对地铁车站合理结构形式选择的三维结构分析
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图 5 横断面节点编号图
3 3 计算结果 3 3 1 整体变形图及应力云图
1) 结构整体变形图( 见图 6) 。 2) 结构整体应力云图( 见图 7) 。
图 7 结构整体应力云图
3 3 2 断面数据( 见表 2)
表 2 断面计算结果
轴力 kN
弯矩 ( kN∀m) 有中板 无中板
Байду номын сангаас
节点
编号 有中板 无中板 有中板 无中板 安全 控制 安全 控制 系数 标准 系数 标准
修回日期: 2007- 02- 06
( 责任审编 白敏华)
3 4 结果分析 1) 连续墙 在断面处, 对连续墙来说, 无中板结构比有中板结
构安全系数降低, 在受拉区无中板轴向拉力比有中板 时增大, 从整个连续墙结构受力情况看, 有中板时比无
2007 年第 5 期
对地铁车站合理结构形式选择的三维结构分析
33
图 8 断面 1 轴力 图( 单位: kN)
图 9 断面 1 弯矩图( 单位: kN∀m)
19 - 677 8 - 812 5 78 3 89 6 14 2 压 12 0 压 边墙
44 - 9 336 1- 8 407 2 900 6 356 9 1 3 压 1 9 压 柱
23 1 031 2 861 8 1 000 0 997 8
顶板
25 - 680 0 - 742 3 - 968 3 - 972 0 0 5 拉 0 5 拉 顶板
May, 2007
图 3 网 格划分图
3 计算结果及分析
3 1 断面的选取 由于本次计算结构模型对称、荷载对称, 故本次计
算结果的提取在纵向选择了一个较为典型的断面进行 数据的提取, 此断面的特点是, 横截面没有中板但有柱 子。横断面图见图 4。
图 6 结构整体变形图
图 4 横断面图
3 2 断面的编号 由于实际网格单元划分的很细, 所以不可能对每
目前, 不少地下车站采用中庭形式, 即中板、顶板 开大孔, 这样可使站厅层与站 台层衔接更好, 通透更 好。中庭式地下车站空间计算方法研究及结构形式的 选择是目前设计和施工中 急需解决的技术 问题。为 此, 对中庭式地下车站的计算方法、结构形式的选择进 行研究, 并提出结构设计的建议, 为今后的类似工程提 供参考。
4 结语
通过对某中庭地铁车站的三维结构分析, 说明此 种类型的结构特点。从总体上来说, 有中板要比无中 板效果好; 而在立柱上, 无中板比有中板有利, 但优越 性并不显著。可以得出, 在同类型地铁车站结构中, 应 设置中板, 中板对立柱的影响并没有想象中的大, 或者 可以说无中板对立柱的改善作用相对有中板的情况并 不明显。
用, 而位于柱与边墙之间的部位受压力作用, 最小安全 系数位于此跨的中间第 33 节点及跨中的 37 节点处, 分别为 0 5( 有中板) 和 0 4( 无中板) 。从整个底板的 受力情况看, 有中板时比无中板时受力更有利。
6) 柱子 位于柱下部的第 44 节点处为最不利位置, 最小安 全系数分别为 1 3( 有中板) 和 1 9( 无中板) , 从控制最 不利位置来看, 无中板时比有中板时受力更有利, 但从 其它部位来看, 无中板结构的效果并不明显。
位置
1
53 0 102 3 35 1 26 7
连续墙
6 - 1 364 2- 1 672 6 - 186 3 - 234 8 9 8 压 7 9 压 连续墙
13 - 90 7 - 98 0 1 3 0 5 143 5 压 136 0 压 边墙
18 - 271 5 - 360 5 - 3 6 2 8 48 1 压 36 7 压 边墙
个单元的数据都给予提取, 只对连续墙、边墙、板、柱的 主要点进行数据的提取, 以便分析。三个截面在每个 截面上的提取点都是一样的, 具体位置 见图 5。此处 节点编号并非实际网格模型里的节点编号, 此处节点 编号的作用是为了标明各断面提取数据的点在断面上 的位置, 也是为了跟下面数据表可以得到对应。
