论文部分内容阅读
摘要：改革开放以来中国经济飞速发展，特别是近年来，城市化不断深入，随着城市人口的增加，地铁交通已渐渐成为人们出行的重要方式。地铁施工过程中明挖法凭借着其简单、快速、安全、经济等众多优势获得广泛应用，地铁车站结构设计中明挖法的使用成为一个重要而热门的课题。
关键词：地铁车站；结构设计；合理性
中图分类号： TB482 文献标识码： A
引言
随着城市交通事业的快速发展，地铁已成为人们日常生活、工作中必不可少的交通工具；特别是上、下班高峰时段，客流量很大。因此，地铁车站结构设计经济、结构安全可靠具有重要意义。
一、地铁车站结构设计中需要考虑的原则
1、在结构设计的过程中，要根据使用条件、结构类型、施工工艺以及荷载特性等进行设计。
2、对于地铁车站结构净空尺寸来说，不仅要满足建筑设计、建筑限界、施工工艺以及一些使用要求，还要对施工误差、结构变形、测量误差以及后期沉降等进行充分的考虑。
3、地铁车站结构设计的过程中，要以车站结构类型以及施工方法作为依据，按照相关的规范对施工阶段以及正常使用阶段分别进行强度的计算，并进行稳定性、刚度以及裂缝宽度的计算和验算。
4、地铁车站结构设计过程中要对运营、施工、城市规划、防水、防火以及防杂散电流等进行充分的考虑，并按照100年使用寿命设计，确保结构具有很强的耐久性。
5、地铁车站结构设计过程中的抗浮稳定验算要按照最为不利的情况进行，不对侧壁摩擦阻力进行考虑的时候，要确保抗浮安全系数不小于1.05，如果考虑侧壁摩阻力，则要确保其抗浮安全系数不小于1.15，如果满足不了这一要求，则应采取相关的抗浮措施。
6、地铁车站结构设计的时候要进行抗震验算，并且按照抗震设防烈度提高一度的要求进行抗震构造措施的选择，进而提升整体抗震能力。
7、设计过程中要对施工给车站周边所带来的影响进行充分考虑，降低其负面影响。
8、地铁车站结构要进行人防荷载的验算，在核爆炸作用下，动力分析采用等效静载法，主体结构及出入口按等效静荷载均匀作用在结构各部位上进行计算。
9、针对深基坑支护结构以及其相关构件来说，要符合稳定、强度以及变形的要求，当使用降水措施的时候，要对地表沉降量进行严格的控制，确保重要管线以及邻近建筑物的管线能够正常的使用，此外我们还要依照安全等级提出相应的监测要求。
二、施工图设计
1、地铁车站结构设计的重点
结构设计的重点:在初步设计、招标设计基础上深化、细化设计，偏重于各构件及构件连接的设计、结构细部处理。车站主体结构一般不宜设置后浇带(有明确要求除外)，设计文件中一般不宜交代跳段施工；顶纵梁尽量不要上翻或部分上翻;底纵梁尽量不要下翻。中纵梁错台底面和底纵梁错台顶面应设在柱外侧(伸过柱)，便于纵梁钢筋锚入柱内；主次梁交接处箍筋加密，并且次梁断面也要加箍筋，因为地铁中次梁的宽度较宽且剪力较大；折梁尽量不要上翻或下翻，要用板的砼来抵抗折梁产生的合力。如必须上翻或下翻，应多于一跨柱距开始翻折，折梁钢筋连接方式；顶板边支座非侧墙而是通道、风道开孔时，由于侧墙开孔导致顶板在边支座处的支座条件弱化，不能达到固端支座的条件，此时在该边支座处附加钢筋无益，应考虑将邻近跨中进行加强；主体结构与通道和风道接口处暗梁受扭转作用，暗梁箍筋直径适当加大，并全长加密；当洞口开到墙边或离墙很近时，悬挑板的箍筋应做成封闭箍筋来抵抗水平力；顶板外侧钢筋不宜伸入边墙作为边墙附加钢筋，边墙外侧钢筋不宜伸入底板作为底板附加钢筋，施工较困难；楼扶梯孔边梁设置不能影响楼扶梯净空，楼扶梯柱设置不能影响公共区使用功能；扶梯吊环不能设置在两根近距离梁之间，吊环方向与扶梯运行方向一致；注意轨顶风道结构找坡(主要用于排水)，板厚度渐变。
2、围护结构设计
