成都某地铁车站主体结构计算书结构设计说明.docx
一、工程概况XXX站为13m岛忒站a是嵯失X号线与X号细够乘ib标簸：22.1m,车站总长177m。为双柱双层三跨现浇钢筋混凝土矩形结构。车站顶面覆土深度为3.8m4.8m,平均覆土深度4.54m。车站勖结构采用1200mm的钻孔灌注桩，内衬墙与钻孔灌注桩之间设置柔性防水层， 属于重合墙结构。二、计算依据1、相关国家与地方规范、规程和规定：建筑结构荷期!范觞50009-2012）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）地铁设计规范）50157-2003）建筑抗震设计规范涮50011-2010）铁路工程抗震设计规范（GB50U1-2006） （2009年板）人民防空工程设计规范（GB 50225-95）铁路隧道设计规范（TB10003-2005）混凝±结构设计规范般 50010-2010）三、结构计算原则1）结构构件根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别进行承载能力的计算和稳 定性，变形及裂缝宽度验算；2）结构的安全等级为一级，构件的（结构）重要性系啜取；3）结构构件的裂缝控制等级为三级，即构件允许出现裂缝。裂缝宽度限值：迎水面不大于 0.2mm,其大于 0.3mm;4）结构按7度地震烈度进行抗震验算，并在结构设计时采用相应的构造措施，以提高结构 的整体抗震性能（构造措施采用三级框架结构抗震构造）；5）结构设计按六级人防的抗力标准进行验算，并在规定的设防位置采取相应的构造措施； 6）结国薄御情噂，当植副嘴彝眈时 飘自疆切于105;（飘贝谢Mt7）结构构件的设计应按承载力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合，并取各 自的最不利组合进行设计；8）结构设计应符合结构的实际工作（受力）条件，并反映结构与周围地层的相互作用。C 89 月二三1.9 9 vq) Cl z90909090C5 CS (3J ' .於36363636，f1.1.1.hr1.1.1.CM COSCJ I F下隔92-577/0；0/029*5.,、由3母制合 的公言云喧后""匚 7 7 T TWT15263厌7333k53AO飞F CSJ、0 k9(z I&N)i .»- 6p6v1 1 1S6S6坦7-4, Jr J.,sa 一7 7 7 "S656为-6-61噂匕7?73、。、5 6 55 - - -4% u RXJ T 二一二 kJ-4 ucq 71大理瞄蚊图也N)6.2.3计算结果及配筋分别取各个构件的不同工况的内力包络进行配筋计算，表中弯矩值为正常使用极限状态的弯 矩值，剪力及轴力均为承载能力极限状态的内力值，内力表及根据混凝土结构设(GB计规范 50010-2010)进行的配筋计算结果见下表。(根据以往的设计计算经验于设陡度为7度的地 下车站，地震荷载不起控制作用；对于6：级人防设防的地下车站，人防荷载不控制作用，控制 配筋设计的是施工阶段的强度和运营阶段的裂缝。)内力表及配筋-件称一 一构名结构部位结构 尺寸 (mm)弯矩(KN.m)剪力(KN)轴力 (kN) 配筋配筋率 (%)裂缝宽度(mm)备注基本 组合准永久 组合顶板跨中9006433990395 251500.380.103柱支座879547686 25150+ 221500.680.118侧墙支座498345667 251500.380.085中板跨中400583901340 201500.60.02支座155103105 221500.720.06底板跨中100067542801145 251500.340.093柱支座967608757 281500.340.156侧墙支座1108730971 28150 +0>251500.770.084侧墙负二层跨中700656435011570281500.630.217顶板支座554346361769 251500.50.043+0>25150底板支座91359810061199 25150 +0)281501.130.176注：1、表中配筋按照裂缝控制，；2、底板与侧墙外侧钢筋根据计算需要互相伸入参与对方受力;3、负二层侧墙按压弯构件计算裂缝宽度，考虑侧30%墙二轴力。