地铁车站结构及施工组织设计设计

前言
地铁，狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统。

但广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。

地铁属于城市快速轨道交通的一部分，因其运量大、快速、正点、低能耗、少污染、乘坐舒适方便等优点，常被称为“绿色交通”。

面对21世纪我国城市地下空间开发利用的广阔市场，目前，我国将有20余座城市建设地铁，至少将建250km。

2010年9月27日上午，沈阳地铁一号线正式通车，成为全国第七座、东北首座拥有地铁的城市！截止2012年元旦共有两条线路，41座车站运营中。

本设计说明书通过文字说明、图表等形式阐述了地铁车站结构及施工组织设计，根据大量文献和初始资料，决定采用采用双层双跨箱形框架结构。

在设计过程中，得到了指导老师的详细指导和同学的悉心帮助，在此表示感谢。

由于设计时间和本人能力有限，难免有错误和疏漏之处，望老师给予批评指正。

1
沈阳地铁3号线小津桥站结构及施工组织设计
1 概述
1.1 工程概况
沈阳地铁三号线设8座地下车站，均采用明挖施工，区间大部分为盾构施工，配线段和覆土不满足盾构工法要求段及出入段线采用明挖。

全线设8个车站，全部为地下车站，区间隧道施工方法有矿山发法、盾构法、明挖法等。

小津桥车站采用双层双跨箱形框架结构，车站长度157.7m，底板埋深11.2m，施工方法采用明挖顺作法。

1.2 工程地质概况
在区域地质构造上，沈阳市区位于华北地块内，根据地质构造活动的特点，沈阳市位于凹陷地块内，大地构造上处于辽东块隆与下辽河-辽东湾块陷相交接的部位。

在区域新构造运动上，沈阳市位于千山-龙岗上升区，第四纪时期主要表现为掀抬式上升，为重力场的高重力带异常区。

沈阳地区地貌属于浑河冲洪积扇，地势平坦，市内最高处是东部的大东区，海拔65m，最低处是西部的铁西区，海拔36m，平均海拔约50m，地势由东向西缓慢倾斜。

沈阳市属于受季风影响的北温带半湿润大陆性气候，一年四季分明，春季平均气温在10℃左右，夏季最高气温达35℃以上，秋季平均气温20℃左右，冬季最低气温达-26℃以下。

全年平均气温在11℃左右，年降水量约为750mm。

年平均相对湿度为65%。

地层土质概述：
勘察场区处于沈阳地区北部，地势相对平坦，最高处高程是北部终点，高程75.14m，最低处高程是42.91m，平均海拔约50m，地势由南向北缓慢升高。

主要地貌为浑河冲洪积阶地，沈阳冲洪积扇和第四系冰碛物。

本工点建筑场地地形起伏较大，地面标高介于55.93-65.58m之间，场地所处地貌单元为浑河冲洪积阶地。

1、本次勘察本场地揭露的地层主要有：
（1）、第四系人工堆积层①：以杂填土为主，局部见素填土，时代成因为（Q4ml）。

（2）、第四纪沈阳冲洪积扇②：冲洪积为主，上部为冲洪积粉质粘土，局部为粉土，向下为砂土及碎石土，粒度由细变粗，埋深和厚度变化大，常见有粗细不同的夹层和透镜体，时代成因为（Q4al-pl）。

（3）、第四系冰碛物④：以碎、砾石为主，含20-30%的粘性土，原岩呈强风化-全风化，时代成因为(Q2)。

2
2、勘察揭露地层土质自上而下依次为：
（1）、第四纪全新统人工填筑层（Q4ml）
杂填土(耕土)（①）：主要由建筑垃圾、碎石类土、砂类土及粘性土组成，松散～稍密，局部地段顶部为沥青路面。

该层场区普遍分布。

（2）、第四纪浑河冲洪积阶地（Q3al-pl）
粉质粘土③-1：黄褐色，含少量铁锰质结核，可塑，局部硬塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。

（3）、第四系冰碛物(Q2)
泥砾④：杂色，碎、砂砾石占40～60％，一般粒径10～20mm，可见最大粒径30～60mm，混粘性土20～30％，本次勘察未穿透该土层。

3
沈阳地铁3号线小津桥站结构及施工组织设计
地基土物理力学性质指标综合成果表
4
5
王继洋：沈阳地铁3号线小津桥站结构及施工组织设计
表1-1 场地土基床系数统计表
Tab.1-1 Site soil bedding coefficient tables
表1-2 场地土侧压力系数推荐值表
Tab.1-2 Site soil coefficient of lateral pressure recommended value table
表1-3 场地土热物理指标表
Tab.1-3 Site soil thermal physical indicators table
根据室内外土工试验指标统计结果和有关规范的划分标准，各层地基土的工程特性见下表。

表1-4地基土工程特性分类表
Tab.1-4 Foundation soil engineering properties of classification of table
6
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
（五）、场地土的可挖性分级及围岩分类
依据《铁路隧道设计规范》TB10003-2001中表3.2.7铁路隧道围岩级别判定
依据《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB50307-1999附录B判定各地基土层可挖性分级，依据规范第4.3.1表判定场地土的围岩分类，详见下表
表1-5 围岩分类和土、石可挖性分级表
Tab1-5 Rock classification and soil, stone can be dug, INES
（六）、场地的标准冻结深度和最大冻深
按辽宁省地方标准《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-2005），沈阳市区标准冻结深度为1.2m，最大冻结深度1.5m。

