第三章 地铁与轻轨车站

3．标准段断面内力计算 由于弹性地基梁及超静定计算比较复杂，一般用软
件进行计算，图3-2~图3-4是采用有限元计算软件 SAP2000进行计算的内力包络图（图中弯矩单位kN·m， 力单位kN）。
3、例题
图3-2 主体结构弯矩包络图（标准值）
3、例题
图3-3 主体结构剪力包络图（标准值）
3、例题
4
作用下构 件强度验
1
0.6
算
人防荷载
5
作用下构 件强度验
1
算
6
构件抗浮 稳定验算
1
偶然荷载
地震
人防
荷载
荷载
1.3 1
注：① 重力荷载代表值仅在地震荷载作用下构件强度验算中采用， 括号内数字表示该荷载对结构有利时的分项系数取值。
②“/”前表示永久荷载起控制作用时取值，“/”后表示可变 荷载起控制作用时取值。
上端
跨中 下端 上端 跨中
下端
中柱 连续墙
计 算 内 力(标准值)
弯矩 (kN·m)
轴力(kN)
489
279
343
638
86
74
984
171
1270
730 458
1842
489
463
193
515
345
568
345
568
250
662
1270
715
-
9320
873
-
构件尺寸 (mm)
配筋
800
400 900
三、例题
地铁车站为长通道结构，横向尺寸远小于纵 向尺寸，简化为平面问题。采用荷载—结构相互 作用模型进行分析，弹性抗力按winkler理论确 定，计算时分别用水平弹簧、竖向弹簧来模拟土 体对墙体（底板）水平位移和垂直位移的约束作 用，弹簧只能受压，且注意弹簧的计算反力不应 大于地基的承载力。立柱按刚度等效的原则换算 为沿线路方向设置的矩形截面墙考虑。
目前，我国地铁车站模式基本采用矩形的箱式结构， 分上下两层，上层为站厅层，以集散客流、售检票，设置 主要的设备管理用房为主；下层为站台层，主要功能为列 车停靠、客流候车及少量的设备管理用房。
矩形箱式地下建筑
圆形或椭圆形的隧道式建筑
浅埋式地铁车站
深埋式地铁车站（南京纬三路隧道）
1.由于车站的埋置深度浅，带来一系列经济效益，如土方 减少、技术难度减小、出人口通道客流上下高度减小等， 甚至它的售检票大厅也可直接建于地面，大大节约车站在 地下的建设投资 2.深埋式车站因受周边环境的影响和线路走向的制约，必 须建于地下较深处，带来深基坑的技术难度增加、土方量 增加、投资的加大和客流上下高度的增加
4）荷载组合 (1)永久荷载+可变荷载； (2)永久荷载+可变荷载+地震作用； (3)永久荷载+可变荷载+人防等效静荷载。 荷载分项系数如表3-2所示：
序 号
荷载组合 验算工况
永久 荷载
可变 荷载
基本组合
1
构件强度 1.35/1.2
1.4
计算
2
构件裂缝 宽度验算
1
0.6
3
构件变形 计算
1
0.6
抗震荷载
第二节 地铁车站结构与设计
还有两种主要是用于设计的模型
（1）以工程类比为依据的经验设计法。
（2）以现场量测和室内试验为主的实用设计法，
如以隧道洞周围岩变形量测为依据的约束与收敛法。
☛ 根据我国多年的地铁设计经验，应主要采用荷载结 构模型。对于深埋或浅埋于岩层中的地铁结构物，除采 用传统矿山法施工的结构仍可采用荷载一结构模型外， 其余可采用连续介质模型，但在设计中，主要是采用以 工程类比为基础的经验设计法，不作结构计算。
第二节 地铁车站结构与设计
地下结构的设计与地下钢筋混凝土结构的设计在 原理上是一致的。如浅埋地下铁道结构多数采用钢筋 混凝土矩形框架结构，在进行结构设计时，框架节点 视为刚性节点，在外力作用下结构是高次超静定结构。 力矩分配法是地下铁道结构较适用的内力计算方法。 根据弹性力学的基本原理，可视其为平面应变问题。 计算时可沿隧道纵轴方向取1单位长度，作为计算单元。 除双线区间隧道结构以外，车站采用明挖法施工时大 多采用多层多跨的复杂矩形框架结构。其计算可按自 由变形框计算，地基反力假定为直线分布。
作用于地下结构上的荷 载分类
荷载分类
荷载名称
结构自重
地层压力
永久荷载
隧道上部和 破坏棱体范 围的设施及 建筑物压力 静水压力及
浮力 混凝土收缩 及徐变影响
力
预加应力
设备重力
可变荷载
地基下层影 响力