6.3盾构井段横断面6.3.1 计算的钻孔资料计算采用钻孔M7Z2-SXSZ-001-lo相应土层的地质参数如下:地 层代号岩土名称天然 密度干密 度的压系数 土侧力努基床系数承载力 特征值垂直水平Ppd自KvKhfkg/cnrg/ciwMpa/mMpa/mkPa<1-2>杂填土1.9110<2-2>黏土1.971.90.52530160（硬塑）<2-3>粉质黏土1.951.940.432530160（硬塑）<2-4>粉土1.91.850.4268100（稍密）<3-4-2>粉细砂1.91.80.4810120（中密-密实）<3-5-2>中砂1.951.850.35912160（中密-空实）<3-8-1>卵石土2.120.34250350（稍密）<3-8-2>卵石土2.22.10.257180600仲密）<3-8-3>卵石土2.32.20.228190700（密实）泥岩20.433742200全风化<5-1-2>泥岩2.210.29110120300强风化<5-1-3>泥岩2.34185200500中风化<5-2-2>（粉砂泥质结 构）泥岩2.220.28112120300强风化<5-2-3>（粉砂泥质结 构）泥岩2.43188200500I I中风化I 1 I I I I I6.3.2 计算过程设计中考虑地震和人防等荷载偶然组合，并按照承载力极限状态和正常使用极限状态两种工 况验算结构在施工阶段和使用阶段的结构受力。1、车站标准段为双层三跨框架结构，结构顶板最大覆4.8m,结构使用期间的地下水位土取 取4.2m,现在分三种工况计算 全水位口兄(水位地下4.20m),。水位工况(水位底板以下)， 50%水位工况(水位是前两者之间)。附加荷载根据车站两边实际情况取值。2、荷载计算(1) 土层及其它参数的选取覆土重度、基床系数、设备荷载标准值、人群荷载标准值参照标准段取值。地面超载标准值：q=20kN/m2;侧墙：7kN/ m2(2)全水位工况水土压力按照地下水位的最高抗浮设防水位计算：结构顶板处土压力的标准值4.2+ ( -10 ) 0.6 20 4.2+ (20-10 ) 0.6 90.0KN /m 00结构顶板侧土压力标准值90 0.27 90 24.3KN /m0K结构底板处土压力标准值24.3 K (10) 16.18 24.3 0.27 (22 10) 16.18 75.8KN /m01结构顶板处水力的标准值 0.6 10 6.0KN /m结构底板处水压力标准值 (1618 0.6) 10 167.8KN /m(3) 0水位工况水土压力按照地下水位在底板以下计算：结构顶板处土压力的标准值° 4.8 20 4.8 96.0KN /m结构顶板侧土压力标准值0 96 0.27 96 26.0KN /mK结构底板处土压力标准值 26 K。 16.18 26 0.27 22 16.18 122.1KN /m结构顶板处水压力的标准值 OKN /m结构底板处水压力标准值 OKN /m(4)半水位工况水土压力按照地下水位的50%最高抗浮设防水位计算：结构顶板处土压力的标准值0 4.8 20 4.8 96.0KN /m结构顶板侧土压力标准值96 0.27 96 26.0KN /m结构底板处土压力标准值8.61 2626 K 7.6 K (10)0101距结构顶板以下7.6处水压力的标准值0.27 22 7.6 0.27 (22 10) 8.61 99.0KN /mOKN /m结构底板处水压力标准值8.61 1086.1KN /m3、荷载信息录公完成后通过对模型面及荷载“Q Z Cj JI cn39-1/ .57(URLCL-38-7,23n p5sg汨 IG斛豌！-2532,20184S7欣忠£7B7.W224 52-124,237.54.71勰垂即臬暴所即力图如下。，钺 2982-1S：-7142296CM用S至六%J222四57162S3IW4). 阳656272 一串谢贻琴唱(kN.m)9 OcC-7,41J.P7719Sq国J言R:疣维军用,光宓NS3 g 二，钺298294I r -j?-38-7.2354Ws-IS3239鹤8-IT) .87rn m岂笔W/-2617B-9)5S后J2-7142618皇4需耳；2,?rgryD1flO24,4).58,425262Z37XJ2i522 呼57iRr5W/1.24改一 W "Q162cn B 赠事侬善趣(kN.m)I I I I I I I : .：_L 一 一 _ J .52?