地鐵車站矩形框架結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計

謝子洋

摘要：地鐵是解決城市交通問題的主要工具和手段之一。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化的進(jìn)度加快，我國目前有20多個城市正在修建地鐵。隨著物質(zhì)文化水平的提高，人們對交通環(huán)境提出了更高的要求，地鐵車站向多功能方向發(fā)展，設(shè)施日趨完善，自動售檢票系統(tǒng)、電力臨近系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)等現(xiàn)代化設(shè)施，對車站建筑設(shè)計提出了更高的要求，使地鐵車站向現(xiàn)代化和高科技方向發(fā)展。在地鐵車站結(jié)構(gòu)的設(shè)計和建造中，絕大部分使用了鋼筋混凝土材料，怎樣才能使鋼筋用量少又能滿足使用需要，一直是設(shè)計人員注重的問題。文章簡要介紹了結(jié)構(gòu)的配筋計算問題。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；配筋

地鐵車站一般采用明挖法施工，結(jié)構(gòu)為矩形框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)尺寸、車站埋深、地下水位、中柱截面的橫向（即垂直于車站縱向）尺寸，縱向間距等要素均是設(shè)計必須考慮的。

1配筋準(zhǔn)備

借助anysis、sap等計算軟件建模分析結(jié)構(gòu)的受力，計算出標(biāo)準(zhǔn)組合斷面結(jié)構(gòu)內(nèi)力（包括頂板上緣、頂板下緣、中板上緣、中板下緣、底板上緣、底板下緣、負(fù)一層側(cè)墻迎土面、負(fù)一層側(cè)墻背土面、負(fù)二層側(cè)墻迎土面、負(fù)二層側(cè)墻背土面、中柱）。

2配筋內(nèi)容

側(cè)墻配筋 偏心受壓構(gòu)件配筋計算

頂、中、底板配筋

柱子配筋 軸心受壓構(gòu)件配筋計算

縱梁配筋 受彎構(gòu)件配筋計算

均需進(jìn)行斜截面配筋計算

3配筋約定

①非對稱配筋，受力筋用HRB400，箍筋HRB335；②中柱混凝土C40，其余C30；③偏心受壓不考慮二階效應(yīng)；④保護(hù)層厚度：迎土側(cè)50mm，背土側(cè)40mm；⑤裂縫寬度要求：迎土側(cè)0.2mm，背土側(cè)0.3mm。

4偏心受壓構(gòu)件配筋計算過程：

4.1判斷大小偏心

ei>0.3h0大偏心受壓構(gòu)件

ei≤0.3h0小偏心受壓構(gòu)件

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

h0為截面有效高度

4.2如果為大偏心受壓構(gòu)件

基本計算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

矩形應(yīng)力圖的受壓區(qū)高度x可取截面應(yīng)變保持平面的假定所確定的中和軸高度乘以系數(shù)β1。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，β1取為0.80，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時，β1取為0.74，其間按線性內(nèi)插法確定。

矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值可由混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fc乘以系數(shù)α1確定。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，α1取為1.0，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時，α1取為0.94，其間按線性內(nèi)插法確定。

為了使總鋼筋面積最小，應(yīng)充分發(fā)揮混凝土的強(qiáng)度，所以取：

x=xb=εbh0

將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)

兩者均滿足最小配筋率的要求

ρmin=max(0.2%，45%)

4.3如果為小偏心受壓構(gòu)件

基本計算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-σsAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

對受壓區(qū)縱向鋼筋A(yù)′s取矩

Ne′=α1 fcbx(-a′s )+σsAs(h0-a′s)

4.4矩形截面非對稱配筋的小偏心受壓構(gòu)件

當(dāng)N>fcbh時，按下列公式驗(yàn)算：

Ne′≤ fcbh(h′0-)+f ′yAs(h′0-as)

e′=-a′-(e0-ea)