1.3水文地质概况
1、勘察期间各钻孔见③-1粉质粘土层中上层滞水。

2、地下水赋存条件及含水层性质
本段场区地下水为上层滞水。

勘察期间地下水水位埋深为3.5～8.2m，标高为50.46～54.52m，赋存于③-1粉质粘土层中。

本段场区内，无真正意义上的含水层，地下水为赋存在③-1粉质粘土层中，地下水渗透系数较小，流动性差。

地下水对施工影响不大，设计施工时可采用明排、导流等方式降水。

抗浮设防水位标高为50.0m。

7
王继洋：沈阳地铁3号线小津桥站结构及施工组织设计
表1-6 地层渗透系数建议值
Tab.1-6 Permeability coefficient recommended value
该段有ZS08（蒲园路站）水文孔，但由于地下水类型只是滞水，无法进行抽水试验。

1.4 区域气象概况
沈阳市属于受季风影响的北温带半湿润大陆性气候，一年四季分明，春季平均气温在10℃左右，夏季最高气温达35℃以上，秋季平均气温20℃左右，冬季最低气温达-26℃以下。

全年平均气温在11℃左右，年降水量约为750mm。

年平均相对湿度为65%，空气中的主要杂质成份为二氧化硫、二氧化氮。

二氧化硫年均浓度为0.044mg/m3。

二氧化氮年均浓度为0.031 mg/m3。

按辽宁省地方标准《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-2005），沈阳市区标准冻结深度为1.2m，最大冻结深度1.5m。

夏季混凝土施工要注意加强覆盖并洒水养护，冬期施工混凝土要掺防冻剂并加强覆盖保温，雨天施工时要做好防排水工作。

1.5 设计依据
（1）、《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）
（2）、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
（3）、《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-2005）
（4）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
（5）、《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）
（6）、《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
（7）、《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）
（8）、《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2001）
（9）、《铁路工程地质钻探规程》（TB10014-98）
8
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
（10）、《铁路工程物探勘探规程》（TB10013-98）
（11）、《铁路工程地质原位测试规程》（TB10018-2003/J261-2003）
（12）、《软土地区工程地质勘察规范》（JGJ 83-91）
（13）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
（14）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
（15）、《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）
（16）、《地下铁道设计规范》（GB50157-92）
（17）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
（18）、《铁路桥涵地基基础设计规范》（TB10005-99）
（19）、《铁路隧道设计规范》（TB10003-2001）
（20）、《地基动力特性测试规程》（GB/T50269-97）
9
王继洋：沈阳地铁3号线小津桥站结构及施工组织设计
2 基坑围护设计
2.1 基坑围护结构尺寸拟定
小津桥站采用明挖法施工。

本工点围岩以粉质粘土为主，围岩综合类别为Ⅰ类，施工方法为明挖法。

根据场地的实际情况，建议基坑支护可采用密排桩加内支撑的支护形式。

风亭和出入口施工建议亦采用排桩加锚杆支护体系进行支护。

车站长度157.7m，底板埋深11.2m。

施工方法为明挖顺作法。

本段场区内，无真正意义上的含水层，地下水为赋存在③-1粉质粘土层中，地下水渗透系数较小，流动性差。

地下水对施工影响不大，设计施工时可采用明排、导流等方式降水。

本工点基础底板埋深11.2m，施工方法拟采用明挖法；根据场地土层结构、工程地质特征、结构底板埋深情况，在充分考虑周围环境及地质条件后，建议采用“水泥土墙”
的支护结构形式。

2.2入土深度确定
基坑围护桩的入土深度综合考虑周围环境条件、地质和水文地质情况、基坑特点等因素，初步拟定为5.0m。

2.3荷载与荷载组合
1、结构设计所考虑的荷载主要有两种：永久荷载、可变荷载。

（1）永久荷载：
①结构自重按实际重量计算，混凝土容重为25KN/m3；
②侧向压力按实际覆土深度、物理力学参数计算；
③由于施工期间采取降水措施，围护结构计算时不考虑地下水的影响。

（2）可变荷载
①路面车辆荷载按汽-超20KPa计算；
②施工期间地面超载按20KPa计算（不与路面车辆荷载组合）；
2、荷载组合
设计考虑的基本荷载工况：永久荷载+可变荷载
荷载组合分项系数：永久荷载取1.35，可变荷载取1.4。

10
2.4计算模型与计算简图
围护桩和支撑在基坑开挖阶段，简化为平面问题计算。

把围护结构视为侧向地基上的弹性地基梁，采用增量法模拟分步开挖过程中围护桩的受力状态进行计算。

由于基坑施工采用降水方案，故仅采用圆弧滑动简单条分法对围护结构进行整体稳定性验算。

基坑分步开挖共有7个工况，计算简图见图2-1、图2-2。

图2-1 围护桩计算简图（一）
Figure.2-1 PILE, diagram (a)
图2-2 围护桩计算简图（二）
Figure.2-1 PILE, diagram (b) 2.5设计简化
图2-3 土层分布简化图
Figure.2-3 soil layer in the simplified diagram
表2-1 土压力计算指标表
Tab.2-1 Earth pressure calculation of the index table
2.6嵌固深度hd 计算
m c =∑∑i i i h
h c =00.633.792514.6⨯+⨯+⨯=21.46N/m 2 （2-1） m
γ=∑∑i
i
i h h γ=180.619.5918.5514.6⨯+⨯+⨯=19kN/m 3 （2-2） m φ=∑∑i i i
h h
φ=200.614.8923.9514.5
⨯+⨯+⨯=18.25° （2-3） 土层粘聚力系数： δ=
h c γ=21.6199⨯=0.126 （2-4）
查表规范的表6-68,嵌固深度系数： 0n =0.35
计算深度： 0h =h n 0=0.35⨯9=3.15m （2-5）
结构重要性系数： 0γ=1.1
嵌固深度：d h =1.10h =1.1⨯3.15=3.5m>0.3h = 2.7m （2-6）
取d h =3.5m
当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩、地下连续墙围护墙除应满足上述计算外，其嵌固深度设计值尚应按下式抗渗透稳定条件确定。

h
h d
h wa
图2-4 抗渗透稳定计算简图
Fig2-4. Osmotic stability calculation diagram 当基坑底的土质为砂土和碎石土、而且基坑内降排水且作用有渗透水压时，水泥土墙的嵌固深度除按圆弧滑动简单条分法计算外，按抗渗透稳定条件进行验算。