：lrmirT52-iv rr Gj r5 6 72M国】-?3f.S?3LS2-23： 52-23 L&?I I-201.89?0L&93 U?0!，897J”5-3li.85-3IJ.0S-3H.05-3J4.05-3JI.05日5-20I.&9-23kS?-20 LB?-20LS9-2fl .S?-14网手-UM 二 25转烟抬转ci-恸4 &，43.32J5a 736L0559.6483 29人眼胎等趣(kN.m)第7;25"J017643-6S/?6龙 | 酎 ei23,2128028,222,78 2278 2, 78 之一2fe78AB隆功刘&N)企-E： 丫丁 丫了 。)o 一 - - * 4-pn将激-IW. H-H)2HM2-EE9圣9 £赤夕 氏9o;i g 7 H¥2MFIWT-恒于(Al暨m*»产33耳色 e-除小tia£53?7 0 e E9 、0 >O 9 ，。+7 CJ CJ Cj C| C£,#哪出舱SomhiiS例/加出«I II f II一!v.1 侬hOt卜注,R/妇.R人星瞄就图(kN)633计算结果及配筋分别取各个构件的不同工况的内力包络进行配筋计算，表中弯矩值为正常使用极限状态的弯 矩值，剪力及轴力均为承载能力极限状态的内力值，内力表及根据混凝土结构设(GB计规范 50010-2010)进行的配筋计算结果见下表。(根据以往的设计计算经验;1于设膜阂37度的地 下车站，地震荷载不起控制作用；对于6级人防设防的地下车站，人防荷载不控制作用，控制 配筋设计的是施工阶段的强度和运营阶段的裂缝。)内力表及配筋一件称-构名结构部位结构 尺寸 (mm)弯矩(KN.m)剪力(KN)轴力(kN) 配筋配筋率 (%)裂缝宽度(mm)备注基本组合准永久 组合顶板跨中900145992203120)281000.720.271柱支座15169748660>28100 十 221501.020.179侧墙支座1053136774 281000.720.015中板跨中4001268201502 221501.060.02支座409264166 221501.060.241底板跨中100097965501532 281500.430.188柱支座1438940980 28150十 281500.860.137侧墙支座188512471227 28150+ 281001.080.177侧墙负二层跨中900162096011141234 281000.720.253顶板支座487254281915 25150+ 281001.450.01底板支座184790013491445 281501.580.124+028100注：1、表中配筋按:照裂缝总制，；2：底板与侧墙外如钢筋/艮据计算需要先相伸入参与对方受力;3、负二层侧墙按压弯构件计算裂缝宽度，考虑侧30%墙二轴力。6.4主体外挂段断面计算6.4.1 计算的钻孔资料计算采用钻孔M7Z3-SXSZO3。相应土层的地质参数如下:地层 代号岩土名称天然 密度干密 度的压系数 土侧力数基床系数承载力 特征值垂直水平Ppd1KvKhfkg/cm?g/cm3Mpa/mMpa/mkPa<1-2>杂填土1.9110<2-2>黏土（硬塑）1.971.90.52530160<2-3>粉质黏土 （硬塑）1.951.940.432530160<2-4>粉土（稍密）1.91.850.4268100<3-4-2>粉细砂（中密-密实）1.91.80.4810120<3-5-2>中砂（中密-密实）1.951.850.35912160<3-8-1>卵石土 （稍空）2.120.34250350<3-8-2>卵石土 （中密）2.22.10.257180600<3-8-3>卵石土 （密实）2.32.20.228190700<5-1-1泥岩 全风化20.433742200<5-1-2>泥岩 强风化2.210.29110120300<5-1-3>泥岩 中风化2.34185200500<5-2-2>（粉砂泥质结 构）泥岩 强风化2.220.28112120300<5-2-3>（粉砂泥质结 构）泥岩 中风化2.431882005006.4.2 计算过程设计中考虑地震和人防等荷载偶然组合，并按照承载力极限状态和正常使用极限状态两种工 况验算结构在施工阶段和使用阶段的结构受力。1、车站主体外挂段为双层七跨框架结构，结构顶板最大覆4.8m,结构使用期间的地下土取 水位取4.2m,现在分三种工况计算全水位工况。