石家莊地鐵車站結構設計計算研究

趙　鍇

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司　 北京　102600）

石家莊地鐵車站結構設計計算研究

趙鍇

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京102600）

以石家莊市城市軌道交通1號線一期工程西王站為例，運用SAP2000有限元結構分析程序進行結構設計與計算分析研究，通過對車站主體結構模擬計算分析，得出合理的結構受力體系，保證地鐵車站的安全穩定性。

地鐵車站 結構設計 結構計算 施工方法

1　前言

隨著現代化進程的加快以及城市基礎設施建設的發展，交通問題日益嚴峻，這極大地促進了地鐵工程建設技術的發展和應用。地鐵車站作為地鐵工程樞紐站點以及地面客流的集散點，起著聯系地面與地下的客運功能，其安全穩定性尤為重要的。本文以石家莊市軌道交通1號線一期工程起點站西王站為例，結合水文地質資料通過數值模擬計算進行結構設計。

2　工程概況

石家莊市軌道交通1號線一期工程全長約23.9公里，西王站為本工程的起點站。西王站位于中山西路和長興街丁字路口處，沿中山西路東西向布置。站位附近的中山西路地下管線較多。車站形式為地下雙層島式車站，車站總長287m，標準段寬度21.1m，盾構端頭井段寬度24.8 m，西端配線段最大寬度27.2m。車站頂板覆土3.1m，標準段底板埋深17.19m，盾構井段底板埋深18.64m。車站東端區間采用盾構法施工；車站西端出入段線采用暗挖法施工，遠期正線預留暗挖接口條件。

3　工程地質及水文地質概況

本車站范圍內土層自上而下依次主要為雜填土①1層、素填土①2層、黃土狀粉質粘土②2層、黃土狀粉土②3層、黃土狀粉質粘土③1層、黃土狀粉土③2層、粉質粘土⑤1層及卵石⑥3層。車站底板位于粉質粘土⑤1層中。

本次勘察鉆孔最大深度45m，在勘察深度范圍內未能實測到地下水位，未來最高水位埋深為15.98m。

各巖土物理力學指標值一覽表（見表1）。

表1　巖土物理力學指標值一覽表

3　結構設計

本車站為兩層三跨框架結構，采用明挖法施工。主體結構均為鋼筋混凝土框架型式，由側墻、立柱、梁板組成結構體系，頂板、中板承受豎向荷載，通過縱向主梁下的柱子和邊墻將荷載傳遞到底梁和底板。主要結構尺寸的擬定是在滿足建筑限界和建筑設計的基礎上、考慮施工誤差，測量誤差、結構變形及后期沉降等因素，根據地質和水文資料，車站埋深，結構類型，施工方法等條件經過計算確定（見表2）。

表2　車站主體結構尺寸表

4　結構計算分析研究

本車站為長條形鋼筋混凝土框架結構，縱向為連續多跨梁板結構。沿車站縱向取單位長度按底板支承在有限彈性地基上的平面框架進行分析，并計入立柱和樓板的壓縮變形、斜托的影響，按地層與結構共同受力模式進行計算。

結構計算運用SAP2000有限元結構分析程序，采用增量法。結構按永久荷載、可變荷載及偶然荷載的各種組合，并根據工程地質和水文地質資料，按最不利受力情況進行計算。計算簡圖見圖1。

圖1　計算簡圖

（1）內力計算結果

圖2　標準段彎矩包絡圖（kN·m）

圖3　加寬段彎矩包絡圖（kN·m）

圖4　標準段軸力包絡圖（kN）

圖5　加寬段軸力包絡圖（kN）

圖6　標準段剪力包絡圖（kN）

圖7　加寬段剪力包絡圖（kN）

（2）內力設計值及結構配筋

表3　標準段內力值及結構配筋

5　結語

根據結構計算內力值，除按強度進行截面配筋計算外，還須按最大裂縫寬度控制在迎土面不大于0.2mm，被土面不大于0.3mm的要求進行驗算，確定各截面的配筋。計算結果表明結構構件配筋除個別構件截面由強度控制外，其余均由裂縫寬度控制；根據不同斷面采用不同結構尺寸和鋼筋直徑，從而優化各結構部位配筋率控制在經濟配筋率范圍內，使得結構設計更合理、更經濟；本文所介紹的地鐵車站結構設計計算方法研究，能夠應用于工程實際，從而節省成本，提高設計效率。

表4　加寬段內力值及結構配筋

［1］混凝土結構構造手冊（第四版）：中國建筑工業出版社

［2］（GB50010-2010），《混凝土結構設計規范》［S］

［3］（GB50009-2012），《建筑結構荷載規范》［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

文獻標識碼：A 文章編號：1673-1816（2016）03-0017-05

2016-06-18

趙鍇（1983-），男，漢，河北石家莊人，碩士，助理工程師，研究方向土木工程。