1) 车站采用现浇式钢筋混凝土框架结构, 为地下 二层。
2) 主体框架结构按作用在弹性地基上的等代闭合 框架结构进行计算, 其地层的作用模拟为一系列弹簧, 计算采用 ANSYSE 有限元程序软件, 结构计算按永久 荷载、可变荷载、和偶然荷载的基本组合工况进行。荷 载组合根据 建筑结构荷载规范 ( GB50009 ! 2001) 的 规定及可能出现的最不利情况加以确定。结构重要性 系数取 1 1, 见表 1。
27 - 336 7
- 160 5
21 拉
中板
29 446 4
30 0
25 2 压
中板
33 - 1 592 5- 1 780 3- 1 694 3- 1 932 8 0 5 拉 0 4 拉 底板
37 - 1 681 7- 1 759 9 1 886 2 1 962 5 0 5 拉 0 4 拉 底板
3 3 3 断面的轴力图和弯矩图 1) 断面的轴力图( 见图 8) 。 2) 断面的弯矩图( 见图 9) 。
中板时受力情况更有利。 2) 边墙 在边墙的上部的 13、18、19 节点处, 受轴向压力作
用, 且三处的安全系数很高( 见表 2) 。但其它部位则 受拉力作用, 无中板时轴力和弯矩都比有中板时有所 增大, 结合安全系数( 见表 2) , 从整个边墙结构来看, 有中板时比无中板受力更有利。
3) 顶板 在顶板与边墙和柱的交节点处 ( 23 节点) 受轴向 拉力作用, 其它部位为受压构构件, 安全系数都较低, 最小为位于两柱间的跨中部位的第 25 节点处, 安全系 数为 0 5( 有中板) 和 0 5( 无中板) 。从整个顶板结构 受力情况看, 无中板受力情况比有中板时并无显著改 善。 4) 中板 在中板与柱的交点处( 第 29 节点) , 受轴向拉力作 用, 其它部位受轴向压力作用。在受压区, 最小安全系 数为 2 1, 处于柱与边墙间的第 27 节点处。 5) 底板 底板上位于两柱之间的中跨部位为受轴向拉力作
根据本站工程地质和水文地质的特点, 考虑使用 阶段水浮力按 100 % 进行计算分析; 荷载按结构最不 利受力情况进行组合( 见图 1) 。
图 1 主体结构计算图式
2 计算说明
2 1 建模 如图 2 所示。计算分有中板和无中板两种结构形
式, 为便于比较两种不同情况, 将两种形式列在一起来 进行分析比较。主体结构用 solid45 三维实体单元, 底 板与基础土层的作用采用只受压力的杆单元 link10 模 拟。三维实体模型见图 2。
自重 荷载
表 1 荷载基本组合系数表
覆土 侧向水
可 变 地震
水浮力
荷载 土压力
荷 载 作用
人防 作用
1 35 1 35 1 35
1 35 1 40 0 00 0 00
图 2 计算模型
32
铁道建筑
2 2 网格划分 划分有 限 元网 格后 见图 3, 共 有54 902 个节 点,
36 886个单元。
1 工程概况
根据目前常见的地铁车站平面布置和使用功能及 施工方法要求, 针对某车站采用地下二层三跨现浇钢 筋混凝土矩形框架结构进行研究。 1 1 主体结构主要尺寸的拟定
主体结构主要尺寸有: 车站顶 板厚 800 mm, 车站 中板厚为 600 mm, 车站底板厚为 900 mm, 内衬墙厚度 为 600 mm, 且与连续续形成叠合结构。 1 2 主体结构计算图式与荷载
铁 道建筑
2007 年第 5 期
Railway Engineering
31
文章编号: 1003 1995( 2007) 05 0031 03
对地铁车站合理结构形式选择的三维结构分析
王玉锁, 王明年
( 西南 交通大学 土木工程学院, 成都 610031)
摘要: 以某典型中庭式地铁车站为研究对象, 对地下车站的计算方法、结构形式的选择进行有针对性的 研究, 其研究成果直接为工程服务, 并为今后中庭式地下车站的修建提供参考数据。 关键词: 地铁 车站 结构计算 中图分类号: TU921 文献标识码: B