(水位地下4.20m), 0水位工况(水位底板以下) 50%水位工况(水位是前两者之间)。附加荷载根据车站两边实际情况取值。2、荷载计算(1) 土层及其它参数的选取覆土重度：20KN /m 30结构所在土层加权平均侧压力系数：0.27K 2.4*0.42 5.1*0.25 7.67*0.22 015J7结构所在断面土层加权平均重度:22.0KN /m319*24 5.1*22 7.67*2315?17结构底面所在土层垂直基床系数:K 70Mpa /m V结构侧墙所在土层水平基床系数:叱 “ I、/,2.4*8 5.1*85 7.67*901K (K h)/ h 75.3Mpa /mhhi i i15.17地面超载标准值：q=20kN/m2;侧墙：7kN/ m2设备荷载标准值：q =8kN/m2; i人群荷载标准值：q=4kN/m2;2(2)全水位工况水土压力按照地下水位的最高抗浮设防水位计算：结构顶板处土压力的标准值4.2+ ( -10 ) 0.6 20 4.2+ (20-10 ) 0.6 90.0KN /m00结构顶板侧土压力标准值0 90 0.27 90 24.3KN /m主体结构底板处土压力标准值24.3 K (10) 15.17 24.3 0.27 (22 10) 15.17 73.5KN /m01主体外挂结构底板处土压力标准值24.3 K (10) 15.71 24.3 0.27 (22 10) 15.71 75.2KN /m01四、计算模型因车站主体是一个狭长的建筑物，纵向很长，横向相对尺寸较小。主体计算取延米结构，作 为平面应变问题来近似处理，考虑地层与结构的共同作用，采用荷载-结构模型平面杆系有限元 单元法。计算模型为支承在弹性地基上对称的平面框架结构，框架结构底板下用土弹簧模拟土体 抗力，车站结构考虑水平及竖向荷载。按荷载情况、施工方法，模拟开挖、回筑和使用阶段不同 的受力状况，按最不利内力进行计算中柱根据等效EA。原则换算墙厚。本站围护桩与主体结构之 间设置柔性防水层按重合墙考虑，即围护结构与内衬墙之间只传递径向压力而不传递切向剪力， SAP计算时，采用二力杆单元来模拟围护桩与内衬墙的这种作用。菊画面明第壑喳2-1-1所示。图2-1-1车站断面计算模型 五、荷载组合与分项系数5.1、荷载分类荷载类荷载名称荷载取值永久 荷载结构自重按实际重量覆土重土容重按1820kN/m3侧水、土压力施工阶段按主动侧土压力计算，使用阶段按静水浮力按地质资料提供的稳定水位计算设备重量设备区的载按8kPa计，当设备荷载大于8kPa辱本可 藤荷载 工荷载地面超载20kPa均匀活载地面超载引起的侧 向土压力按土压力侧向系数确定人群荷载公共区人群荷载按4kPa计地铁斗柄荷载及具 动力作用列车荷载按列车满载条件确定其他可 妾荷载温度变化影响施工荷载一般5LL荷盘按5kPa计，盾构施，荷载按75kPa>40kPa计，其余按相关规定执行偶然荷载地震荷载地震何载按7度地震基本烈度考虑人防荷载人防按成都市人防院工作联系单5.2、荷载组合根据建筑结构荷载规范(GB50009-2012)、建筑抗震设计规范人民防空地下室设计规结构顶板处水力的标准值 0.6 10 6.0KN /m主体结构底板处水压力标准值(15.17 0.6) 10 157.7KN /m主体外挂结构底板处水压力标准值(15.71 0.6) 10 163.1KN /m(3) 0水位工况水土压力按照地下水位在底板以下计算：结构顶板处土压力的标准值0 4.8 20 4.8 96.0KN /m结构顶板侧土压力标准值96 0.27 96 26.0KN /m0K主体结构底板处土压力标准值26 K 15.17 26 0.27 22 15.17 116.1KN /m 01主体外挂结构底板处土压力标准值26 K 15.71 26 0.27 22 15.71 119.3KN /m 01结构顶板处水压力的标准值OKN /m结构底板处水压力标准值OKN /m(4)半水位工况水土压力按照地下水位的50%最高抗浮设防水位计算：结构顶板处土压力的标准值0 4.8 20 4.8 96.0KN /m结构顶板侧土压力标准值° 96 627 96 26.0KN /m主体结构底板处土压力标准值26 K 7.6 K (10) 7.6 2601010.27 22 7.6 0.27 (22 10) 7.6 95.8KN /m主体外挂结构底板处土压力标准值26 K 7.6 K (10) 8.14 260101距结构顶板以下7.6处水压力的标准值主体结构底板处水压力标准值7.6主体外挂结构底板处水压力标准值0.27 22 7.6 0.27 (22 10) 8.14 97.5KN /m OKN /m1076 KN /m8.14 1081.4KN /m3、荷载信息录入完成后通过对模型附截面及荷载后，进行程序计算，算所得内力图如下。