式中：e′—軸向壓力作用點(diǎn)至受壓區(qū)縱向鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點(diǎn)的距離；

h′0—縱向受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面遠(yuǎn)邊的距離。

如果驗(yàn)算未通過，則應(yīng)重新調(diào)整配筋。

5軸心受壓構(gòu)件配筋計算過程

基本計算公式

N≤0.9φ(fc A+f ′yA′s)

式中：N—軸向壓力設(shè)計值；

φ—鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

fc—混凝土軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計值，按規(guī)范采用；

A—構(gòu)件截面積；

A′s—全部縱向鋼筋的截面面積。

6截面配筋計算過程

6.1校核截面尺寸是夠滿足要求

當(dāng)hw/b≤4時V≤0.25βc fcbh0

當(dāng)hw/b≥6時V≤0.2βc fcbh0

當(dāng)4

βc—混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，取βc=1.0；

當(dāng)混凝土等級為C80時，取βc=0.8；其間按線性內(nèi)插法確定；

hw—截面的腹板高度：矩形截面，取有效高度：T型截面，取有效高度減去翼緣高度；I形截面，取腹板凈高。

若不滿足應(yīng)加大混凝土尺寸，或提高鋼筋強(qiáng)度等級。

6.2確定是否需要按計算配置腹筋

V≤ftbh0+0.07N

式中λ—偏心受壓構(gòu)件計算截面的剪跨比，取為M/(Vh0)；

若滿足上式，則說明可不進(jìn)行箍筋承載力計算，可直接按照規(guī)范第9.3.3條規(guī)定配置箍筋。

7受彎構(gòu)件配筋計算過程

M≤α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

混凝土受壓區(qū)高度應(yīng)按下式確定：

α1 fcbx= fyAs- f ′yA′s

8正常使用狀態(tài)下的裂縫寬度驗(yàn)算

wmax=αcrψ(1.9CS+0.08)，滿足規(guī)范規(guī)定才可以認(rèn)為設(shè)計合格。

9總結(jié)

鋼筋混凝土材料在現(xiàn)代化建設(shè)中扮演者越來越重要的較色，用量也越來越大，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理不僅能滿足強(qiáng)度的需要，而且可以大幅度的節(jié)約成本，以獲得最大的利益。配筋工作是繁瑣的，涉及到每一個板、墻和柱。需要設(shè)計者有很強(qiáng)的耐心。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐵道第二勘察設(shè)計院.地鐵工程設(shè)計指南[M].中國鐵道出版社,2002年6月第1版.

[2] 傅鶴林,董輝,鄧宗偉.地鐵安全施工技術(shù)手冊[M].人民交通出版社,2012年11月.

[3] 周曉軍,周佳媚.城市地下鐵道與軌道交通[M].西南交大出版社,2008年5月第1版.

摘要：地鐵是解決城市交通問題的主要工具和手段之一。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化的進(jìn)度加快，我國目前有20多個城市正在修建地鐵。隨著物質(zhì)文化水平的提高，人們對交通環(huán)境提出了更高的要求，地鐵車站向多功能方向發(fā)展，設(shè)施日趨完善，自動售檢票系統(tǒng)、電力臨近系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)等現(xiàn)代化設(shè)施，對車站建筑設(shè)計提出了更高的要求，使地鐵車站向現(xiàn)代化和高科技方向發(fā)展。在地鐵車站結(jié)構(gòu)的設(shè)計和建造中，絕大部分使用了鋼筋混凝土材料，怎樣才能使鋼筋用量少又能滿足使用需要，一直是設(shè)計人員注重的問題。文章簡要介紹了結(jié)構(gòu)的配筋計算問題。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；配筋

地鐵車站一般采用明挖法施工，結(jié)構(gòu)為矩形框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)尺寸、車站埋深、地下水位、中柱截面的橫向（即垂直于車站縱向）尺寸，縱向間距等要素均是設(shè)計必須考慮的。

