薛 磊

中鐵第四勘察設計院集團有限公司（430000）

1 平面簡化模型的不足之處

平面簡化模型的假定條件是建立在車站結(jié)構(gòu)中縱向各種條件是在不變化的情形下實現(xiàn)的，如地鐵車站的縱向尺寸無限大、縱向材料和幾何尺寸無差異、車站結(jié)構(gòu)的縱向荷載無變化，但現(xiàn)實的情況與這些假定條件都存在差異，中柱的縱向不連續(xù)性造成車站縱向結(jié)構(gòu)的剛度存在差異，從而產(chǎn)生的地基反力也存在一定的差異。按照假定的條件去計算地鐵結(jié)構(gòu)的縱向結(jié)構(gòu)內(nèi)力無法真實地反映出地鐵車站的真實受力情況?？傊罔F車站結(jié)構(gòu)設計的平面簡化模型中的假定條件在現(xiàn)實地鐵車站構(gòu)筑中無法成立，產(chǎn)生的計量結(jié)果存在偏差，會影響到建筑所需材料的預核算，造成一定時間成本和資金成本的浪費，影響到整個地鐵車站工程經(jīng)濟性能。

2 空間模型用于地鐵車站結(jié)構(gòu)設計的必要性

空間模型具有平面模型所不具備的直觀性，形成一種結(jié)構(gòu)遷移。為抵抗水土壓力、荷載（人或車輛荷載）壓力，地鐵車站結(jié)構(gòu)的頂板因所承受壓力的負荷大，邊墻多受主動土作用，頂梁和底梁的截面高度也很大，中間樓板受到的荷載壓力作用大，這些部分在構(gòu)筑時必須進行特殊的土層布置和設定科學的厚度?？臻g模型所具有的模擬能力能夠不同程度地將設置要求表現(xiàn)出來。荷載壓力的計算按照《地鐵設計規(guī)范》GB 50157—2003進行?？臻g模型的三維模擬能夠?qū)⒕唧w的情況展現(xiàn)出來。通過三維空間模型和平面模型的對比分析，建立兩者之間存在的對應性。根據(jù)模型驗證和沉降分析，三維空間模型和平面簡化模型兩者之間存在某種對應關系，對空間模型在地鐵車站結(jié)構(gòu)設計中具有必要性。

3 空間模型與平面簡化模型的對比分析

3.1 兩種模型底板受力對比分析

通過平面模型底板彎矩與空間模型的柱上或跨中板帶底板彎矩的對比分析發(fā)現(xiàn)，平面模型計算所得的底板最大正負彎矩值明顯超出了空間模型的彎矩值范圍，平面模型的計量大于空間模型，兩者之間存在較大的差異?？臻g模型彎矩值小的原因在于受到雙側(cè)的承載作用的影響，一定程度上對彎矩產(chǎn)生了削減作用。在中柱處由于受到應力作用的影響，柱上板帶處的最大負彎矩產(chǎn)生了變大趨勢，但達到峰值位置時，由于中柱高度極大結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了力的削弱作用，使此處的受力降低到與跨中板帶處梁上負彎矩趨于一致的水平。

3.2 兩種模型側(cè)墻受力對比分析

通過平面模型與空間模型側(cè)墻受力對比分析可以發(fā)現(xiàn)，空間模型的等效彎矩計算明顯小于平面模型的彎矩。主要控制原因在于：空間結(jié)構(gòu)的側(cè)墻和板連接處的截面高度的變化，使其受力發(fā)生了較大幅度的變化，與平面模型的彎矩值產(chǎn)生了一定的計量偏差。

3.3 兩種模型結(jié)構(gòu)受力沿縱向發(fā)生變化對比分析

平面簡化模型的假定條件即是縱向連續(xù)不變化，縱向不變化是平面模型假定的必然條件。實際上，地鐵車站結(jié)構(gòu)設計中，縱向結(jié)構(gòu)是存在變化的。實驗證明，空間模型受到中柱的影響，縱向具有非均勻性，致使截面受力沿著縱向結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。由于柱上板帶處受中柱所在截面的沉降會承受更大的地基反力，所以底板跨中最大正彎矩沿縱向發(fā)生變化。

4 結(jié)語

地鐵車站結(jié)構(gòu)設計按平面簡化模型進行計算不能夠精確地反映出結(jié)構(gòu)的受力狀況，計算由于各種因素存在計量偏差，會影響工程的經(jīng)濟性。采用三維空間模型用等效彎矩進行配筋計算的計量方法能夠滿足車站設計的實際受力狀況要求，極大地提升地鐵車站工程的可靠性和安全性。