地铁车站结构设计建筑铁路工程_建筑-铁路工程.pdf
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1、地铁车站结构设计 1/50 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,这涉与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
2、比较。车站位置确定后,进行选型,然后根据客流与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:地铁车站结构设计 2/50 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
3、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:土分层与土的钻孔柱状图如图 4.1: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
4、一个有切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 3/50 图 4.1 土分层与土的钻孔柱状图(单位,m)计算主动土压力:aaac 2 其中 a主动土压力 a主动土压力系数 沙土的容重 Z土层的深度 c 土的黏聚力 各层土
5、压力系数: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切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式
6、车站采用两层三跨地铁车站结构设计 4/50 1:41.0225452tga 2:33.0230452tga 3:31.0232452tga 4:26.0234452tga 5:22.0236452tga 各层土压力:a:02aaac b:1ab上=0.4113.2 6.5=35.2 kpa 2ab下0.33 13.2 6.5=28.3 kpa c:2ac上0.33(13.2 6.5+19.82.0)=41.4 kpa 3ac下0.31(13.2 6.5+19.82.0)=38.9 kpa d:3ad上0.31(13.2 6.5+19.82.0+26.79)=113.4 kpa 26.04ad下
7、(13.2 6.5+19.82.0+26.79)=95.1 kpa 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切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施
8、工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 5/50 e:26.04上e(13.2 6.5+19.82.0+26.79+26.51.2)=103.5 kpa 5ae下0.22(13.2 6.5+19.82.0+26.79+26.51.2)=87.6 kpa f:f0.22(13.2 6.5+19.8 2.0+26.7 9.0+26.5 1.2+2711.3)=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 c 的平均直如下:重要建筑
9、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切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地
10、铁车站结构设计 6/50 =42.23303.11272.15.2697.260.28.195.62.13iiihh kpa C=0 032303627345.26327.26308.19252.13iiihh 31.02452tgp 55.0p 25.32452tga 80.1a 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
11、图 5.1 所示: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切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设
12、计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 7/50 图 5.1 车站框架设计图(单位:mm)5.2 受力分析:顶板荷载计算 线荷载:20mm厚水泥沙浆面层:0.0220=0.4 KN/800mm钢筋混凝土板:0.825 =20 KN/20 mm厚沙浆抹灰:0.0217=0.34 KN/上部填土荷载(从地下 4m开始开挖):413.2 =52.8 KN/总荷载:73.54 KN/线恒荷载设计值(取 1m宽度):g=11.2 73.54=88.248 KN.m/m 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
13、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切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 8/50 地面活荷载:q=20 KN/地面活荷载设计值(取 1m宽度):q=201.4=28 KN.m/m 总
14、的线荷载:g+q=110.248+28=110.248 KN.m/m 中板荷载计算 恒载:20mm厚水泥沙浆面层:0.0220=0.4 KN/400mm钢筋混凝土板:0.425 =10 KN/20 mm厚沙浆抹灰:0.0217=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):11.4 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:重要建筑在使用方面车站供旅客乘降是旅客集
15、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切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 9/50 图 5
16、.2 车站框架受力简图(单位:m)等效简化荷载:85.3327.21463sq(KN.m/m)1.6921.69434q(KN.m/m)等效简化荷载受力分析如图 5.3 说示:图 5.3 车站框架等效简化后受力图(单位:m)六、横向框架内力计算: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切位置这涉与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
17、后进行选型然后根据客流与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 10/50 计算简图如图 6.1 所示:图 6.1 竖向均布荷载作用下的横向框架计算简图 第一层杆件计算 由于对称性,可取半结构进行计算,计算图如图 6.2 所示: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
18、的建筑物它是城市建筑艺术整体的一个有切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 11/50 图 6.2 站厅层半结构受力简图 mKNlqABBA/0.48326.7248.110121121221 22163.3248.1
19、103131lqBC=-483.0 m/mlqCB/5.2416121 5.0ADAB 94BEBA 2.0BC 注:铰支座传递系数为 1.0;固定端传递系数为 0.5,滑动支座传递系数为-1.0,假定材料均匀,线刚度与杆件成反比,u为分配系数。由力矩分配法计算结果如图 6.3: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切位置这涉与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因此确定车站的位置时必须详细
20、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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 12/50 图 6.3 站厅层半结构计算结果 第二层杆件计算 同取半结构进行分析计算如图 6.4: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
21、个有切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 13/50 图 6.4 站台层半结构受力计算简图 mmlqDEED/60.11826.727121121222 mmlqEH/60.11863.3273131222 mmlq
22、HE/30.596122 134EGEDEB eh=131 31DFDA 计算结果如图 6.5 所示:图 6.5 站台层半结构受力计算结果(单位:mkN)由站厅层和站台层受力图画弯矩图,竖向均布荷载作用下的横向框架弯矩图如图 6.6 所示: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切位置这涉与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
23、选型然后根据客流与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 14/50 图 6.6 竖向均布荷载作用下的横向框架弯矩图 6.6(单位:mkN)竖向均布荷载(土压力等效简化后)作用下的横向框架计算;同样的取半结构计算,计算简图如图 6.7 所示: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
24、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切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站厅层下层为站台层车站底板埋深采用明挖法施工用地下连续墙围护二设计依据地铁车站结构设计地铁设计规范地铁施工技术规范三地铁车站结构设计设计选用矩形框架结构设计为岛式车站采用两层三跨地铁车站结构设计 15/50 mmlqACCA/5.70585.33121121223 mmlqCE/4.26984.61.69121121224
25、 mmlqEC/8.5383124 5.0ABAC 25.0BA 31CECACD 2.0DADCDB 25.0BD 5.0BG 4.0DH 计算结果如图 6.8 所示: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切位置这涉与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与其特点确定车站规模平面位置车站车站全长宽度为上层为站
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