石家庄地铁车站结构设计计算研究

赵　锴

（中铁第五勘察设计院集团有限公司　 北京　102600）

石家庄地铁车站结构设计计算研究

赵锴

（中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京102600）

以石家庄市城市轨道交通1号线一期工程西王站为例，运用SAP2000有限元结构分析程序进行结构设计与计算分析研究，通过对车站主体结构模拟计算分析，得出合理的结构受力体系，保证地铁车站的安全稳定性。

地铁车站 结构设计 结构计算 施工方法

1　前言

随着现代化进程的加快以及城市基础设施建设的发展，交通问题日益严峻，这极大地促进了地铁工程建设技术的发展和应用。地铁车站作为地铁工程枢纽站点以及地面客流的集散点，起着联系地面与地下的客运功能，其安全稳定性尤为重要的。本文以石家庄市轨道交通1号线一期工程起点站西王站为例，结合水文地质资料通过数值模拟计算进行结构设计。

2　工程概况

石家庄市轨道交通1号线一期工程全长约23.9公里，西王站为本工程的起点站。西王站位于中山西路和长兴街丁字路口处，沿中山西路东西向布置。站位附近的中山西路地下管线较多。车站形式为地下双层岛式车站，车站总长287m，标准段宽度21.1m，盾构端头井段宽度24.8 m，西端配线段最大宽度27.2m。车站顶板覆土3.1m，标准段底板埋深17.19m，盾构井段底板埋深18.64m。车站东端区间采用盾构法施工；车站西端出入段线采用暗挖法施工，远期正线预留暗挖接口条件。

3　工程地质及水文地质概况

本车站范围内土层自上而下依次主要为杂填土①1层、素填土①2层、黄土状粉质粘土②2层、黄土状粉土②3层、黄土状粉质粘土③1层、黄土状粉土③2层、粉质粘土⑤1层及卵石⑥3层。车站底板位于粉质粘土⑤1层中。

本次勘察钻孔最大深度45m，在勘察深度范围内未能实测到地下水位，未来最高水位埋深为15.98m。

各岩土物理力学指标值一览表（见表1）。

表1　岩土物理力学指标值一览表

3　结构设计

本车站为两层三跨框架结构，采用明挖法施工。主体结构均为钢筋混凝土框架型式，由侧墙、立柱、梁板组成结构体系，顶板、中板承受竖向荷载，通过纵向主梁下的柱子和边墙将荷载传递到底梁和底板。主要结构尺寸的拟定是在满足建筑限界和建筑设计的基础上、考虑施工误差，测量误差、结构变形及后期沉降等因素，根据地质和水文资料，车站埋深，结构类型，施工方法等条件经过计算确定（见表2）。

表2　车站主体结构尺寸表

4　结构计算分析研究

本车站为长条形钢筋混凝土框架结构，纵向为连续多跨梁板结构。沿车站纵向取单位长度按底板支承在有限弹性地基上的平面框架进行分析，并计入立柱和楼板的压缩变形、斜托的影响，按地层与结构共同受力模式进行计算。

结构计算运用SAP2000有限元结构分析程序，采用增量法。结构按永久荷载、可变荷载及偶然荷载的各种组合，并根据工程地质和水文地质资料，按最不利受力情况进行计算。计算简图见图1。

图1　计算简图

（1）内力计算结果

图2　标准段弯矩包络图（kN·m）

图3　加宽段弯矩包络图（kN·m）

图4　标准段轴力包络图（kN）

图5　加宽段轴力包络图（kN）

图6　标准段剪力包络图（kN）

图7　加宽段剪力包络图（kN）

（2）内力设计值及结构配筋

表3　标准段内力值及结构配筋

5　结语

根据结构计算内力值，除按强度进行截面配筋计算外，还须按最大裂缝宽度控制在迎土面不大于0.2mm，被土面不大于0.3mm的要求进行验算，确定各截面的配筋。计算结果表明结构构件配筋除个别构件截面由强度控制外，其余均由裂缝宽度控制；根据不同断面采用不同结构尺寸和钢筋直径，从而优化各结构部位配筋率控制在经济配筋率范围内，使得结构设计更合理、更经济；本文所介绍的地铁车站结构设计计算方法研究，能够应用于工程实际，从而节省成本，提高设计效率。

表4　加宽段内力值及结构配筋

［1］混凝土结构构造手册（第四版）：中国建筑工业出版社

［2］（GB50010-2010），《混凝土结构设计规范》［S］

［3］（GB50009-2012），《建筑结构荷载规范》［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

文献标识码：A 文章编号：1673-1816（2016）03-0017-05

2016-06-18

赵锴（1983-），男，汉，河北石家庄人，硕士，助理工程师，研究方向土木工程。