《地铁车站结构设计合理性分析》

地铁车站的结构设计合理性至关重要。从功能布局看，合理的设计能高效划分站厅、站台等区域。站厅宽敞明亮，便于乘客购票、安检和换乘引导；站台长度适合列车停靠且与车门精准对接，保障乘客安全快速上下车。在结构稳定性方面，考虑到地下施工环境复杂，合理的结构能抵御土层压力、地下水浮力等外力。例如采用合适的柱网布局，均匀分布荷载。同时，良好的结构设计还兼顾了通风、排水等系统的布设，通风井位置合理确保空气流通，排水管道布局科学避免积水影响运营，从多方面保障地铁车站高效、安全、舒适地运行。

    【摘 要】以武汉地铁二号线一期工程广埠屯站为例，进行结构设计与计算分析研究，通过对车站主体结构进行模拟分析计算，得出合理的结构受力体系，保证地铁车站的安全稳定性。（参考《建筑中文网》）

    【关键词】地铁；结构设计；结构计算；施工方法
   
    地铁车站作为城市轨道交通枢纽站点、地面客流的集散点，联系着地面与地下的客运功能，其安全稳定是最为重要的。同时, 地铁车站造价相对较高，因此,如何做好经济上的合理和结构上的安全可靠是非常重要的。
    1 工程概况
    武汉市轨道交通二号线一期工程全长约27km ，广埠屯站是本二号线工程的第十八个站，位于武汉市珞瑜路与广八路交叉路口处，在珞瑜路正下方，呈东西向“一”字型布局。车站位于珞喻路交通主干道上，车流量大，交通非常繁忙，经常发生交通堵塞；沿主干道两侧的慢车道、人行道上分布有光缆、路灯线、污水管道、自来水管道、天然气管道。地下管线埋深 1m ￣2m ；在车站的西北端左侧距车站10m ￣12m 处分布有电脑大世界（19层）、汇通大厦（22层）等高层建筑物；右侧距车站 24m ￣35m 处分布有华中电子市场（14 层）、武汉市地方税务局洪山分局（8 层）中高层建筑物。珞瑜路南侧绿化带上还有一条架空的 110kV 高压线。如何合理地进行设计以及后期施工对于整个地铁工程将有重要影响。
    2 水文地质概况
    车站基坑拟定设计长度为 460m ，宽 19.9m ，基坑深 15m ￣18m 。基坑壁地层岩性从上至下为：杂填土(1-1)，厚 1.3m ￣3.6m ；粉质黏土(10-1)，层厚 5.9m￣8.0m ，埋深 1.3m ￣3.6m ；全风化泥岩(20a-1-1)，厚 0m ￣3.6m ，埋深 8.6m ，呈透镜状分布于 Jz5-Ⅲ06-G BT-09孔一带；强风化泥岩(20a-1)，厚 4.0 m ￣4.8m ，埋深9.0m ￣11.0m ；中风化泥岩(20a-2)，层厚 7.0m ￣10.5m，埋深 14.0m￣15.0m。本站位于龙阳湖——王家店倒转背斜南翼，地层倒转，产状为 15°～75°；其他地质剖面系统见图 1，各土层的物理参数和岩土物理力学指标建议值见表 1 和表 2。

    3 结构设计以及施工方法探讨
    地铁车站的主要施工方法有有明挖法、盖挖法以及暗挖法施工。目前国内外最主要的施工方法采用明挖法施工，本车站主体及站后折返线均采用明挖法施工。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、沉陷等因素，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 3）。车站为沿二号线地下二层二跨框架明挖结构，主体结构均为钢筋砼框架型式，由边墙、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。

    4 结构合理性优化分析研究
    明挖主体框架结构按作用在有限弹性地基上的等代闭合框架进行计算，其地层的作用以一系列弹性模拟；按地层与结构共同受力模式进行计算（见图 2）。计算采用 SAP84 有限元结构分析程序，结构计算按永久荷载、可变荷载、施工荷载和偶然荷载的各种组合进行。根据本站工程地质和水文地质的特点，考虑施工完成初期阶段、近期使用阶段和远期使用阶段水浮力分别按 0% 、50% 、100% 进行计算分析；荷载按结构最不利受力情况进行组合。

    4.1 内力计算结果（见图 3 和图 4）

   
    5 结束语
    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水面不大于0.2mm，背水面不大于 0.3mm 的要求进行验算，以确定各截面的配筋。
    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，其余均为裂缝宽度。其配筋率基本上控制在经济配筋率范围内，构件尺寸是合理、经济的。计算分析表明，由于结构周边土体的约束作用，地震力、人防设防荷载对地下结构绝大部分构件和位置为非控制因素，仅需按抗震、人防要求，进行构造措施处理。
   
    【参考文献】
    【1】关宝树.隧道工程设计要点集[M ].北京：人民交通出版社，2003.
    【2】GB50157-2003 地铁设计规范[S].
    【3】王琪.地下车站与地面跨线桥组合结构受力优化分析研究[C]″.中国土木工程学会隧道及地下工程分会第十四届年会论文集.北京：中国土木工程学会，2006.
    【4】张庆贺，朱合华.地铁与轻轨[M ].北京：人民交通出版社，2001.

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200809/9058.htm