趙　鍇

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司　 北京　102600）

石家莊地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算研究

趙鍇

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 北京102600）

以石家莊市城市軌道交通1號(hào)線一期工程西王站為例，運(yùn)用SAP2000有限元結(jié)構(gòu)分析程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算分析研究，通過(guò)對(duì)車站主體結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算分析，得出合理的結(jié)構(gòu)受力體系，保證地鐵車站的安全穩(wěn)定性。

地鐵車站 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)計(jì)算 施工方法

1　前言

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快以及城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，交通問(wèn)題日益嚴(yán)峻，這極大地促進(jìn)了地鐵工程建設(shè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。地鐵車站作為地鐵工程樞紐站點(diǎn)以及地面客流的集散點(diǎn)，起著聯(lián)系地面與地下的客運(yùn)功能，其安全穩(wěn)定性尤為重要的。本文以石家莊市軌道交通1號(hào)線一期工程起點(diǎn)站西王站為例，結(jié)合水文地質(zhì)資料通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2　工程概況

石家莊市軌道交通1號(hào)線一期工程全長(zhǎng)約23.9公里，西王站為本工程的起點(diǎn)站。西王站位于中山西路和長(zhǎng)興街丁字路口處，沿中山西路東西向布置。站位附近的中山西路地下管線較多。車站形式為地下雙層島式車站，車站總長(zhǎng)287m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度21.1m，盾構(gòu)端頭井段寬度24.8 m，西端配線段最大寬度27.2m。車站頂板覆土3.1m，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深17.19m，盾構(gòu)井段底板埋深18.64m。車站東端區(qū)間采用盾構(gòu)法施工；車站西端出入段線采用暗挖法施工，遠(yuǎn)期正線預(yù)留暗挖接口條件。

3　工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

本車站范圍內(nèi)土層自上而下依次主要為雜填土①1層、素填土①2層、黃土狀粉質(zhì)粘土②2層、黃土狀粉土②3層、黃土狀粉質(zhì)粘土③1層、黃土狀粉土③2層、粉質(zhì)粘土⑤1層及卵石⑥3層。車站底板位于粉質(zhì)粘土⑤1層中。

本次勘察鉆孔最大深度45m，在勘察深度范圍內(nèi)未能實(shí)測(cè)到地下水位，未來(lái)最高水位埋深為15.98m。

各巖土物理力學(xué)指標(biāo)值一覽表（見(jiàn)表1）。

表1　巖土物理力學(xué)指標(biāo)值一覽表

3　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本車站為兩層三跨框架結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工。主體結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土框架型式，由側(cè)墻、立柱、梁板組成結(jié)構(gòu)體系，頂板、中板承受豎向荷載，通過(guò)縱向主梁下的柱子和邊墻將荷載傳遞到底梁和底板。主要結(jié)構(gòu)尺寸的擬定是在滿足建筑限界和建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上、考慮施工誤差，測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形及后期沉降等因素，根據(jù)地質(zhì)和水文資料，車站埋深，結(jié)構(gòu)類型，施工方法等條件經(jīng)過(guò)計(jì)算確定（見(jiàn)表2）。

表2　車站主體結(jié)構(gòu)尺寸表

4　結(jié)構(gòu)計(jì)算分析研究

本車站為長(zhǎng)條形鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，縱向?yàn)檫B續(xù)多跨梁板結(jié)構(gòu)。沿車站縱向取單位長(zhǎng)度按底板支承在有限彈性地基上的平面框架進(jìn)行分析，并計(jì)入立柱和樓板的壓縮變形、斜托的影響，按地層與結(jié)構(gòu)共同受力模式進(jìn)行計(jì)算。

結(jié)構(gòu)計(jì)算運(yùn)用SAP2000有限元結(jié)構(gòu)分析程序，采用增量法。結(jié)構(gòu)按永久荷載、可變荷載及偶然荷載的各種組合，并根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，按最不利受力情況進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1　計(jì)算簡(jiǎn)圖

（1）內(nèi)力計(jì)算結(jié)果

圖2　標(biāo)準(zhǔn)段彎矩包絡(luò)圖（kN·m）

圖3　加寬段彎矩包絡(luò)圖（kN·m）

圖4　標(biāo)準(zhǔn)段軸力包絡(luò)圖（kN）

圖5　加寬段軸力包絡(luò)圖（kN）

圖6　標(biāo)準(zhǔn)段剪力包絡(luò)圖（kN）

圖7　加寬段剪力包絡(luò)圖（kN）

（2）內(nèi)力設(shè)計(jì)值及結(jié)構(gòu)配筋

表3　標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)力值及結(jié)構(gòu)配筋

5　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)力值，除按強(qiáng)度進(jìn)行截面配筋計(jì)算外，還須按最大裂縫寬度控制在迎土面不大于0.2mm，被土面不大于0.3mm的要求進(jìn)行驗(yàn)算，確定各截面的配筋。計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋除個(gè)別構(gòu)件截面由強(qiáng)度控制外，其余均由裂縫寬度控制；根據(jù)不同斷面采用不同結(jié)構(gòu)尺寸和鋼筋直徑，從而優(yōu)化各結(jié)構(gòu)部位配筋率控制在經(jīng)濟(jì)配筋率范圍內(nèi)，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理、更經(jīng)濟(jì)；本文所介紹的地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究，能夠應(yīng)用于工程實(shí)際，從而節(jié)省成本，提高設(shè)計(jì)效率。

表4　加寬段內(nèi)力值及結(jié)構(gòu)配筋

［1］混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)（第四版）：中國(guó)建筑工業(yè)出版社

［2］（GB50010-2010），《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［S］

［3］（GB50009-2012），《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》［S］

Research on Structural Design and Calculations of Shijiazhuang Subway Station

ZHAO Kai
（China Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co.， Ltd Beijing102600China）

Taking Xiwang subway station of Shijiazhuang track transportation Line 1 as an example， this paper utilizes SAP2000 finite element structure analysis procedure to carry on the structural design and the computation analysis research， and obtains a reasonable structure stress system through the simulation computation analysis of the station's main body structure， which guarantees the station's security and stability.

subway station structural design structure computations construction methods

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-1816（2016）03-0017-05

2016-06-18

趙鍇（1983-），男，漢，河北石家莊人，碩士，助理工程師，研究方向土木工程。