3 3 计算结果 3 3 1 整体变形图及应力云图
1) 结构整体变形图( 见图 6) 。 2) 结构整体应力云图( 见图 7) 。
图 7 结构整体应力云图
3 3 2 断面数据( 见表 2)
表 2 断面计算结果
轴力 kN
弯矩 ( kN∀m) 有中板 无中板
Байду номын сангаас
节点
编号 有中板 无中板 有中板 无中板 安全 控制 安全 控制 系数 标准 系数 标准
修回日期: 2007- 02- 06
( 责任审编 白敏华)
3 4 结果分析 1) 连续墙 在断面处, 对连续墙来说, 无中板结构比有中板结
构安全系数降低, 在受拉区无中板轴向拉力比有中板 时增大, 从整个连续墙结构受力情况看, 有中板时比无
2007 年第 5 期
对地铁车站合理结构形式选择的三维结构分析
33
图 8 断面 1 轴力 图( 单位: kN)
图 9 断面 1 弯矩图( 单位: kN∀m)
19 - 677 8 - 812 5 78 3 89 6 14 2 压 12 0 压 边墙
44 - 9 336 1- 8 407 2 900 6 356 9 1 3 压 1 9 压 柱
23 1 031 2 861 8 1 000 0 997 8
顶板
25 - 680 0 - 742 3 - 968 3 - 972 0 0 5 拉 0 5 拉 顶板
May, 2007
图 3 网 格划分图
3 计算结果及分析
3 1 断面的选取 由于本次计算结构模型对称、荷载对称, 故本次计
算结果的提取在纵向选择了一个较为典型的断面进行 数据的提取, 此断面的特点是, 横截面没有中板但有柱 子。横断面图见图 4。
图 6 结构整体变形图
图 4 横断面图
3 2 断面的编号 由于实际网格单元划分的很细, 所以不可能对每
目前, 不少地下车站采用中庭形式, 即中板、顶板 开大孔, 这样可使站厅层与站 台层衔接更好, 通透更 好。中庭式地下车站空间计算方法研究及结构形式的 选择是目前设计和施工中 急需解决的技术 问题。为 此, 对中庭式地下车站的计算方法、结构形式的选择进 行研究, 并提出结构设计的建议, 为今后的类似工程提 供参考。
4 结语
通过对某中庭地铁车站的三维结构分析, 说明此 种类型的结构特点。从总体上来说, 有中板要比无中 板效果好; 而在立柱上, 无中板比有中板有利, 但优越 性并不显著。可以得出, 在同类型地铁车站结构中, 应 设置中板, 中板对立柱的影响并没有想象中的大, 或者 可以说无中板对立柱的改善作用相对有中板的情况并 不明显。
用, 而位于柱与边墙之间的部位受压力作用, 最小安全 系数位于此跨的中间第 33 节点及跨中的 37 节点处, 分别为 0 5( 有中板) 和 0 4( 无中板) 。从整个底板的 受力情况看, 有中板时比无中板时受力更有利。
6) 柱子 位于柱下部的第 44 节点处为最不利位置, 最小安 全系数分别为 1 3( 有中板) 和 1 9( 无中板) , 从控制最 不利位置来看, 无中板时比有中板时受力更有利, 但从 其它部位来看, 无中板结构的效果并不明显。
位置
1
53 0 102 3 35 1 26 7
连续墙
6 - 1 364 2- 1 672 6 - 186 3 - 234 8 9 8 压 7 9 压 连续墙
13 - 90 7 - 98 0 1 3 0 5 143 5 压 136 0 压 边墙
18 - 271 5 - 360 5 - 3 6 2 8 48 1 压 36 7 压 边墙
个单元的数据都给予提取, 只对连续墙、边墙、板、柱的 主要点进行数据的提取, 以便分析。三个截面在每个 截面上的提取点都是一样的, 具体位置 见图 5。此处 节点编号并非实际网格模型里的节点编号, 此处节点 编号的作用是为了标明各断面提取数据的点在断面上 的位置, 也是为了跟下面数据表可以得到对应。