当按上述方法计算的嵌固深度设计值hd 小于0.4h 时，宜取0.4h 。

h d ≥1.20γ0（h －h wa ）=1.20×1.1×(9－8)=1.32 （2-7）
因为hd 小于0.4h ，所以hd =0.4h=0.4×9=3.6m
2.7水平荷载
1对于碎石土和砂土：
（1）当计算点位于地下水位以上时
ai ik ai ajk ajk K c K e 2-=σ （2-8）
（2）当计算点位于地下水位以下时
w ai wa wa j wa i ai ik ai ajk ajk K h m h z K c K e γησ])()[(2---+-= （2-9）
式中 ajk σ——作用于深度zi 处的竖向应力标准值；
ai K ——第i 层土的主动土压力系数；)245(tan 2k
i ai K ϕ-=
i ϕ——第i 层土的内摩擦角标准值；
ik c ——三轴试验（当有可靠经验时，可采用直接剪切试验）确定的第i 层土固结
不排水（快）剪粘聚力标准值；
j z ——计算点深度；
j m ——计算参数，当j z ＜h 时，取j z ；当j z ≥h 时，取h ；
wa h ——基坑外侧地下水位深度；
wa η——计算系数，当wa h ≤h 时，取1；当wa h ＞h 时，取零；
w r ——水的重度。

2对于碎石土和砂土：
ai ik ai ajk ajk K c K e 2-=σ （2-10）
当按上述公式计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零时，则取其值为零。

)245(tan 1
21ϕ-= a K =tan 2350=0.49 （2-11） 111112a a a a K c K e -=σ=qK a1－112a K c =10×
0.49=4.9kN/㎡ （2-12） 111222a a a a K c K e -=σ=(q +r 1z 1)K a1－112a K c =(10+18×0.6)×0.49=10.12kN/㎡ （2-13）
)245(tan 2
22ϕ-= a K =tan 237.60=0.59 （2-14） 222332a a a a K c K e -=σ=(q +r 1z 1)K a2－222a K c
=(10+18×0.6)×0.59－2×33.7×0.77=9.44－51.9=42.46K/㎡ （2-15）
222442a a a a K c K e -=σ=(q +r 1z 1+r 2z 2)K a2－222a K c
=(10+18×0.6＋19.5×9)×0.59－2×33.7×0.73=115.82－51.9=63.91 kN/㎡ （2-16） 因为zj ＜h 时，取mj =zj =7m
)245(tan 323ϕ-
= a K =tan 2300=0.42 （2-1
7） 333552a a a a K c K e -=σ＋[(z 2－h w2)－(m j －h w2) ηw2K 3]r w
=(q ＋r 1z 1＋r 2z 2)K 3－332a K c ＋[(z 2－h w2)－(m j －h w2) ηw2K 3]r w
=（10＋18×
0.6＋19.5×9）×0.42－2×2×0.64＋[(9－8)－(9－8)×1×0.42]×9.8 =88.45－2.56＋0.42=80.3 kN/㎡ 因为z j≥h 时，取m j= h =9m
333662a a a a K c K e -=σ＋[(z 2－h w2)－(m j －h w2) ηw2K 3]r w
=(q ＋r 1z 1＋r 2z 2＋r 3z 3)K 3－332a K c ＋[(z 3－h w2)－(m j －h w2) ηw2K 3]r w
=(10＋18×0.6＋19.5×9＋18.5×5) × 0.42－2×2×0.64＋[(14.6－8)－(9-8)×1×0.42]×9.8
=121.3－2.56＋23.05=141.79 kN/㎡ （2-19）
（1）对于砂土和碎石土
w pj wp j pi ik pi pjk pjk K h z K c K e γσ)1)((2--++= （2-20）
式中 p j k σ——作用于基坑底面以下深度j z 处的竖向应力标准值；
pjk σ＝j mj z r
pi K ——第i 层土的被动土压力系数；)245(tan 2k i pi K ϕ+
= （2-21）
（2）对于粘性土及粉土： pi ik pi pjk pjk K c K e 2+=σ （2-22）
作用于基坑底面以下深度zj 处的竖向应力标准值pjk σ，可按下式计算：
pjk σ＝j mj z r （2-23）
式中 mj r ——深度zj 以上土的加权平均天然重度。

)245(tan 2k
i p K ϕ+= =tan 2600=1.67 （2-24）
01=p e （2-25）
p p p p K c K e 3222+=σ=P K z r 53＋0=18.5×0.6×1.67＋0=18.54 kN/㎡ （2-26）
w p wp j p p p p K h z K c K e γσ)1)((2333--++=
= P K z r 43＋w pj wp p K h z K c γ)1)((243--+
=18.5×2＋2×2×1.63＋(1－1)×(1-1.67)×9.8=43.52kN/㎡ (2-27)
w p wp j p p p p K h z K c K e γσ)1)((2344--++=
=P K z r 54＋p K c 32w p wp K h z γ)1)((5--+
=18.5×0.6×1.67＋2×2×1.63＋(0.6－2)×(1－1.67)×9.8
=18.54+6.68+4.53=29.75kN/㎡ (2-28)
2.8墙体厚度计算
水泥土墙厚度设计值b ，宜根据抗倾覆稳定条件计算确定。