侧向地层抗 力及地基反
力 地面车辆荷 载及其冲击
力 地面车辆荷 载引起的侧 向土压力 基本可变荷 地下铁道车 载 辆荷载及其
冲击力 地下铁道车 辆荷载的离 心力即摇摆
力
人群荷载
温度影响力
施工荷载
其他可变荷 风力
载
车辆加速或
减速产生的
纵向力
偶然荷载
地震荷载
结构类型
隧道结构 高架结构
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
第二节 地铁车站结构与设计
结构的计算荷载应根据上述3类荷载何时存在的可 能性进行最不利组合，一般来说，对于埋地下铁道结构 物以基本组合(仅考虑永久荷载和可变荷载)最有工程实 际意义。只有在特殊情况下，如7度以上地震区，或有 战备要求等才有必要按照偶然组合即将3类荷载都进行 考虑来验算。在设计当中，以对结构整体或构件可能出 现的最不利荷载组合进行计算。
压力，对于砂层，采用水土分算的土压力值， 其余土层采用水土合算的土压力值。使用阶段 采用静止土压力，水土分算。
设备荷载：设备区按8kN/m2考虑，并考 虑设备吊装及运输路径的影响。
静水压力和浮力：水密度为10kN/m3。
3、例题
2）可变荷载 路面活载：按q=20kN/m2取用。 人群荷载：取q=4kN/m2。 施工活载：考虑施工时可能情况的组合；
700
700 700x 1100 800
C25@150 +C25@15
0 C25@150 C25@150 +C25@30
0 C20@150 C20@150 C20@150 C32@150 +C25@15
0 C32@150 C32@150 C25@150 +C25@15
0 C22@150 C25@150 C25@150 C22@150 C25@150 +C32@15
结构设计与计算流程
结构设计与计算
1
2
选
荷
定
载
设
计
计
算
断
面
3
4
框
结
架
构
内
配
力
筋
计
计
算
算
5
6
设 计 绘 制 图
根导 据方 环法 境 绘 制
指
荷载种类：
1.永久荷载即长期作用的恒荷载，如地层压力、结构自重、隧道上部 或岩土破坏棱柱体内的设施及建筑物基底附加应力、静水压力(含浮 力)、混凝收缩和徐变影响力、预加应力以及设备重量、地基下沉影 响力、侧向土层抗力和地基反力等。
2.可变荷载又可分为基本可变荷载和其他可变荷载两类。基本可变荷 载，即长期且经常作用的变化荷载，如地面车辆荷载(包括冲击力)和 它所引起的侧向土压力、地下铁道车辆荷载（包括冲击力、摇摆力、 离心力)以及人群荷载等。其他可变荷载，即非经常作用的变化荷载， 如温度变化、施工荷载(施工机具、盾构千斤顶推力、注浆压力)等 。 3.偶然荷载即偶然的、非经常作用的荷载，如地震力、爆炸力等
③可变荷载组合时还需要考虑设计使用年限调整系数，50 年 采用 1.0,100 年采用 1.1。
④ 对结构设计使用年限100年的工程，楼面及屋面活荷载设 计年限调整系数γL=1.1。
3、例题
2．结构截面尺寸及工程材料 车站主体为两层双柱3跨框架结构，标准段主要构
件的结构尺寸如表3-3。
构件名 称 顶板 中板 底板 侧墙
0.19
0.197
备注
压弯 轴压比
0.77
第三节 轻轨车站结构与设计
1.轻轨车站的建筑设计
轻轨车站平面设计与地铁车站有相似之处，但也有 其不同的特点。相同之处在于站台候车方式、站台长 度(根据车辆编组确定)、售票检票方式等；不同之处在 于一个一般在地下，一个一般在地上，客流行进的方 向和站厅站台的组织顺序正好相反
尺寸（m） 构件名称
尺寸（m）
0.8
顶纵梁（b×h） 1.0×1.8
0.4
中纵梁（b×h） 0.8×1.0
0.9
底纵梁（b×h） 1.0×2.2
0.7
柱（b×h）
0.7×1.1
混凝土强度：内部结构钢筋混凝土顶板（梁）、中 板（梁）、底板(底梁)及内衬墙（包括壁柱）为C35， 框柱为C45。
3、例题
图3-4 主体结构轴力包络图（标准值）
3、例题
4．结构内力计算结果及配筋设计 根据内力包络图，运用混凝土结构设计
里面的抗弯、抗剪、抗压（拉）情况下的，进 行配筋计算及抗裂验算，结果如表3-4所示。