«N,2?grxP4DFBI刀2B9MII23M6.-II、,三 E 2p 对 -zW8P，哮血f ，值幺邓二：m声 l.tL4J?JlalJI a;yfe" jK I楣灸胎等(kN.m)QI事组劈趣(kN.m)10 6X-，!“"94"眄配如出”劭裁(kN)I2 11 TaHB小好钥 7/力nffFPJ五« s 二 Z9ss8J2?3 3 2 2 2A -.-6e9Gf?A00ss rb J 4 4rKr 71 Q/, J-)144 6I匚心,' 一， 1一 «»K1SKL，更-2.，一，一一，u二工3.，一yr 7 LU7> 0 2S 37 -1174 t 土兴屯84幕香历对二李桐芍FS 87 7修5?"2. IS, ， ， ,偷吨IJ35. B1.?2。281.2-6 770.19（ （ -H.26崎超贵喷大院S酒趣（kN.m）(kN)-7rrrr7比，4 T T 78.70，.S0加%-70；. S0浦'.图得年m 二二-71.3 * *力，.S37JJ.337 4 51-71.® 3 DTkT二 0z*B126。II -1311.72-I26>. II -1311.72-IZ6MI -1311.72-I26>. II -1311.72同用,第图济咨与”R « § 3q 二 J一' 2 " f二dI <w<vUco o as oTJl W co co «口?£那二二二F“.北二二二Kur 11 1 1侬，取-125i.58125,型月I国思舁S3 (S 3 cs IJ I )> 6d-|JI i.c-5 IJ I，的街3电生®作 E5T T '7甲W-134I.7S-137 >,67-IJ4I.7S-U7>.67-1341.75-JJ767-IJ4I.7S 137 067如打利士 S £耳制点£*； W 国巾；二一 n s s s " " s合理行明、V本f好灯,38r T TH雪中7T y T,序iw T TT T于区L”-Ml 1.17TS6 1 . 6682L92-Ml . 7-156 1.66M ,70-MH. )7-156 1.66-&?' .7D-M! ). 7 ISA 1.66田.7。品N 3 H曷考与导导SJ孚S与对$5宗旨 g a ' ,，, . ,. 事界力和历o e 5目电1冶出号w哥灯瞰1,7°sr 市4 点-IJ4 TM -134 用博 z>； q0D S33.28).26i.2B-IJ7.4?612-J371.4：S3 0 Q * *C9 C9 9 r丹彳L 8? Uco «3 mg.四二二二 Mh.的* * 1 -141).09-Ml).D9-Ml).g，裂睇案9 I票S 氤二， 号 刍T割 工二， 1 个sp,a).就曲也 锣 m-'l-lT-i子伊6.47 二二 W . * * -WI.47 -831 .47 -W .47 -&Ji .SSrH755 人湿瞄曲翦（kN）6.4.3 计算结果及配筋分别取各个构件的不同工况的内力包络进行配筋计算，表中弯矩值为正常使用极限状态的弯 矩值，剪力及轴力均为承载能力极限状态的内力值，内力表及根据混凝土结构设（GB计规范 50010-2010）进行的配筋计算结果见下表。（根据以往的设计计算经验于设凝展为7度的地 下车站，地施载不起控制作用；对于6级人防设防的地下车站，人防荷载不控制作用，控制 配筋设计的是施工阶段的强度和运营阶段的裂缝。）