由于水泥土墙底部位于碎石土墙体厚度设计值宜按下式确定：
)
232(2)(5)2.1(1000wa wp d w d cs pj p ai a h h h h r r h h r E h E h r b --+-+-≥∑∑ (2-29) 式中 ∑ai E ——水泥土墙底以上基坑外侧水平荷载标准值的合力之和；
∑pj E ——水泥土墙底以上基坑内侧水平抗力标准值的合力之和；
a h ——合力∑ai E 作用点至水泥土墙底的距离；
p h ——合力ΣEp 作用点至水泥土墙底的距离；
cs r ——水泥土墙的平均重度；
w r ——水的重度；
wa h ——基坑外侧地下水位深度；
wp h ——基坑内侧地下水位深度。

∑ai E =[4.9×4＋21
×4×(40.2-4.9)]＋[8×（－102.5）＋21
×8×(87.52+102.5)]＋
[3×69.17＋21
×3×(196.73－69.17)]
=90.2－59.92＋398.85
=429.13 KN/㎡
(2-30) ∑pj E =21
×1×48.5＋[1.5×48.5＋21
×1.5×(544.75－48.5)]
=29.25＋(72.75＋372.2)
=474.2 KN/㎡
(2-31) M a=19.6×11＋70.6×10.83－220×8.1＋161.9×2.7＋207.5×0－191.34×0.5
=215.6＋764.6－1782＋437.13＋0－95.67
=－460.34 kN·m2
(2-32)
M p =29.25×2.93＋72.75×0.75＋372.2×0.5
=85.7＋54.56＋186.1
=326.36kN·m 2 (2-33)
h a=m E M p a 07.113
.429460.34--== (2-34) h p=m E M p p
69.02
.47436.326== (2-35) )
232(2)(5)
2.1(1000wa wp d w d cs pj p ai a h h h h r r h h r E h E h r b --+-+-≥∑∑ =
15.3061197257.4)1.5-686.744(1.2x 1.110-⨯⨯⨯⨯=85
.8909.3239=5.2 2.9水泥土墙布置 水泥土墙和平面布置，主要是确定支护结构的平面形状、格栅形式及局部构造等。

平面布置时宜考虑下述原则：
（1）支护结构沿地下结构底板外围布置，支护结构与地下结构底板应保持一定净距，以便于底板、墙板侧模的支撑与拆除，并保证地下结构外墙板防水层施工作业空间。

（2）水泥土墙应尽可能避免向内的折角，而采用向外拱的折线形以利减小支护结构位移，避免由两个方向位移而使水泥土墙内折角处产生裂缝。

1）搭接长度Ld
搅拌桩桩径d 0＝700mm 时，L d 一般取200mm ；
水泥土桩与桩之间的搭接长度应根据挡土及止水要求设定，考虑抗渗作用时，桩的有效搭接长度不宜小于150mm ；当不考虑止水作用时，搭接宽度不宜小于100mm 。

在土质较差时，桩的搭接长度不宜小于200mm 。

2）支护挡墙的组合宽度b
水泥土搅拌桩搭接组合成的围护墙宽度根据桩径d0及搭接长度Ld ，形成一定的模数，其宽度b 可按下式计算
b ＝d 0＋（n －1）（d 0－L d ） （2-37）
式中 b ——水泥土搅拌桩组合宽度（m ）；
d 0——搅拌桩桩径（m ）；
L d ——搅拌桩之间的搭接长度（m ）；
n ——搅拌桩搭接布置的单排数，n=10。

b＝d0＋（n－1）（d0－L d）=700＋（10－1）×（700－200）=5200mm
3）沿水泥土墙纵向的格栅间距离L g
格栅为多排桩，L g=3500mm
格栅间距应与搅拌桩纵向桩距相协调，一般为桩距的3-6倍。

4）水泥土墙宜优先选用大直径、双钻头搅拌桩，以减少搭接接缝，加强支护结构的整体性，同时也可提高生产效率。

5）根据基坑开挖深度、土压力的分布、基坑周围的环境平面布置可设计成变宽度的形式。

计算结果及分析
基坑的主体稳定性安全系数K=1.95>1.40，满足整体稳定性要求，围护桩的入土深度确定为5m。

围护结构最大水平位移出现在施做完底板拆除第三道横撑时，其位移值为21.3mm≤50mm，满足要求。

围护桩最大弯矩也是出现在拆除第三道横撑时，单桩最大弯矩为680.82KNm，全部纵向受力筋配筋率为1.76%。

钢管横撑最大轴力为1922.76KN，经验算钢管横撑的强度承载力为3980KN>1922.76KN，稳定承载力为2403KN>1922.76KN。

3主体计算
3.1设计标准
（1）结构设计应根据结构类型、使用条件、荷载特性、施工工艺等条件进行，结构或构件应满足强度、刚度、稳定性和耐久性要求,并满足防水、防火、防迷流的技术要求（2）车站结构按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计。

（3）车站结构中永久构件（主体及附属结构各层楼板、侧墙、梁、柱及基础结构等）
γ取1.1；内部构件（站台板、楼梯等）安全的安全等级为一级，相应的结构重要性系数
γ取1.0。

等级为二级，相应的结构重要性系数
（4）车站结构按设防烈度7度进行抗震验算，结构抗震等级为三级，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。