1配筋準(zhǔn)備

借助anysis、sap等計算軟件建模分析結(jié)構(gòu)的受力，計算出標(biāo)準(zhǔn)組合斷面結(jié)構(gòu)內(nèi)力（包括頂板上緣、頂板下緣、中板上緣、中板下緣、底板上緣、底板下緣、負(fù)一層側(cè)墻迎土面、負(fù)一層側(cè)墻背土面、負(fù)二層側(cè)墻迎土面、負(fù)二層側(cè)墻背土面、中柱）。

2配筋內(nèi)容

側(cè)墻配筋 偏心受壓構(gòu)件配筋計算

頂、中、底板配筋

柱子配筋 軸心受壓構(gòu)件配筋計算

縱梁配筋 受彎構(gòu)件配筋計算

均需進(jìn)行斜截面配筋計算

3配筋約定

①非對稱配筋，受力筋用HRB400，箍筋HRB335；②中柱混凝土C40，其余C30；③偏心受壓不考慮二階效應(yīng)；④保護(hù)層厚度：迎土側(cè)50mm，背土側(cè)40mm；⑤裂縫寬度要求：迎土側(cè)0.2mm，背土側(cè)0.3mm。

4偏心受壓構(gòu)件配筋計算過程：

4.1判斷大小偏心

ei>0.3h0大偏心受壓構(gòu)件

ei≤0.3h0小偏心受壓構(gòu)件

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

h0為截面有效高度

4.2如果為大偏心受壓構(gòu)件

基本計算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

矩形應(yīng)力圖的受壓區(qū)高度x可取截面應(yīng)變保持平面的假定所確定的中和軸高度乘以系數(shù)β1。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，β1取為0.80，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時，β1取為0.74，其間按線性內(nèi)插法確定。

矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值可由混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fc乘以系數(shù)α1確定。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，α1取為1.0，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時，α1取為0.94，其間按線性內(nèi)插法確定。

為了使總鋼筋面積最小，應(yīng)充分發(fā)揮混凝土的強(qiáng)度，所以取：

x=xb=εbh0

將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)

兩者均滿足最小配筋率的要求

ρmin=max(0.2%，45%)

4.3如果為小偏心受壓構(gòu)件

基本計算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-σsAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

對受壓區(qū)縱向鋼筋A(yù)′s取矩

Ne′=α1 fcbx(-a′s )+σsAs(h0-a′s)

4.4矩形截面非對稱配筋的小偏心受壓構(gòu)件

當(dāng)N>fcbh時，按下列公式驗(yàn)算：

Ne′≤ fcbh(h′0-)+f ′yAs(h′0-as)

e′=-a′-(e0-ea)

式中：e′—軸向壓力作用點(diǎn)至受壓區(qū)縱向鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點(diǎn)的距離；

h′0—縱向受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面遠(yuǎn)邊的距離。

如果驗(yàn)算未通過，則應(yīng)重新調(diào)整配筋。

5軸心受壓構(gòu)件配筋計算過程

基本計算公式

N≤0.9φ(fc A+f ′yA′s)

式中：N—軸向壓力設(shè)計值；

φ—鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

fc—混凝土軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計值，按規(guī)范采用；

A—構(gòu)件截面積；

A′s—全部縱向鋼筋的截面面積。

6截面配筋計算過程

6.1校核截面尺寸是夠滿足要求

當(dāng)hw/b≤4時V≤0.25βc fcbh0

當(dāng)hw/b≥6時V≤0.2βc fcbh0

當(dāng)4

βc—混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，取βc=1.0；

當(dāng)混凝土等級為C80時，取βc=0.8；其間按線性內(nèi)插法確定；

hw—截面的腹板高度：矩形截面，取有效高度：T型截面，取有效高度減去翼緣高度；I形截面，取腹板凈高。

若不滿足應(yīng)加大混凝土尺寸，或提高鋼筋強(qiáng)度等級。

6.2確定是否需要按計算配置腹筋

V≤ftbh0+0.07N

式中λ—偏心受壓構(gòu)件計算截面的剪跨比，取為M/(Vh0)；

若滿足上式，則說明可不進(jìn)行箍筋承載力計算，可直接按照規(guī)范第9.3.3條規(guī)定配置箍筋。

7受彎構(gòu)件配筋計算過程

M≤α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

混凝土受壓區(qū)高度應(yīng)按下式確定：

α1 fcbx= fyAs- f ′yA′s

8正常使用狀態(tài)下的裂縫寬度驗(yàn)算

wmax=αcrψ(1.9CS+0.08)，滿足規(guī)范規(guī)定才可以認(rèn)為設(shè)計合格。

9總結(jié)