内力表及配筋构件 名称结构部位结构 尺寸 (mm)篁矩(KN.m)列力 (KN)轴力 (kN) 配筋配筋率 (%)裂缝宽度(mm)备注基本 组合准永久 组合顶板跨中90055434104560281500.480.069柱支座934580738 25150 十 221500.690.084侧墙支座506325826 251500.390.073中板跨中400654401290 201500.60.025支座176118212 221500.720.02底板跨中100057636401368 251500.340.073柱支座1011629965 281500.430.173侧墙支座11287381161(D28150+<D251500.770.084侧墙负二层跨中70068445601331 281500.630.222顶板支座6754284299500)25150 + 251501.00.095底板支座93460611781393 25150 +0251501.00.176注：1、表中配筋按照裂缝控制，；2、底板与侧墙外侧钢筋根据计算需要互相伸入参与对方受力;3、负二层侧墙按压弯构件计算裂缝宽度，考虑侧30%墙二轴力。6.4.4 主体夕堆段施工阶段验算车站主体外挂两层设备用房，外挂设备用房施工前，此段未形成封闭的框架，现简算施工阶 段主体结构的强度。考虑到施工阶段降水作用，车站不考虑水的荷载及浮力作用。荷载工况与主体外挂段。水位工况相同。计算结果如下:於 138r J书 I2Q2为 I5尊5尊怨空；44-ME 139. 1313/主体夕堆段虹阶段基本组合弯矩图12 需 12*1214 咽 14 MM门旺】2欧12号】2卢】氐拈1人p 15段出16lnJSSlStlSFlSHtfi-主体外挂段施工阶段基本组合剪力图166bSg J 56SJ33* I通匠KF1654. BjJbiJB.J：170617gJ7(!gJ6gJ6建53K14丈J点4段M采1侬1府57区侬312貂12812拓12K59K14町4筋13氯J3茶曲136氏33p 999y9999999999g99I I I I I I I I I I i I I I I主体夕堆段施工阶段基本组合轴力图1、顶板验算顶板却篁聂文直为916 KN.m,栏吱殴臂款值1056 KN.m1.1基本资料1工程名称：工程一2 混凝土强度等级 C35, fuk = 35N/mm2, f = 16.72N/mm2, f = 1.575N/mm23 钢筋材料性能：f = 360N/mm2, E = 200000N/mm2'4 弯矩设计值M =' 916kN-m'51.212341.1123451.212341.1123451.21842.5mm矩形截面，截面尺寸bxh = 1000x900mm, h（）=正截面受蛮配筋计算相对界限受压区高度W = &/+ f / （E；8u）=0.8/ 1 +360/（200000*0.0033） = 0.518单筋矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件受压区高度x按下式计算:x = h()- h(2 - 2-M / (af；b)o.5=842.5-8425-2*916000000/(1 * 16.72* 1 OOO)o.5=67.8mm < <h。= 0.518*842.5 = 436mmA = a-f-b.x / f = l*16.72*1000*67.8/360 = 3147mm2 s1 cy相对受压区高度自=X / h° = 67.8/842.5 = 0.080 < 0.518配筋率 p = A / (b-h) = 3147/(1000*842.5) = 0.37%最小配筋率 pj = Max 0.20%, 0.45f/f = Max 0.20%, 0.20% = 0.20%A . = b-h-p , = 1800mm2 c* min顶板该处配筋为 28 150=6.7 28=4126 mm2> 3147mm2L575N/mm2工程名称：工程一混凝土强度等级 C35, f l = 35N/mm2, f = 16.72N/mm2, cu,kc钢筋材料性能：f = 360N/mm2, E = 200000N/mm2 y、弯矩设计值M = 1056kN-m矩形截而，截面尺寸 bxh = 1000x900mm, h()= 842.5mm正截面受弯配筋计算相对界限受压区高度= P. / 1 + f / (E；cii)=0.8/1+360/(200000*0.0033) = 0.518 单筋矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件受压区高度x按下式计算:x = h - h(p - 2.M / (a；f-b)o.5=842.5-8425-2* 1056000000/(1 * 16.72* 1000)。.