（5）抗浮设防水位为地面标高5米，在不考虑维护桩侧壁摩擦阻力时，起抗浮安全系数不得小于1.05；当适当考虑围护结构侧壁摩擦阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。

（6）车站结构的耐火等级为一级。

（7）车站围护结构采用水泥土墙的型式；围护结构与主体结构侧墙之间回填粘土夯实，组成分离式结构。

（8）裂缝控制：最大裂缝宽度允许值背土面为0.3mm，迎土面为0.2mm值。

3.2 计算原理
拟设计地铁车站的水平断面较纵向短得多，车站设计为闭合三跨双层框架结构，沿车站纵向结构断面与荷载分布无突变底板地基承载力均匀，因此车站框架结构的受力分析可简化为平面问题。

3.3主体结构尺寸初拟
车站主体结构为双层双跨矩形框架结构，由顶板、底板、楼板、侧墙、梁、柱等构件组成。

车站长度157.7m，底板埋深11.2m，顶板埋深1m，车站框架结构顶板厚度为800mm，顶纵梁为1200×1800mm；底板厚度为900mm，底纵梁为1200×2100mm；楼板厚度为400mm，楼板梁为双梁形式，单根梁截面为500×900mm；内侧墙厚度为700mm，中间立柱为Ф800×14钢管混凝土柱，同时在框架结构中设300mm×900mm斜托。

车站主体结构沿环向设2道变形缝。

3.4荷载与荷载组合
1、结构设计所考虑的荷载主要有三种：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

（1）永久荷载
① 结构自重按实际重量计算，混凝土容重为25KN/m 3；
② 土压力（侧压力除砂层按水土分算外，其它粘性土层按水土合算）按实际覆土深度、物理力学参数及地下水位情况计算；
③ 浮力按设防水位进行计算，车站抗浮设防水位标高为38.000m ；
④ 设备区楼面荷载按8KPa 计算，超过8kPa 按设备实际重量及其运输路线计算。

（2）可变荷载
① 路面车辆荷载按汽-超20KPa 计算；
② 施工期间地面超载按20KPa 计算（不与路面车辆荷载组合）； ③ 人群荷载按4KPa 计算； ④ 施工荷载按5KPa 计算； （3）偶然荷载
① 地震荷载按设防烈度8度计； ② 人防抗力等级为五级，ΔPm=0.1MPa 。

2、荷载组合
表3-1 荷载组合分项系数表
Tab.3-1 Load combination coefficient table of sub
3.5荷载计算
（1）基本参数
土体重度=γkN/m 2
，水重度=γ10kN/m 2
，静止土压力系数0k =0.36，混凝土重度
γ25kN/m2，设防水位为5.2m，顶板无覆土，楼板厚度0.5m，取一个典型截面进行受=
sc
力分析。

（2）基本组合
按初级试用阶段常规荷载组合计算：
1.35（自重+土压力）+1.4（地面超载+活荷载组合）（3-1）
（3）荷载计算：
①顶板荷载：
覆土自重：e=(20-10)×1=10kN/m2
顶板自重：0.5×25=12.5kN
地面超载：10 kN/m2
顶板荷载：1.4×10+12.5+10=36.5kN/m2
②中间楼板荷载：
楼板自重：0.410
⨯kN/m2
25=
楼板面层自重：0.153
⨯kN/m2
20=
夹层板自重：0.153
⨯kN/m2
20=
站台板活荷载：8 kN/m2
2
楼板的总荷载（除自重）=3.
+
⨯
⨯
⨯kN/m
+
.1=
10
29
8
4.1
3
2
35
③围护荷载：
侧墙上角点的荷载：e1=1.3536.50.36 1.4100.3622.78
⨯⨯+⨯⨯=kN/m2
2
地下水位处：58
04
.5=
⨯
⨯
+kN/m
⨯
2.5
55
.
36
.0
35
20
.1
侧墙下角点的荷载：
+⨯-⨯-⨯=78.90N/m2
e2=55.58 1.35(10 5.2)(2010)0.36
④侧墙荷载：
结构顶板水压力p1=0kN/m2
顶板处侧向水压力p2=p1=0kN/m2
底板处侧向水压力p3=(10 5.2)(2010)
-⨯-=48kN/m2
⑤底板受力：
底板主要受到力可以简化成受到地地下水地力，因此计算底板受力为p4=64.8kN/m 2，由此可以画出主体结构的受力图见图3-1。

图3-1 初期使用阶段计算简图
Fig3-1. Calculated using the phase diagram of the early
3.6 内力计算
由于地铁车站的功能要求，中间需设柱和梁，其梁板计算简图可简化为不等跨连续梁进行计算，根据《钢筋混凝土结构设计手册》及有关设计要求，其内力按弹性体系计算。

