地铁车站矩形框架结构的配筋设计

谢子洋

摘要：地铁是解决城市交通问题的主要工具和手段之一。随着经济的飞速发展和城市化的进度加快，我国目前有20多个城市正在修建地铁。随着物质文化水平的提高，人们对交通环境提出了更高的要求，地铁车站向多功能方向发展，设施日趋完善，自动售检票系统、电力临近系统、环控系统、自动灭火系统等现代化设施，对车站建筑设计提出了更高的要求，使地铁车站向现代化和高科技方向发展。在地铁车站结构的设计和建造中，绝大部分使用了钢筋混凝土材料，怎样才能使钢筋用量少又能满足使用需要，一直是设计人员注重的问题。文章简要介绍了结构的配筋计算问题。

关键词：地铁车站；配筋

地铁车站一般采用明挖法施工，结构为矩形框架结构。结构尺寸、车站埋深、地下水位、中柱截面的横向（即垂直于车站纵向）尺寸，纵向间距等要素均是设计必须考虑的。

1配筋准备

借助anysis、sap等计算软件建模分析结构的受力，计算出标准组合断面结构内力（包括顶板上缘、顶板下缘、中板上缘、中板下缘、底板上缘、底板下缘、负一层侧墙迎土面、负一层侧墙背土面、负二层侧墙迎土面、负二层侧墙背土面、中柱）。

2配筋内容

侧墙配筋 偏心受压构件配筋计算

顶、中、底板配筋

柱子配筋 轴心受压构件配筋计算

纵梁配筋 受弯构件配筋计算

均需进行斜截面配筋计算

3配筋约定

①非对称配筋，受力筋用HRB400，箍筋HRB335；②中柱混凝土C40，其余C30；③偏心受压不考虑二阶效应；④保护层厚度：迎土侧50mm，背土侧40mm；⑤裂缝宽度要求：迎土侧0.2mm，背土侧0.3mm。

4偏心受压构件配筋计算过程：

4.1判断大小偏心

ei>0.3h0大偏心受压构件

ei≤0.3h0小偏心受压构件

ei=e0+eaea=max(20mm,h)e0=

h0为截面有效高度

4.2如果为大偏心受压构件

基本计算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

矩形应力图的受压区高度x可取截面应变保持平面的假定所确定的中和轴高度乘以系数β1。当混凝土强度等级不超过C50时，β1取为0.80，当混凝土强度等级为C80时，β1取为0.74，其间按线性内插法确定。

矩形应力图的应力值可由混凝土轴心抗压强度设计值fc乘以系数α1确定。当混凝土强度等级不超过C50时，α1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94，其间按线性内插法确定。

为了使总钢筋面积最小，应充分发挥混凝土的强度，所以取：

x=xb=εbh0

将x代入可求得A′s，As

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

两者均满足最小配筋率的要求

ρmin=max(0.2%，45%)

4.3如果为小偏心受压构件

基本计算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-σsAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

对受压区纵向钢筋A′s取矩

Ne′=α1 fcbx(-a′s )+σsAs(h0-a′s)

4.4矩形截面非对称配筋的小偏心受压构件

当N>fcbh时，按下列公式验算：

Ne′≤ fcbh(h′0-)+f ′yAs(h′0-as)

e′=-a′-(e0-ea)

式中：e′—轴向压力作用点至受压区纵向钢筋和预应力钢筋的合力点的距离；

h′0—纵向受压钢筋合力点至截面远边的距离。

如果验算未通过，则应重新调整配筋。

5轴心受压构件配筋计算过程

基本计算公式

N≤0.9φ(fc A+f ′yA′s)