首先，计算软件的选取。地铁车站围护结构设计一般采用理正深基坑或者同济启明星支护分析软件进行计算，支撑在计算中以铰支杆单元考虑。其次，计算模式。围护结构计算模拟施工全过程，根据先开挖后支撑的实际情况，分各个阶段进行计算。采用增量法计算连续墙各阶段的内力和位移，每阶段的内力或位移为前阶段增量产生的所有内力或位移之和与本阶段增量产生的内力、位移分别叠加的值。最后荷载计算。施工期间的主动土压力，水土分算或合算应以渗透系数为判断依据。运用朗金土压力公式进行计算分析，开挖面以下采用矩形分布。施工期间路面超载按20kN/㎡计。
（1）主要计算参数
土体计算指标参照岩土工程勘察详勘报告。
（2）入土深度的确定
围护墙（桩）的嵌固深度一般根据计算及工程经验最终确定，以广东地区为例：当基坑底面位于强风化层时，围护墙（桩）的嵌固深度不小于4.0m；位于中风化层时，不小于2.5米；位于微风化层时，不小于1.5米。
三、地鐵车站结构设计的合理性探讨
在地铁车站结构设计的过程中，每一种方法都有其对应的特点，受制于篇幅，对所有方法结构设计的合理性进行探讨是不现实的，本文将结合应用非常广泛的明挖法对这一问题进行分析。具体来说，地铁站结构设计中合理性要体现在以下几个方面：
1、初步设计阶段
地铁工程属于一个非常庞大的工程，各部分专业之间会相互牵制，而初步设计阶段属于各专业进行沟通、协调的关键时期，这一阶段工作做不好必然会给后期设计带来很多的麻烦，具体来说，我们要做到以下几点：
（1）做好勘探以及资料的收集工作，具体来说，包括了管线类型、材质、直径走向信息的收集；地面交通状况的了解；基坑开挖的影响；站址附加是否存在合理的车站施工用地，要确保施工场地靠近车站的主体结构，一般来说，施工场地应该在4000㎡到5000㎡的范围之内，有盾构始发的车站还需满足盾构始发的场地要求。
（2）对周边的环境信息进行收集，以此作为车站结构以及施工可行性的依据。具体来说，以下几点工作是必须的：首先，结合车站埋深以及平面位置提出关于对车站站位起控制作用管线的迁改方案，在这个过程中，管线迁改要满足其相关的设计要求，如果管线不能迁改，则要进行相关的沟通以解决这一问题。此外，还要对市政管线中的雨水管、污水管以及中水管进行认真的考虑，并给予重视。其次，需要确定合理的交通疏解方案，一般来说，机动车道依照3.5m处理，人行道依照2m处理，机动车道转弯半径则依照30m处理。另外，不同施工顺序也各有优缺点，我们要结合实际的情况来选择最合适的施工工序。
（3）结构尺寸拟定及辅助计算。在这一工作中，我们要做的工作有以下几点：首先，结合周边环境、地质条件等，利用对控制断面的试算，确定一种合理的、经济的围护结构尺寸，确保基坑被影响的范围在要求之内。其次，在主体结构设计过程中，主要要做到结构布置合理，并利用对控制断面的计算，确定纵梁、板、柱结构尺寸的合理性。另外，还要注意的问题有：要准确计算盾构始发、调出井位置孔边梁尺寸，因为其会给结构外轮廓造成比较大的影响，要对主要结构构件和线路中心线距离始发符合要求进行核实，要判断中板上横梁截面尺寸是否符合要求等。
结束语
文章结合明挖法对地铁车站结构设计中需要考虑的原则以及地铁车站结构设计的合理性进行了分析，希望能与同行相互交流学习。
参考文献
[1]高志宏.浅谈明挖法地铁车站的设计分析方法[J].甘肃科技,2010,09:118-120+184.
[2]赵锴.明挖法地铁车站结构设计探讨[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2011，04：19-23.
[3]黄磊,侯志友.明挖地铁车站结构设计[J].山西建筑,2012,10:57-59.