假设计算跨1l =7m ，2l =6m ，其顶板示意图如图3-2所示，
图3-2 连续梁受力示意图
Fig3-2. Schematic diagram of continuous beams
根据《钢筋混凝土结构设计手册》表10-2b ，n=l2/l1=6/7=0.8，其系数α见
表3-2，
表3-2 α系数
Tab3-2. α
n M B M 1 M 2 V A V B 左 V B 右 0.8
-0.0859
0.0857
-0.0059
0.4141
-0.5859
0.4000
计算式如下：（α为表3-2中系数）
弯矩：21ql M ⨯=α (3-2)
剪力：1ql V ⨯=α (3-3)
反力：1ql R ⨯=α (3-4)
（1）顶层梁板q =36.5kN/m 2
20.085936.57153.63B C M M ==-⨯⨯=-kN·m 210.085736.57153.63M =⨯⨯=kN·m 220.005936.5710.55M =-⨯⨯=-kN·m
0.414136.57105.80A V =⨯⨯=kN 0.585936.57149.70B C V V ==-⨯⨯=-左右kN B 0.400036.57102.2C V V ==⨯⨯=右左kN
105.8A D R R ==kN 251.9B C R R ==kN
（2）中层梁板q =29.3kN/m 2
33.12373.290859.02-=⨯⨯-==C B M M kN·m
04.12373.290857.021=⨯⨯=M kN·m 47.873.290059.022-=⨯⨯-=M kN·m
93.8473.294141.0=⨯⨯=A V kN 17.12073.295859.0-=⨯⨯-==右左C B V V kN 04.8273.294000.0B =⨯⨯==左右C V V kN
105.884.93190.73A D R R ==+=kN 251.982.04120.17454.11B C R R ==++=
（3）底板水反力-q=64.8kN/m 2
20.085964.87272.75B C M M ==-⨯⨯=-kN·m 210.085764.87272.11M =⨯⨯=kN·m 220.005964.8718.73M =-⨯⨯=-kN·m
0.414164.87187.84A V =⨯⨯=kN 0.585964.87265.76B C V V ==-⨯⨯=-左右kN B 0.400064.87181.44C V V ==⨯⨯=右左kN
187.84A D R R ==kN 447.4B C R R ==kN
3.7 绘制内力图
为精确绘制弯矩图，分别将第1段梁和第2段梁六等分，取a,b,d,e 点进行进算。

1
21
A
B C
D
a b c d e
a b c d e
a b c d e
图3-3 分段图 Fig3-3. Section map
（1）顶板分段
AB 段计算示意图如图2-3，按下式计算
22
1
qL L V M M A A ⨯-+= (3-5)
q
M
M
图3-4 AB 梁分段弯矩M 计算简图 Fig.3-4 Beam section moment
2771
105.8036.5()98.56662a M =⨯-⨯⨯=kN·
m 2771
105.80236.5(2)147.50662b M =⨯⨯-⨯⨯⨯=kN·
m 2771
105.80436.5(4)96.4662d M =⨯⨯-⨯⨯⨯=kN·
m 2771
105.80536.5(5) 3.70662
e M =⨯⨯-⨯⨯⨯=-kN·
m BC 段
2661
153.63102.236.5()69.68662a M =-+⨯-⨯⨯=-kN·
m 2661
153.63102.2236.5(2)22.23662b M =-+⨯⨯-⨯⨯⨯=-kN·
m 2661
153.63102.2436.5(4)36.83662d M =-+⨯⨯-⨯⨯⨯=-kN·
m 2661
153.63102.2536.5(5)98.88662
e M =-+⨯⨯-⨯⨯⨯=-kN·
m CD 与AB 段对称 （2）中层板分段 AB 段
14.7921
)67(3.296793.842=⨯⨯-⨯
=a M kN·m 41.11821
)267(3.2926793.842=⨯⨯⨯-⨯⨯=b M kN·m
3.7721
)467(3.2946793.842=⨯⨯⨯-⨯⨯=d M kN·
m 08.32
1
)567(3.2956793.842-=⨯⨯⨯-⨯⨯=e M kN·
m BC 段
94.5521
)66(63.296604.8233.1232-=⨯⨯-⨯+-=a M kN·
m 85.1721
)266(3.2926604.8233.1232-=⨯⨯⨯-⨯⨯+-=b M kN·
m 57.2921
)466(3.2946604.8233.1232-=⨯⨯⨯-⨯⨯+-=d M kN·
m 38.792
1
)566(3.2956604.8233.1232-=⨯⨯⨯-⨯⨯+-=e M kN·
m CD 与AB 段对称 （3）底板分段 AB 段
2771
187.8464.8()175.05662a M =⨯-⨯⨯=kN·
m 2771
187.84264.8(2)261.89662b M =⨯⨯-⨯⨯⨯=kN·
m 2771
187.84464.8(4)170.99662d M =⨯⨯-⨯⨯⨯=kN·
m 2771
187.84564.8(5) 6.77662
e M =⨯⨯-⨯⨯⨯=-kN·
m BC 段
2661
272.75181.4464.8()123.71662a M =-+⨯-⨯⨯=-kN·
m 2661
272.75181.44264.8(2)39.47662b M =-+⨯⨯-⨯⨯⨯=-kN·
m 2661
272.75181.44464.8(4)65.39662d M =-+⨯⨯-⨯⨯⨯=-kN·
m 2661
272.75181.44564.8(5)175.55662
e M =-+⨯⨯-⨯⨯⨯=-kN·
m CD 与AB 段对称
由以上结果绘制弯矩图，剪力图，轴力图
161.28147.5098.5696.40-111.54-69.68-22.23
-11.66-36.83-98.83-3.7096.40161.28147.5098.56
-111.54
79.14118.41123.0477.3-3.08-123.33-55.94
-17.85-8.47-29.57-79.38
-123.33
-3.0877.3123.04118.4179.14
-175.50-261.89-285.69-170.99-6.77215.93123.7139.4718.3365.39175.55
215.93 5.4-135.33-215.42-207.32-138.57
-3.70
图3-5 弯矩图
Fig.3-5 Moment Diagram
105.80-149.70102.20102.20-149.70
105.80
82.04
-120.17265.76
84.93
-187.84
-181.44
82.04
-120.1784.93
265.76
-181.44
-187.84
图3-6 剪力图 Fig.3-6 Sh
84.93
84.93
84.93
187.84
187.84187.84
149.7
265.76
84.9384.9384.93187.84
187.84187.84
22.78
22.78
22.78
22.78
22.78
22.78
22.78
36.5
26.51
36.5
36.5
36.5
26.51
100.55
112.54
88.15
112.54112.54
112.54
265.76265.76
265.76265.76265.76
149.7149.7
149.7149.7
149.7
图3-7 轴力图 Fig.3-7 Try axis
3.8 配筋计算
3.8.1 结构尺寸及材料拟定
（1）混凝土及钢筋
结构顶板及梁、底板及梁、外侧墙：C30防水混凝土，抗渗等级S8。

