié)構(gòu)型式一樣為長(zhǎng)條型地下不同層數(shù)和跨數(shù)的現(xiàn)澆鋼 筋混凝土框架結(jié)構(gòu)型式。車站頂、中、底板可設(shè)計(jì)為梁板體系,頂板也 可設(shè)計(jì)成密肋樓蓋等型式。車站立柱一樣為矩形、圓形,也可選用其他 形狀。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)及模型假定一樣原那么（1）車站主體結(jié)構(gòu)采納以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，以靠得 住指標(biāo)氣宇結(jié)構(gòu)構(gòu)件的靠得住度。采納以分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)進(jìn)行結(jié) 構(gòu)計(jì)算分析。（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)依照承載力極限狀態(tài)及正常利用極限狀態(tài)的

7、要求，別 離按以下規(guī)定進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算。1）承載力及穩(wěn)固:所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進(jìn)行承載力（包括壓曲失穩(wěn)）計(jì)算; 需考慮地震、人防、施工等特殊荷載的作用，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力 計(jì)算。2）變形:對(duì)利用上需操縱變形值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，進(jìn)行變形驗(yàn)算。3）抗裂及裂痕寬度:對(duì)利用上要求不顯現(xiàn)裂痕的構(gòu)件,進(jìn)行混凝土拉 應(yīng)力驗(yàn)算;對(duì)利用上許諾顯現(xiàn)裂痕的構(gòu)件,按荷載的短時(shí)間效應(yīng)組歸并 考慮長(zhǎng)期效應(yīng)組合的阻礙求出最大裂痕寬度進(jìn)行裂痕寬度驗(yàn)算。地震 力、人防等偶然荷載作歷時(shí)，不驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的裂痕寬度。(3)車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按最不利情形進(jìn)行抗浮穩(wěn)固驗(yàn)算,在不考慮側(cè)壁 摩阻力時(shí)，其抗浮平安系數(shù)不得小于，在適當(dāng)考慮側(cè)壁摩阻力時(shí)，其抗 浮

8、平安系數(shù)不得小于，當(dāng)結(jié)構(gòu)抗浮不知足要求時(shí),應(yīng)采取相應(yīng)的工程方 法。(4)車站結(jié)構(gòu)的人防抗力品級(jí)為5級(jí)，應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在核爆炸等效靜載 與靜荷載一起作用下的承載能力，可不驗(yàn)算在動(dòng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)變 形、裂痕寬度、地基承載能力及變形。(5)關(guān)于采納持續(xù)墻及灌注樁圍護(hù)形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，持續(xù)墻及灌注樁 在施工期間作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，考慮承擔(dān)施工期間全數(shù)的側(cè)向土壓力。 待內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成后,在車站利用期間作為側(cè)墻的一部份,與內(nèi)墻一起受 力。計(jì)算模型車站主體結(jié)構(gòu)一樣按平而受力進(jìn)行分析,結(jié)構(gòu)按底板支承在彈性地基 上的結(jié)構(gòu)物計(jì)算,采納荷載-結(jié)構(gòu)模型平面桿系有限單元法。計(jì)算大體假定(1)開挖與回筑時(shí)期迎土面采納主動(dòng)土壓力，

9、利歷時(shí)期為靜止土壓力。 基坑底面以上為實(shí)際三角形散布,地面以下為矩形散布。(2)關(guān)于采納圍護(hù)樁及持續(xù)墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯結(jié)構(gòu)之間 的傳力采納二力桿模擬。二力桿僅傳遞壓力，不經(jīng)受彎距、剪力與拉力。 當(dāng)二力桿受拉時(shí)應(yīng)取消此桿從頭計(jì)算。(3)利歷時(shí)期的結(jié)構(gòu)計(jì)算,支護(hù)樁與內(nèi)襯墻間設(shè)受壓鏈桿,按彈性地基上變截面框架進(jìn)行各類工況的計(jì)算,并考慮立柱和樓板變形的阻礙，以 最不利情形作為構(gòu)件截而設(shè)計(jì)的依據(jù)。(4)用布置于底板各節(jié)點(diǎn)上的彈簧單元來模擬圍巖與車站主體結(jié)構(gòu)底 板的彼此約束;假定彈簧不經(jīng)受拉力，彈簧受壓時(shí)的反力即為圍巖對(duì)底 板的彈性抗力。6總結(jié)本文論述了明挖車站結(jié)構(gòu)的一樣設(shè)計(jì)原那么，簡(jiǎn)要介紹了基坑圍護(hù)結(jié) 構(gòu)一樣類型及相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并以典型車站結(jié)構(gòu)形式說明了主體結(jié)構(gòu) 荷載類型和計(jì)算模型的成立原那么。由于地鐵車站周邊環(huán)境、地下管 線一樣都比較復(fù)雜，情形不同專門大,因此在具體設(shè)計(jì)中可依照具體條