式中：N—轴向压力设计值；

φ—钢筋混凝土构件的稳定系数；

fc—混凝土轴心受压强度设计值，按规范采用；

A—构件截面积；

A′s—全部纵向钢筋的截面面积。

6截面配筋计算过程

6.1校核截面尺寸是够满足要求

当hw/b≤4时V≤0.25βc fcbh0

当hw/b≥6时V≤0.2βc fcbh0

当4

βc—混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取βc=1.0；

当混凝土等级为C80时，取βc=0.8；其间按线性内插法确定；

hw—截面的腹板高度：矩形截面，取有效高度：T型截面，取有效高度减去翼缘高度；I形截面，取腹板净高。

若不满足应加大混凝土尺寸，或提高钢筋强度等级。

6.2确定是否需要按计算配置腹筋

V≤ftbh0+0.07N

式中λ—偏心受压构件计算截面的剪跨比，取为M/(Vh0)；

若满足上式，则说明可不进行箍筋承载力计算，可直接按照规范第9.3.3条规定配置箍筋。

7受弯构件配筋计算过程

M≤α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

混凝土受压区高度应按下式确定：

α1 fcbx= fyAs- f ′yA′s

8正常使用状态下的裂缝宽度验算

wmax=αcrψ(1.9CS+0.08)，满足规范规定才可以认为设计合格。

9总结

钢筋混凝土材料在现代化建设中扮演者越来越重要的较色，用量也越来越大，结构设计的合理不仅能满足强度的需要，而且可以大幅度的节约成本，以获得最大的利益。配筋工作是繁琐的，涉及到每一个板、墙和柱。需要设计者有很强的耐心。

参考文献

[1] 铁道第二勘察设计院.地铁工程设计指南[M].中国铁道出版社,2002年6月第1版.

[2] 傅鹤林,董辉,邓宗伟.地铁安全施工技术手册[M].人民交通出版社,2012年11月.

[3] 周晓军,周佳媚.城市地下铁道与轨道交通[M].西南交大出版社,2008年5月第1版.

摘要：地铁是解决城市交通问题的主要工具和手段之一。随着经济的飞速发展和城市化的进度加快，我国目前有20多个城市正在修建地铁。随着物质文化水平的提高，人们对交通环境提出了更高的要求，地铁车站向多功能方向发展，设施日趋完善，自动售检票系统、电力临近系统、环控系统、自动灭火系统等现代化设施，对车站建筑设计提出了更高的要求，使地铁车站向现代化和高科技方向发展。在地铁车站结构的设计和建造中，绝大部分使用了钢筋混凝土材料，怎样才能使钢筋用量少又能满足使用需要，一直是设计人员注重的问题。文章简要介绍了结构的配筋计算问题。

关键词：地铁车站；配筋

地铁车站一般采用明挖法施工，结构为矩形框架结构。结构尺寸、车站埋深、地下水位、中柱截面的横向（即垂直于车站纵向）尺寸，纵向间距等要素均是设计必须考虑的。

1配筋准备

借助anysis、sap等计算软件建模分析结构的受力，计算出标准组合断面结构内力（包括顶板上缘、顶板下缘、中板上缘、中板下缘、底板上缘、底板下缘、负一层侧墙迎土面、负一层侧墙背土面、负二层侧墙迎土面、负二层侧墙背土面、中柱）。

2配筋内容

侧墙配筋 偏心受压构件配筋计算

顶、中、底板配筋

柱子配筋 轴心受压构件配筋计算

纵梁配筋 受弯构件配筋计算

均需进行斜截面配筋计算

3配筋约定

①非对称配筋，受力筋用HRB400，箍筋HRB335；②中柱混凝土C40，其余C30；③偏心受压不考虑二阶效应；④保护层厚度：迎土侧50mm，背土侧40mm；⑤裂缝宽度要求：迎土侧0.2mm，背土侧0.3mm。

4偏心受压构件配筋计算过程：

4.1判断大小偏心

ei>0.3h0大偏心受压构件

ei≤0.3h0小偏心受压构件

ei=e0+eaea=max(20mm,h)e0=

h0为截面有效高度

4.2如果为大偏心受压构件

基本计算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

矩形应力图的受压区高度x可取截面应变保持平面的假定所确定的中和轴高度乘以系数β1。当混凝土强度等级不超过C50时，β1取为0.80，当混凝土强度等级为C80时，β1取为0.74，其间按线性内插法确定。

矩形应力图的应力值可由混凝土轴心抗压强度设计值fc乘以系数α1确定。当混凝土强度等级不超过C50时，α1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94，其间按线性内插法确定。

为了使总钢筋面积最小，应充分发挥混凝土的强度，所以取：

x=xb=εbh0

将x代入可求得A′s，As

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

两者均满足最小配筋率的要求

ρmin=max(0.2%，45%)

