地铁车站结构设计

地铁车站结构设计

车站是旅客上、下车的集散地, 也是列车始发和折返的场所, 是地下铁道路网中的重要建筑。

在使用方面, 车站供旅客乘降, 是旅客集中处所, 故应保证使用方便、安全、迅速进出车站。为此, 要求车站有良好的通风、照明、卫生设备, 以提供旅客正常的清洁卫生环境。

地下铁道车站又是一种宏伟的建筑物, 它是城市建筑艺术整体的一个有机部分, 一条线路中各站在结构或建筑艺术上都应有独特的特点。

车站设计时, 首先要确定车站在现有城市路网中的确切位置, 这涉及到城市规范和现有地面建筑状况, 地下铁道车站不比地面建筑, 一但修建要改移位置则比较困难, 因此确定车站的位置时,必须详细调查研究, 作经济技术比较。车站位置确定后, 进行选型, 然后根据客流及其特点确定车站规模, 平面位置,断面结构形式等。然后进行车站构造设计, 内力计算, 配筋计算等等。

一、工程概况：

长沙市五一广场站设计为两层三跨岛式车站，车站全长134.6m，宽度为21.8m，上层为站厅层，下层为站台层。车站底板埋深16m，采用明挖法施工，用地下连续墙围护。

二、设计依据：

地铁设计规范（GB50157-2003）；

地铁施工技术规范。

三、地铁车站结构设计

3.1 设计选用矩形框架结构。

设计为岛式车站，采用两层三跨结构。地铁车站采用明挖法。车站其矩形框

架由底板、侧墙、顶板和楼板、梁、柱组合而成。顶板和楼板采用单向板，底板

按受力和功能要求，采用以纵梁和侧墙为支承的梁式板结构。采用地下连续墙和钻孔桩护壁，采用钢管和钢板桩作基坑的临时支护。临时立柱采用钢管混凝土，柱下基础采用桩基，桩基采用灌注桩。

3.2 车站开挖围护结构

地铁车站围护结构采用0.8m厚、30m深地下连续墙，入土深度比为 =0.875，其中基坑开挖深度H 为16m，入土深度D为14m 。

四、侧压力计算：

土分层及土的钻孔柱状图如图4.1：

图4.1土分层及土的钻孔柱状图（单位，m）

计算主动土压力： a a a c K -Z K =P 2γ

其中 a P ………………………主动土压力

a K ………………………主动土压力系数

γ………………………沙土的容重

Z ………………………土层的深度

c ………………………土的黏聚力

各层土压力系数：

1Z ： 41.0225452=⎪⎭⎫ ⎝

⎛-=K tg a 2Z ： 33.0230452=⎪⎭⎫ ⎝

⎛-=K tg a 3Z ：31.0232452=⎪⎭⎫ ⎝

⎛-=K tg a 4Z ：26.0234452=⎪⎭⎫ ⎝

⎛-=K tg a

5Z ：22.0236452=⎪⎭⎫ ⎝

⎛-=K tg a 各层土压力：

a ： 02=K -Z K =P a a a c γ

b ： 1Z K =P γa b 上=0.41×13.2×6.5=35.2 kpa

=Z K =P 2γa b 下0.33×13.2×6.5=28.3 kpa

c ： =Z K =P 2γa c 上0.33×(13.2×6.5 + 19.8×2.0)=41.4 kpa

=Z K =P 3γa c 下0.31×(13.2×6.5 + 19.8×2.0)=38.9 kpa

d ：=Z K =P 3γa d 上0.31×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9)=113.4 kpa 26.04=BZ K =P γa d 下×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9)=95.1 kpa

e ：26.04=Z K =P γ上e ×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9 + 26.5×

1.2)=103.5 kpa

=Z K =P 5γa e 下0.22×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9 + 26.5×

1.2)=87.6 kpa

f ：=P f 0.22×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9.0 + 26.5×1.2 + 27×11.3)=154.7 kpa

由于黏聚力C = 0 ,所以临界深度为0 。

其主动土压力(水土和算)分布图如图4.2所示：

图4.2土压力分布图（单位，m ）

简化计算：

沙土层ϕγ⋅⋅c 的平均直如下：

γ =

42.2330

3.11272.15.2697.260.28.195.62.13=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑∑i i i h h γ kpa C = 0

03230

3627345.26327.26308.19252.13=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==

∑∑i i i h h ϕϕ

31.02452=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=K ϕtg p 55.0=K p

25.32452=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=K ϕtg a 80.1=K a

五、车站结构分析计算：

5.1 车站框架设计

车站站台建筑设计长度为134600mm , 车站宽度21800 mm ，站台层净高4200 mm ， 站厅层净高5600 mm , 站台至轨道净高2000 mm ，顶板厚800 mm ，中板厚400 mm 车站基础厚1000 mm, 车站总高12000 mm 。

车站框架设计图如图5.1所示：

图5.1车站框架设计图（单位：mm ）

5.2受力分析：

①顶板荷载计算

线荷载：

20mm厚水泥沙浆面层： 0.02×20 = 0.4 KN/㎡

800mm钢筋混凝土板： 0.8×25 = 20 KN/㎡

20 mm厚沙浆抹灰： 0.02×17 = 0.34 KN/㎡

上部填土荷载(从地下4m开始开挖)： 4×13.2 = 52.8 KN/㎡

总荷载： 73.54 KN/㎡

线恒荷载设计值(取1m宽度)： g = 1×1.2×73.54 =88.248 KN.m/m

地面活荷载： q = 20 KN/㎡

地面活荷载设计值(取1m宽度)： q = 20×1.4 =28 KN.m/m

总的线荷载： g + q = 110.248 + 28 =110.248 KN.m/m

②中板荷载计算

恒载：

20mm厚水泥沙浆面层： 0.02×20 = 0.4 KN/㎡

400mm钢筋混凝土板： 0.4×25 = 10 KN/㎡

20 mm厚沙浆抹灰： 0.02×17 = 0.34 KN/㎡

总荷载： 10.74 KN/㎡

线恒荷载设计值(取1m宽度)： g = 1.2× 10.74×1 = 13.0 KN.m/m

楼面荷载： 10.0 KN/㎡

线活荷载设计值(取1m宽度)：1×1.4×10 = 14 KN/㎡

线活荷载总设计值： g + q = 27 KN.m/m

车站横向荷载为土压力 , 取1m 宽度进行计算 ,受力分析如图5.2所示：