第二节_地铁车站的结构设计

地 铁
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
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。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
⒊暗挖法施工的车站隧道和折返线等大断 面隧道
地Βιβλιοθήκη Baidu
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
⒍地铁车站围护结构 ⑴一般采用地下墙﹑钻孔灌注桩﹑人工挖孔桩及 SMW SMW工法作围护结构； ⑵地下墙可作主体侧墙的一部分，或只作围护结 构； ⑶单层侧墙，锥螺纹钢筋连接器，双层侧墙。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
三﹑地铁车站结构的荷载内力计算与 设计
地 铁 与 轻 轨 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。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
⒉作用在地铁车站结构上的荷载
地 铁 与 轻 轨 ⑴分为永久荷载﹑可变荷载和偶然荷载，计算时 取最不利组合； ⑵永久荷载包括地层压力、结构自重、车站结构 上部或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）、混凝土收缩和徐变影 响力，预加应力、设备自重和地基下沉影响； ⑶可变荷载包括地面车辆荷载（包括冲击力）和 它所引起的侧向土压力、地铁车辆荷载（包括冲 击力、摇摆力、离心力）以及人群荷载等，还包 括其他可变荷载，如：温度变化、施工荷载等； ⑷偶然荷载包括地震力，爆炸力沉船等。
n −1
(4-2)
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
式中：p0z——地面车辆轮压传递到计算深度Z处 的竖向压力； P0 ——车辆单个轮压； a﹑b ——地面单个轮压的分布长度和宽度； di ——地面相邻两个轮压的净距； n——轮压的数量； µ0——车辆荷载的动力系数。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计 3)地面车辆荷载 ⑴一般将地面车辆荷载简化为均布荷载； ⑵当覆盖层厚度较小时，两轮压扩散线不相交时 可按局部均布压力计算； ⑶在道路下方的浅埋暗挖隧道，地面车辆荷载可 按10kPa均布荷载取值，并不计冲击力的影响。 ⑷当无覆盖层时，应按集中力考虑； ⑸对车站顶板通过覆土层扩散由空间结构计算内 力，或将地面轮压转换为与此效应相同的等效荷 载； ⑹对底版地面轮压引起的反向荷载比顶板上的地 面荷载小。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
图4-6 东京永田町车站
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计 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。
地 铁 与 轻 轨
4)地震荷载 ⑴地震对地铁车站的影响可分为剪切错位和振动。 车站结构无法抵抗剪切错位； ⑵松软地层中进行地震响应分析和动力模型试验， 一般结构采用实用方法，即静力法或拟静力法； ⑶衬砌结构横截面的抗震设计和抗震稳定性验算 中采用地震系数法（惯性力法），即静力法；
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
⒋盾构法施工的车站结构
地 铁 与 轻 轨 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。
地 铁 与 轻 轨
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
单个轮压传递的竖向压力：
p0 z =
(a + 1.4Z )(b + 1.4Z )
nµ 0 p0
µ 0 p0
(4-1)
两个以上轮压传递的竖向压力：
p0 z =
(a + 1.4Z ) nb + ∑ d i + 1.4Z i =1
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计 ⑵按线路在车站内的位置，后两种又分为： ①两条线路设于同一水平上的车站； 铁 与 轻 轨 ②两条线路设于不同水平上的重叠式车站： ③两条线路设于同一水平上的交叉式车站； ⑶重叠式车站的站台形式： ①上层侧式，下层两侧式间作共享通道； ②上下层均为侧式站台； ③上下层均为岛式站台。
主要内容： 结构选型，荷载计算，基坑围护结构设计，内 衬设计，结构楼板和梁设计，抗浮设计，出入口 通道设计、风道设计等，另外还包括端头井设计， 车站纵向结构设计，防杂散电流设计，防水设计 和人防设计等。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
⒈地铁车站结构静﹑动力工作特性
⑴进行地铁车站结构的静﹑动力计算时，必须考 虑结构与地层的共同作用； ⑵一般采用结构计算﹑经验判断和实测相结合的 信息化设计方法； ⑶设计模型随结构形式和施工方法而异； ⑷软土中的浅埋车站常用荷载－结构模型； ⑸深埋或浅埋的岩层中的车站采用连续介质模型 （地层－荷载模型），包括解析法和数值法。
地 铁 与 轻 轨
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计 2)静水压力 ⑴静水压力对不同的地下结构产生不同的荷载效 应，如圆形结构，矩形结构； ⑵一般说来，粘土地层（含粉质粘土）施工阶段 水土合算，使用阶段水土分算；砂土地层（含粘 质粉土）在施工和使用阶段均采用水土分算； ⑶水土合算时，地下水位以上的土采用天然容重γ， 地下水位以下的土采用饱和容重γs计算土压力， 不计算静水压力； ⑷水土分算时，地下水位以上的土采用天然容重γ， 地下水位以下的土采用有效容重γ’计算土压力， 另外再计算水压力。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
1)单拱车站隧道
地 铁 与 轻 轨 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
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计 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)；
地 铁 与 轻
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
图4-8 莫斯科地铁三拱立柱式车站(尺寸单位：mm)
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
图4-8 圣彼得堡地铁三拱立柱式车站(尺寸单位：mm)
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
⒌换乘站的隧道衬砌结构形式
⑴换乘方式按结构分类： ①在两个或几个单独设置车站之间设置联络通 道等换乘设施； ②修建两条或多条线路使用的联合换乘站； ③在两个相交车站的局部，修建公共换乘结点。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计 1)地层压力 ⑴深埋岩石车站结构 在荷载结构模型中，主要承担由于岩石松动、 坍塌而产生的竖向和侧向主动土压力，仅仅是车 站隧道周围某一范围（天然拱或称承载拱）内岩 体的重量，与车站隧道埋深无直接关系。 ⑵土质车站结构 一般按照计算截面以上全部土柱重量计算；深 埋暗挖隧道或覆盖厚度大于（2.0D～2.5D）的砂 性土层中的暗挖隧道，其竖向均布土压力可按照 太沙基公式或普氏公式计算。侧压力按照主动、 被动或静止土压力公式计算。
地 铁 与 轻 轨
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)
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
⒊矿山法施工的车站结构形式
⑷验算衬砌结构沿纵向方向的应力和变形采用 地层位移法，即拟静力法； ⑸垂直地震荷载通常只在验算结构的抗浮能力 时才考虑； ⑹水平地震荷载可分为垂直和平行隧道纵轴两 个方向计算。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
5)其他荷载 ⑴车站上面的覆土荷载 ⑵施工阶段地表施工机具荷载 ⑶车站上方和破坏棱柱体内的设备和建筑物压力 ⑷内部人群荷载 ⑸内部设备荷载 ⑹地铁车辆荷载
图4-4 双拱立柱式车站实例
轨
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。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
图4-5 三拱立柱式车站实例
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）。
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。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
⑵拱形结构
地 铁 与 轻 轨 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。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
地面车辆荷载传递到地下结构上的侧压力，可 按下式计算：
p0 x = λa p0 z
(4-3)
式中：p0x——地面车辆轮压传递到计算深度Z处 的侧压力； p0z——地面车辆轮压传递到计算深度Z处 的竖向压力； λa——水平向侧压力系数。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
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4－7 基辅地铁三拱塔柱式车站
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
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。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
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
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
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
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
⒊地铁车站围护结构设计
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。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计 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； 与 轻 轨 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。
第四章 地铁与轻轨交通的结构设计
二﹑地铁车站的结构形式
地 铁 与 轻 轨
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)