鋼筋混凝土材料在現(xiàn)代化建設(shè)中扮演者越來越重要的較色，用量也越來越大，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理不僅能滿足強(qiáng)度的需要，而且可以大幅度的節(jié)約成本，以獲得最大的利益。配筋工作是繁瑣的，涉及到每一個板、墻和柱。需要設(shè)計者有很強(qiáng)的耐心。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐵道第二勘察設(shè)計院.地鐵工程設(shè)計指南[M].中國鐵道出版社,2002年6月第1版.

[2] 傅鶴林,董輝,鄧宗偉.地鐵安全施工技術(shù)手冊[M].人民交通出版社,2012年11月.

[3] 周曉軍,周佳媚.城市地下鐵道與軌道交通[M].西南交大出版社,2008年5月第1版.

摘要：地鐵是解決城市交通問題的主要工具和手段之一。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化的進(jìn)度加快，我國目前有20多個城市正在修建地鐵。隨著物質(zhì)文化水平的提高，人們對交通環(huán)境提出了更高的要求，地鐵車站向多功能方向發(fā)展，設(shè)施日趨完善，自動售檢票系統(tǒng)、電力臨近系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)等現(xiàn)代化設(shè)施，對車站建筑設(shè)計提出了更高的要求，使地鐵車站向現(xiàn)代化和高科技方向發(fā)展。在地鐵車站結(jié)構(gòu)的設(shè)計和建造中，絕大部分使用了鋼筋混凝土材料，怎樣才能使鋼筋用量少又能滿足使用需要，一直是設(shè)計人員注重的問題。文章簡要介紹了結(jié)構(gòu)的配筋計算問題。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；配筋

地鐵車站一般采用明挖法施工，結(jié)構(gòu)為矩形框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)尺寸、車站埋深、地下水位、中柱截面的橫向（即垂直于車站縱向）尺寸，縱向間距等要素均是設(shè)計必須考慮的。

1配筋準(zhǔn)備

借助anysis、sap等計算軟件建模分析結(jié)構(gòu)的受力，計算出標(biāo)準(zhǔn)組合斷面結(jié)構(gòu)內(nèi)力（包括頂板上緣、頂板下緣、中板上緣、中板下緣、底板上緣、底板下緣、負(fù)一層側(cè)墻迎土面、負(fù)一層側(cè)墻背土面、負(fù)二層側(cè)墻迎土面、負(fù)二層側(cè)墻背土面、中柱）。

2配筋內(nèi)容

側(cè)墻配筋 偏心受壓構(gòu)件配筋計算

頂、中、底板配筋

柱子配筋 軸心受壓構(gòu)件配筋計算

縱梁配筋 受彎構(gòu)件配筋計算

均需進(jìn)行斜截面配筋計算

3配筋約定

①非對稱配筋，受力筋用HRB400，箍筋HRB335；②中柱混凝土C40，其余C30；③偏心受壓不考慮二階效應(yīng)；④保護(hù)層厚度：迎土側(cè)50mm，背土側(cè)40mm；⑤裂縫寬度要求：迎土側(cè)0.2mm，背土側(cè)0.3mm。

4偏心受壓構(gòu)件配筋計算過程：

4.1判斷大小偏心

ei>0.3h0大偏心受壓構(gòu)件

ei≤0.3h0小偏心受壓構(gòu)件

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

h0為截面有效高度

4.2如果為大偏心受壓構(gòu)件

基本計算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-fyAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