[4]陈高峰.明挖地铁车站结构设计研究综述[A].中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会.2010.
[5]刘嘉,王余鹏.浅谈明挖地铁车站主体结构施工方法及工艺流程[J].科技信息.2011(06).
关键词：地铁车站；结构设计；合理性
中图分类号： TB482 文献标识码： A
引言
随着城市交通事业的快速发展，地铁已成为人们日常生活、工作中必不可少的交通工具；特别是上、下班高峰时段，客流量很大。因此，地铁车站结构设计经济、结构安全可靠具有重要意义。
一、地铁车站结构设计中需要考虑的原则
1、在结构设计的过程中，要根据使用条件、结构类型、施工工艺以及荷载特性等进行设计。
2、对于地铁车站结构净空尺寸来说，不仅要满足建筑设计、建筑限界、施工工艺以及一些使用要求，还要对施工误差、结构变形、测量误差以及后期沉降等进行充分的考虑。
3、地铁车站结构设计的过程中，要以车站结构类型以及施工方法作为依据，按照相关的规范对施工阶段以及正常使用阶段分别进行强度的计算，并进行稳定性、刚度以及裂缝宽度的计算和验算。
4、地铁车站结构设计过程中要对运营、施工、城市规划、防水、防火以及防杂散电流等进行充分的考虑，并按照100年使用寿命设计，确保结构具有很强的耐久性。
5、地铁车站结构设计过程中的抗浮稳定验算要按照最为不利的情况进行，不对侧壁摩擦阻力进行考虑的时候，要确保抗浮安全系数不小于1.05，如果考虑侧壁摩阻力，则要确保其抗浮安全系数不小于1.15，如果满足不了这一要求，则应采取相关的抗浮措施。
6、地铁车站结构设计的时候要进行抗震验算，并且按照抗震设防烈度提高一度的要求进行抗震构造措施的选择，进而提升整体抗震能力。
7、设计过程中要对施工给车站周边所带来的影响进行充分考虑，降低其负面影响。
8、地铁车站结构要进行人防荷载的验算，在核爆炸作用下，动力分析采用等效静载法，主体结构及出入口按等效静荷载均匀作用在结构各部位上进行计算。
9、针对深基坑支护结构以及其相关构件来说，要符合稳定、强度以及变形的要求，当使用降水措施的时候，要对地表沉降量进行严格的控制，确保重要管线以及邻近建筑物的管线能够正常的使用，此外我们还要依照安全等级提出相应的监测要求。
二、施工图设计
1、地铁车站结构设计的重点
结构设计的重点:在初步设计、招标设计基础上深化、细化设计，偏重于各构件及构件连接的设计、结构细部处理。车站主体结构一般不宜设置后浇带(有明确要求除外)，设计文件中一般不宜交代跳段施工；顶纵梁尽量不要上翻或部分上翻;底纵梁尽量不要下翻。中纵梁错台底面和底纵梁错台顶面应设在柱外侧(伸过柱)，便于纵梁钢筋锚入柱内；主次梁交接处箍筋加密，并且次梁断面也要加箍筋，因为地铁中次梁的宽度较宽且剪力较大；折梁尽量不要上翻或下翻，要用板的砼来抵抗折梁产生的合力。如必须上翻或下翻，应多于一跨柱距开始翻折，折梁钢筋连接方式；顶板边支座非侧墙而是通道、风道开孔时，由于侧墙开孔导致顶板在边支座处的支座条件弱化，不能达到固端支座的条件，此时在该边支座处附加钢筋无益，应考虑将邻近跨中进行加强；主体结构与通道和风道接口处暗梁受扭转作用，暗梁箍筋直径适当加大，并全长加密；当洞口开到墙边或离墙很近时，悬挑板的箍筋应做成封闭箍筋来抵抗水平力；顶板外侧钢筋不宜伸入边墙作为边墙附加钢筋，边墙外侧钢筋不宜伸入底板作为底板附加钢筋，施工较困难；楼扶梯孔边梁设置不能影响楼扶梯净空，楼扶梯柱设置不能影响公共区使用功能；扶梯吊环不能设置在两根近距离梁之间，吊环方向与扶梯运行方向一致；注意轨顶风道结构找坡(主要用于排水)，板厚度渐变。
2、围护结构设计