主体结构柱：C50混凝土，半径450mm 。

内部结构板、梁、柱：C30混凝土。

根据《钢筋混凝土结构设计手册》查得混凝土材料物理参数及钢筋料物理参数如下：
表3-2 混凝土材料物理参数表 Tab.3-2 Concrete physical parameters table
符号 f c (N/mm 2) f t (N/mm 2) Ec (N/mm 2) C30 14.3 1.43 3.0×104 C50
23.1
1.89
3.45×104
表3-3 钢筋物理参数表
Tab.3-3 Physical parameters of steel sheet
种类 f y (N/mm 2) f y v(N/mm 2)
E s (N/mm 2) HRB235 210 210 2.1×105 HRB335
300
300
2.0×105
（2）受力主筋混凝土保护层厚度
结构顶板、侧墙、底板考虑防水等要求拟定：40mm 主体结构梁：50mm 柱：40mm
箍筋、分布筋和构造钢筋混凝土保护层厚度不小于200mm
3.8.2 柱的配筋计算
(1)初步确定柱的截面尺寸
由于是轴心受压构件，截面选择圆形。

查表（3-2）、（3-3）：
C30混凝土23c mm /kN 103.14f -⨯= HRB335级钢筋23y mm /kN 10300f -⨯=
假定配筋率为%3=‘
ρ，9.0=ϕ，带入公式，
)(9.0s y c A f A f N ''+=ϕ (3-5) 式中 N —轴心压力设计值：；
ϕ—件的稳定系数；钢筋混凝土轴心受压构； c f —计值；混凝土轴心抗压强度设
y f '—钢筋抗压强度设计值；；
A —代替）；用时，＞配筋率构件截面面积（当纵筋’'
S %3A A A -ρ
’s A —小配筋率要求。

面积，应满足规定的最截面全部受压纵筋截面 )
(9.0ρϕ''+≥
y c f f N
A (3-7)
轴力设计值265.76KN ，设柱自重为1400KN 。

N =265.76+1700=1665.76kN
3
1665.7610882610.90.914.30.03300A ⨯≥
=⨯⨯+⨯（）
88261R 2
=π 167R mm =
所以直径取354mm 。

（2）配筋设计
拟选地下二层柱进行配筋设计，所受偏心距很小，按轴心受压柱进行设计，计算长度l 0=1.0H =4.5m ，截面形式为圆形，直径为450mm ，m H l 5.40==,
71.12354
4500
0==d l ，符合设计要求。

查得构件稳定系数ϕ=0.9575 由公式(3-7)得，
3s 2465.761023.198405.4
0.90.90.95751960.59300c y N f A A f φ⨯--⨯⨯'==='mm （3-8）
'
s max
1960.59
1.9%5%98405.4A A ρρ'===<=‘
'min
1.9%0.6%ρρ'=>= 满足配筋要求，按普通箍筋柱配筋查《混凝土结构设计原理》附表16，选425Φ实配钢筋
面积'
2S A 1964mm =，箍筋选用10φ。

3.8.3 板的配筋计算
先配受拉钢筋，按顶板跨中最大弯矩值配置受拉钢筋。

（1）设计参数
取板载宽度方向上1m 为单元计算，根据规范设计c=30mm ，b=1000mm ，h=500mm ，则：
m m 401030/2=+=+=d c a s （3-9）
66503507000=-=n l mm （3-10）
混凝土采用C30，则232c mm /kN 103.14mm /n 3.14-⨯==f 23t mm /kN 1043.1-⨯=f HRB335级钢筋 23y mm /kN 10300-⨯=f
表3-4 受压混凝土的简化应力图形系数值和11a β Tab.3-4 Simplified stress on concrete graphical
混凝土强度等级
C50
≤
C50 C60 C65 C70 C75 C80
1β 0.8 0.79 0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 1α
1.0
0.99
0.98
0.97
0.96
0.95
0.94
查表《混凝土结构设计原理》得，
1α=1.0，399.0sb =α，550.0b =ε
m m 46040500a s 0=-=-=h h
中较大值和取y t min /452.0f f ρ 所以%21.0300
43
.145.0/45.0y t =⨯=f f 最小配筋率取0.21% （2）内力计算
板的计算跨度取轴线标志尺寸和净跨加板厚的小值：
mm h l l n 7000711046066500>=+=+= （3-11）
板的跨度为7000mm ， 板上的均布荷载 q=29.3kN/m 由弯矩图知最大的弯矩设计值为 31004.123⨯=M （3）计算钢筋截面面积 利用基本公式计算：
33251000
3.140.1100
4.12324604602062
c 120
0=<=⨯⨯⨯⨯--=--=h mm b f M h h x b ξαmm （3-12）
10005001000%2.07.1191300
25
103.140.1min 3y
c 1s =⨯⨯=>=⨯⨯⨯==
bh f bx
f A ραmm （3-13）
符合适用条件。

查表《混凝土结构设计原理》选用125@14φ。

（4）对顶板配置箍筋
首先还是选用b=1000mm 宽度的板为单位宽度板，板厚为w h =500mm ，板的净跨l 0=7000mm ，由所求知最大剪力设计值为153.63N 。