矩形應(yīng)力圖的受壓區(qū)高度x可取截面應(yīng)變保持平面的假定所確定的中和軸高度乘以系數(shù)β1。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，β1取為0.80，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時，β1取為0.74，其間按線性內(nèi)插法確定。

矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值可由混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fc乘以系數(shù)α1確定。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，α1取為1.0，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時，α1取為0.94，其間按線性內(nèi)插法確定。

為了使總鋼筋面積最小，應(yīng)充分發(fā)揮混凝土的強(qiáng)度，所以取：

x=xb=εbh0

將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)

兩者均滿足最小配筋率的要求

ρmin=max(0.2%，45%)

4.3如果為小偏心受壓構(gòu)件

基本計算公式

N=α1 fcbx+f ′yA′s-σsAs

Ne=α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

對受壓區(qū)縱向鋼筋A(yù)′s取矩

Ne′=α1 fcbx(-a′s )+σsAs(h0-a′s)

4.4矩形截面非對稱配筋的小偏心受壓構(gòu)件

當(dāng)N>fcbh時，按下列公式驗(yàn)算：

Ne′≤ fcbh(h′0-)+f ′yAs(h′0-as)

e′=-a′-(e0-ea)

式中：e′—軸向壓力作用點(diǎn)至受壓區(qū)縱向鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點(diǎn)的距離；

h′0—縱向受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面遠(yuǎn)邊的距離。

如果驗(yàn)算未通過，則應(yīng)重新調(diào)整配筋。

5軸心受壓構(gòu)件配筋計算過程

基本計算公式

N≤0.9φ(fc A+f ′yA′s)

式中：N—軸向壓力設(shè)計值；

φ—鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

fc—混凝土軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計值，按規(guī)范采用；

A—構(gòu)件截面積；

A′s—全部縱向鋼筋的截面面積。

6截面配筋計算過程

6.1校核截面尺寸是夠滿足要求

當(dāng)hw/b≤4時V≤0.25βc fcbh0

當(dāng)hw/b≥6時V≤0.2βc fcbh0

當(dāng)4

βc—混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，取βc=1.0；

當(dāng)混凝土等級為C80時，取βc=0.8；其間按線性內(nèi)插法確定；

hw—截面的腹板高度：矩形截面，取有效高度：T型截面，取有效高度減去翼緣高度；I形截面，取腹板凈高。

若不滿足應(yīng)加大混凝土尺寸，或提高鋼筋強(qiáng)度等級。

6.2確定是否需要按計算配置腹筋

V≤ftbh0+0.07N

式中λ—偏心受壓構(gòu)件計算截面的剪跨比，取為M/(Vh0)；

若滿足上式，則說明可不進(jìn)行箍筋承載力計算，可直接按照規(guī)范第9.3.3條規(guī)定配置箍筋。

7受彎構(gòu)件配筋計算過程

M≤α1 fcbx(h0-)+ f ′yA′s(h0-a′s)

混凝土受壓區(qū)高度應(yīng)按下式確定：

α1 fcbx= fyAs- f ′yA′s

8正常使用狀態(tài)下的裂縫寬度驗(yàn)算

wmax=αcrψ(1.9CS+0.08)，滿足規(guī)范規(guī)定才可以認(rèn)為設(shè)計合格。

9總結(jié)

鋼筋混凝土材料在現(xiàn)代化建設(shè)中扮演者越來越重要的較色，用量也越來越大，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理不僅能滿足強(qiáng)度的需要，而且可以大幅度的節(jié)約成本，以獲得最大的利益。配筋工作是繁瑣的，涉及到每一個板、墻和柱。需要設(shè)計者有很強(qiáng)的耐心。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐵道第二勘察設(shè)計院.地鐵工程設(shè)計指南[M].中國鐵道出版社,2002年6月第1版.

[2] 傅鶴林,董輝,鄧宗偉.地鐵安全施工技術(shù)手冊[M].人民交通出版社,2012年11月.

[3] 周曉軍,周佳媚.城市地下鐵道與軌道交通[M].西南交大出版社,2008年5月第1版.