4.3如果为小偏心受压构件

基本计算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-σsAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

对受压区纵向钢筋A′s取矩

Ne′=α1 fcbx(-a′s )+σsAs(h0-a′s)

4.4矩形截面非对称配筋的小偏心受压构件

当N>fcbh时，按下列公式验算：

Ne′≤ fcbh(h′0-)+f ′yAs(h′0-as)

e′=-a′-(e0-ea)

式中：e′—轴向压力作用点至受压区纵向钢筋和预应力钢筋的合力点的距离；

h′0—纵向受压钢筋合力点至截面远边的距离。

如果验算未通过，则应重新调整配筋。

5轴心受压构件配筋计算过程

基本计算公式

N≤0.9φ(fc A+f ′yA′s)

式中：N—轴向压力设计值；

φ—钢筋混凝土构件的稳定系数；

fc—混凝土轴心受压强度设计值，按规范采用；

A—构件截面积；

A′s—全部纵向钢筋的截面面积。

6截面配筋计算过程

6.1校核截面尺寸是够满足要求

当hw/b≤4时V≤0.25βc fcbh0

当hw/b≥6时V≤0.2βc fcbh0

当4

βc—混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取βc=1.0；

当混凝土等级为C80时，取βc=0.8；其间按线性内插法确定；

hw—截面的腹板高度：矩形截面，取有效高度：T型截面，取有效高度减去翼缘高度；I形截面，取腹板净高。

若不满足应加大混凝土尺寸，或提高钢筋强度等级。

6.2确定是否需要按计算配置腹筋

V≤ftbh0+0.07N

式中λ—偏心受压构件计算截面的剪跨比，取为M/(Vh0)；

若满足上式，则说明可不进行箍筋承载力计算，可直接按照规范第9.3.3条规定配置箍筋。

7受弯构件配筋计算过程

M≤α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

混凝土受压区高度应按下式确定：

α1 fcbx= fyAs- f ′yA′s

8正常使用状态下的裂缝宽度验算

wmax=αcrψ(1.9CS+0.08)，满足规范规定才可以认为设计合格。

9总结

钢筋混凝土材料在现代化建设中扮演者越来越重要的较色，用量也越来越大，结构设计的合理不仅能满足强度的需要，而且可以大幅度的节约成本，以获得最大的利益。配筋工作是繁琐的，涉及到每一个板、墙和柱。需要设计者有很强的耐心。

参考文献

[1] 铁道第二勘察设计院.地铁工程设计指南[M].中国铁道出版社,2002年6月第1版.

[2] 傅鹤林,董辉,邓宗伟.地铁安全施工技术手册[M].人民交通出版社,2012年11月.

[3] 周晓军,周佳媚.城市地下铁道与轨道交通[M].西南交大出版社,2008年5月第1版.

摘要：地铁是解决城市交通问题的主要工具和手段之一。随着经济的飞速发展和城市化的进度加快，我国目前有20多个城市正在修建地铁。随着物质文化水平的提高，人们对交通环境提出了更高的要求，地铁车站向多功能方向发展，设施日趋完善，自动售检票系统、电力临近系统、环控系统、自动灭火系统等现代化设施，对车站建筑设计提出了更高的要求，使地铁车站向现代化和高科技方向发展。在地铁车站结构的设计和建造中，绝大部分使用了钢筋混凝土材料，怎样才能使钢筋用量少又能满足使用需要，一直是设计人员注重的问题。文章简要介绍了结构的配筋计算问题。

关键词：地铁车站；配筋

地铁车站一般采用明挖法施工，结构为矩形框架结构。结构尺寸、车站埋深、地下水位、中柱截面的横向（即垂直于车站纵向）尺寸，纵向间距等要素均是设计必须考虑的。

1配筋准备

借助anysis、sap等计算软件建模分析结构的受力，计算出标准组合断面结构内力（包括顶板上缘、顶板下缘、中板上缘、中板下缘、底板上缘、底板下缘、负一层侧墙迎土面、负一层侧墙背土面、负二层侧墙迎土面、负二层侧墙背土面、中柱）。