验证构件的截面尺寸是否满足受剪承载力要求
025.0bh f V c c β≤ （3-14）
式中：V —构件斜截面上的最大剪力设计值；
c β—混凝土强度影响系数，当混凝土强度不超过C 50时，取c β=1.0，当混凝土等
级为c β=0.8，其间值用内插法计算； c f —混凝土轴心抗压强度值； b —矩形截面宽度； w h —矩形截面高度。

kN bh f V 5.17875001000103.140.125.025.063.15330c c =⨯⨯⨯⨯⨯=<=-β
所以构件截面尺寸和混凝土等级符合要求。

计算：kN bh f V 5.50050010001043.17.07.063.15330t =⨯⨯⨯⨯=<=- 不需要进行截面抗剪配筋计算，仅按构造要求设置腹筋。

对腹筋进行计算：
85.15.18787
.3461050030025.163.1535.50025.17.0S 30yv 0t SV ==⨯⨯⨯-=-≥-h f bh f V A （3-15） 选用单肢箍筋14φ，即29.153mm A sv =
mm 2.8385
.19
.153=≤
s 取 S=83.2mm ＜S max =300mm %11.0300
43
.124.024.0%18.02.8310009.153min ,sv sv =⨯==>=⨯==
yv t sv f f bs A ρρ （3-16） 满足要求。

3.8.4 梁的配筋计算
（1）基本参数
楼板自重2m /kN 10g =，楼板的总荷载2m /kN 3.29=q ，选用30c 混凝土，梁取
）（2mm 800500⨯=bh ，2.1G =γ，4.1Q =γ。

查表得：0.1c =β，2c mm /N 3.14=f ，
2t mm /N 43.1=f 。

梁中最大弯矩设计值：m /kN 37.1628
1
2==ql M
假定受拉钢筋为双排布置，查表得：一类环境c =30mm,
mm e d c 5.622
2520302a s =++=+
+= 取mm 65a s =，m m 735658000=-=h
（2）假定受拉钢筋为单排布置，
mm 402/20302
a s =+=+
=d
c ‘
mm 760408000=-=‘h
判断是否使用双筋截面；
m /kN 37.162kN/m 16957355003.140.1399.0220c 1sb max ==⨯⨯⨯⨯==M bh f M ＞αα
所以采用单筋截面。

计算受拉钢筋截面面积；
399.004.07355003.140.11037.162sb 2
620c 1s ==⨯⨯⨯⨯==ααα＜h b M （3-17） 由13.0s =α查表对应的930.0s =γ
2min 26
0s y s 800800500%2.0806735
930.03001037.162mm bh mm h f M
A =⨯⨯=>=⨯⨯⨯==ργ
符合条件，不会产生少筋破坏。

受拉钢筋选用204φ 21257mm A s = 钢筋净间距mm d mm s 201003
28
5302500n ==⨯-⨯-=＞ 符合条件
截面验算：
计算受压区高度，判断是否超筋。

4047.52500
3.140.11257
3000b c 1s
y ==⨯⨯⨯=
=
h mm b
f A f x εα＜mm （3-18）
因此，不会产生超筋破坏。

m
/kN 37.162m /kN 2674.267357.525003.140.12
0c 1u ==-⨯⨯⨯⨯=-=M x
h bx f M ＞）（）（α因此，此截面按此配置受拉钢筋安全。

计算支座边缘截面剪力设计值为2.1172
8
3.29=⨯=
V kN 0.4471.1500
735w ＜==b h kN 2.117kN 131********.140.125.025.00c c ＞=⨯⨯⨯⨯=bh f β （3-19）
满足抗剪要求。

抗剪腹筋计算：
按一般受弯构件公式计算：
kN 2.117kN 9.36773550043.17.07.00t c ＞=⨯⨯⨯==bh f V
不用配置箍筋，梁自身满足抗剪强度，仅按构造要求配置腹筋。

选用10φ箍筋，14φ弯起钢筋。

3.9 抗浮验算及截面设计
1、抗浮验算
《沈阳地铁三号线工程小津桥站岩土工程初步勘察报告》提供的车站抗浮设防水位标高为38.000m 。

车站底板底面高程为33.430m ，楼板高程为41.660m ，抗浮设防水位低于车站的中楼板，经验算抗浮安全系数为2.9>1.15，满足要求。

2、经验算主体结构除了顶板跨中截面由人防荷载组合控制外，其他构件均由正常使用阶段裂缝控制。

3、钢管混凝土柱设计轴力为18986KN，其设计承载力为19260KN>18986KN，满足设计要求。

4、车站主体结构构件尺寸见表3-4-5-1。

表3-4-5-1 车站主体结构构件尺寸表
Tab.3-4-5-1 Station main structure scantlings table
3.10 出入口通道与风道设计
3.10.1 结构设计
小津桥站共有4个出入口和2个风道，采用明挖法施工。

1号风道的结构型式为单层三跨和单层双跨框架结构，2号风道采用双层三跨和单层双跨结构形式。

风道三跨框架结构中间设2排立柱，双跨结构中间设中隔墙。

出入口均采用单层单跨矩形框架结构型式。

各出入口通道和风道与车站主体结构的连接处设变形缝。

3.10.2 围护结构设计
1号风道位于沈阳市大东区珠林路，基坑开挖深度为10.2m，基坑围护结构采用ф600@1400钻孔灌注桩。

内支撑采用ф500×10钢管。

钢支撑的水平间距一般为4.2m，沿深度方向设二道撑。

2号风道为局部双层结构。

双层部分基坑开挖深度为13m，单层部分基坑开挖深度为。