首先，计算软件的选取。地铁车站围护结构设计一般采用理正深基坑或者同济启明星支护分析软件进行计算，支撑在计算中以铰支杆单元考虑。其次，计算模式。围护结构计算模拟施工全过程，根据先开挖后支撑的实际情况，分各个阶段进行计算。采用增量法计算连续墙各阶段的内力和位移，每阶段的内力或位移为前阶段增量产生的所有内力或位移之和与本阶段增量产生的内力、位移分别叠加的值。最后荷载计算。施工期间的主动土压力，水土分算或合算应以渗透系数为判断依据。运用朗金土压力公式进行计算分析，开挖面以下采用矩形分布。施工期间路面超载按20kN/㎡计。
（1）主要计算参数
土体计算指标参照岩土工程勘察详勘报告。
（2）入土深度的确定
围护墙（桩）的嵌固深度一般根据计算及工程经验最终确定，以广东地区为例：当基坑底面位于强风化层时，围护墙（桩）的嵌固深度不小于4.0m；位于中风化层时，不小于2.5米；位于微风化层时，不小于1.5米。
三、地鐵车站结构设计的合理性探讨
在地铁车站结构设计的过程中，每一种方法都有其对应的特点，受制于篇幅，对所有方法结构设计的合理性进行探讨是不现实的，本文将结合应用非常广泛的明挖法对这一问题进行分析。具体来说，地铁站结构设计中合理性要体现在以下几个方面：
1、初步设计阶段
地铁工程属于一个非常庞大的工程，各部分专业之间会相互牵制，而初步设计阶段属于各专业进行沟通、协调的关键时期，这一阶段工作做不好必然会给后期设计带来很多的麻烦，具体来说，我们要做到以下几点：
（1）做好勘探以及资料的收集工作，具体来说，包括了管线类型、材质、直径走向信息的收集；地面交通状况的了解；基坑开挖的影响；站址附加是否存在合理的车站施工用地，要确保施工场地靠近车站的主体结构，一般来说，施工场地应该在4000㎡到5000㎡的范围之内，有盾构始发的车站还需满足盾构始发的场地要求。
（2）对周边的环境信息进行收集，以此作为车站结构以及施工可行性的依据。具体来说，以下几点工作是必须的：首先，结合车站埋深以及平面位置提出关于对车站站位起控制作用管线的迁改方案，在这个过程中，管线迁改要满足其相关的设计要求，如果管线不能迁改，则要进行相关的沟通以解决这一问题。此外，还要对市政管线中的雨水管、污水管以及中水管进行认真的考虑，并给予重视。其次，需要确定合理的交通疏解方案，一般来说，机动车道依照3.5m处理，人行道依照2m处理，机动车道转弯半径则依照30m处理。另外，不同施工顺序也各有优缺点，我们要结合实际的情况来选择最合适的施工工序。
（3）结构尺寸拟定及辅助计算。在这一工作中，我们要做的工作有以下几点：首先，结合周边环境、地质条件等，利用对控制断面的试算，确定一种合理的、经济的围护结构尺寸，确保基坑被影响的范围在要求之内。其次，在主体结构设计过程中，主要要做到结构布置合理，并利用对控制断面的计算，确定纵梁、板、柱结构尺寸的合理性。另外，还要注意的问题有：要准确计算盾构始发、调出井位置孔边梁尺寸，因为其会给结构外轮廓造成比较大的影响，要对主要结构构件和线路中心线距离始发符合要求进行核实，要判断中板上横梁截面尺寸是否符合要求等。
结束语
文章结合明挖法对地铁车站结构设计中需要考虑的原则以及地铁车站结构设计的合理性进行了分析，希望能与同行相互交流学习。
参考文献
[1]高志宏.浅谈明挖法地铁车站的设计分析方法[J].甘肃科技,2010,09:118-120+184.
[2]赵锴.明挖法地铁车站结构设计探讨[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2011，04：19-23.
[3]黄磊,侯志友.明挖地铁车站结构设计[J].山西建筑,2012,10:57-59.
[4]陈高峰.明挖地铁车站结构设计研究综述[A].中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会.2010.
[5]刘嘉,王余鹏.浅谈明挖地铁车站主体结构施工方法及工艺流程[J].科技信息.2011(06).