1) 车站采用现浇式钢筋混凝土框架结构, 为地下 二层。
2) 主体框架结构按作用在弹性地基上的等代闭合 框架结构进行计算, 其地层的作用模拟为一系列弹簧, 计算采用 ANSYSE 有限元程序软件, 结构计算按永久 荷载、可变荷载、和偶然荷载的基本组合工况进行。荷 载组合根据 建筑结构荷载规范 ( GB50009 ! 2001) 的 规定及可能出现的最不利情况加以确定。结构重要性 系数取 1 1, 见表 1。
27 - 336 7
- 160 5
21 拉
中板
29 446 4
30 0
25 2 压
中板
33 - 1 592 5- 1 780 3- 1 694 3- 1 932 8 0 5 拉 0 4 拉 底板
37 - 1 681 7- 1 759 9 1 886 2 1 962 5 0 5 拉 0 4 拉 底板
3 3 3 断面的轴力图和弯矩图 1) 断面的轴力图( 见图 8) 。 2) 断面的弯矩图( 见图 9) 。
中板时受力情况更有利。 2) 边墙 在边墙的上部的 13、18、19 节点处, 受轴向压力作
用, 且三处的安全系数很高( 见表 2) 。但其它部位则 受拉力作用, 无中板时轴力和弯矩都比有中板时有所 增大, 结合安全系数( 见表 2) , 从整个边墙结构来看, 有中板时比无中板受力更有利。
3) 顶板 在顶板与边墙和柱的交节点处 ( 23 节点) 受轴向 拉力作用, 其它部位为受压构构件, 安全系数都较低, 最小为位于两柱间的跨中部位的第 25 节点处, 安全系 数为 0 5( 有中板) 和 0 5( 无中板) 。从整个顶板结构 受力情况看, 无中板受力情况比有中板时并无显著改 善。 4) 中板 在中板与柱的交点处( 第 29 节点) , 受轴向拉力作 用, 其它部位受轴向压力作用。在受压区, 最小安全系 数为 2 1, 处于柱与边墙间的第 27 节点处。 5) 底板 底板上位于两柱之间的中跨部位为受轴向拉力作
根据本站工程地质和水文地质的特点, 考虑使用 阶段水浮力按 100 % 进行计算分析; 荷载按结构最不 利受力情况进行组合( 见图 1) 。
图 1 主体结构计算图式
2 计算说明
2 1 建模 如图 2 所示。计算分有中板和无中板两种结构形
式, 为便于比较两种不同情况, 将两种形式列在一起来 进行分析比较。主体结构用 solid45 三维实体单元, 底 板与基础土层的作用采用只受压力的杆单元 link10 模 拟。三维实体模型见图 2。
自重 荷载
表 1 荷载基本组合系数表
覆土 侧向水
可 变 地震
水浮力
荷载 土压力
荷 载 作用
人防 作用
1 35 1 35 1 35
1 35 1 40 0 00 0 00
图 2 计算模型
32
铁道建筑
2 2 网格划分 划分有 限 元网 格后 见图 3, 共 有54 902 个节 点,
36 886个单元。
1 工程概况
根据目前常见的地铁车站平面布置和使用功能及 施工方法要求, 针对某车站采用地下二层三跨现浇钢 筋混凝土矩形框架结构进行研究。 1 1 主体结构主要尺寸的拟定
主体结构主要尺寸有: 车站顶 板厚 800 mm, 车站 中板厚为 600 mm, 车站底板厚为 900 mm, 内衬墙厚度 为 600 mm, 且与连续续形成叠合结构。 1 2 主体结构计算图式与荷载
铁 道建筑
2007 年第 5 期
Railway Engineering
31
文章编号: 1003 1995( 2007) 05 0031 03
对地铁车站合理结构形式选择的三维结构分析
王玉锁, 王明年
( 西南 交通大学 土木工程学院, 成都 610031)
摘要: 以某典型中庭式地铁车站为研究对象, 对地下车站的计算方法、结构形式的选择进行有针对性的 研究, 其研究成果直接为工程服务, 并为今后中庭式地下车站的修建提供参考数据。 关键词: 地铁 车站 结构计算 中图分类号: TU921 文献标识码: B