2配筋内容

侧墙配筋 偏心受压构件配筋计算

顶、中、底板配筋

柱子配筋 轴心受压构件配筋计算

纵梁配筋 受弯构件配筋计算

均需进行斜截面配筋计算

3配筋约定

①非对称配筋，受力筋用HRB400，箍筋HRB335；②中柱混凝土C40，其余C30；③偏心受压不考虑二阶效应；④保护层厚度：迎土侧50mm，背土侧40mm；⑤裂缝宽度要求：迎土侧0.2mm，背土侧0.3mm。

4偏心受压构件配筋计算过程：

4.1判断大小偏心

ei>0.3h0大偏心受压构件

ei≤0.3h0小偏心受压构件

ei=e0+eaea=max(20mm,h)e0=

h0为截面有效高度

4.2如果为大偏心受压构件

基本计算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

矩形应力图的受压区高度x可取截面应变保持平面的假定所确定的中和轴高度乘以系数β1。当混凝土强度等级不超过C50时，β1取为0.80，当混凝土强度等级为C80时，β1取为0.74，其间按线性内插法确定。

矩形应力图的应力值可由混凝土轴心抗压强度设计值fc乘以系数α1确定。当混凝土强度等级不超过C50时，α1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94，其间按线性内插法确定。

为了使总钢筋面积最小，应充分发挥混凝土的强度，所以取：

x=xb=εbh0

将x代入可求得A′s，As

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

两者均满足最小配筋率的要求

ρmin=max(0.2%，45%)

4.3如果为小偏心受压构件

基本计算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-σsAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

对受压区纵向钢筋A′s取矩

Ne′=α1 fcbx(-a′s )+σsAs(h0-a′s)

4.4矩形截面非对称配筋的小偏心受压构件

当N>fcbh时，按下列公式验算：

Ne′≤ fcbh(h′0-)+f ′yAs(h′0-as)

e′=-a′-(e0-ea)

式中：e′—轴向压力作用点至受压区纵向钢筋和预应力钢筋的合力点的距离；

h′0—纵向受压钢筋合力点至截面远边的距离。

如果验算未通过，则应重新调整配筋。

5轴心受压构件配筋计算过程

基本计算公式

N≤0.9φ(fc A+f ′yA′s)

式中：N—轴向压力设计值；

φ—钢筋混凝土构件的稳定系数；

fc—混凝土轴心受压强度设计值，按规范采用；

A—构件截面积；

A′s—全部纵向钢筋的截面面积。

6截面配筋计算过程

6.1校核截面尺寸是够满足要求

当hw/b≤4时V≤0.25βc fcbh0

当hw/b≥6时V≤0.2βc fcbh0

当4

βc—混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取βc=1.0；

当混凝土等级为C80时，取βc=0.8；其间按线性内插法确定；

hw—截面的腹板高度：矩形截面，取有效高度：T型截面，取有效高度减去翼缘高度；I形截面，取腹板净高。

若不满足应加大混凝土尺寸，或提高钢筋强度等级。

6.2确定是否需要按计算配置腹筋

V≤ftbh0+0.07N

式中λ—偏心受压构件计算截面的剪跨比，取为M/(Vh0)；

若满足上式，则说明可不进行箍筋承载力计算，可直接按照规范第9.3.3条规定配置箍筋。

7受弯构件配筋计算过程

M≤α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

混凝土受压区高度应按下式确定：

α1 fcbx= fyAs- f ′yA′s

8正常使用状态下的裂缝宽度验算

wmax=αcrψ(1.9CS+0.08)，满足规范规定才可以认为设计合格。

9总结

钢筋混凝土材料在现代化建设中扮演者越来越重要的较色，用量也越来越大，结构设计的合理不仅能满足强度的需要，而且可以大幅度的节约成本，以获得最大的利益。配筋工作是繁琐的，涉及到每一个板、墙和柱。需要设计者有很强的耐心。

参考文献

[1] 铁道第二勘察设计院.地铁工程设计指南[M].中国铁道出版社,2002年6月第1版.

[2] 傅鹤林,董辉,邓宗伟.地铁安全施工技术手册[M].人民交通出版社,2012年11月.

[3] 周晓军,周佳媚.城市地下铁道与轨道交通[M].西南交大出版社,2008年5月第1版.