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1、地下车站主体结构施工图设计 常见问题交流,2014.10,中铁四院集团城地院 郑州项目部,车站主体结构计算 工程材料 耐久性设计 结构构造 其他细节问题,目录,一、车站主体结构计算,1、荷载,1）当覆土厚度小于2m时，应考虑动力影响；当覆土厚度小于1m时，地面车辆荷载应按规范标准确定，且不应小于20kPa。 2）设备区荷载8kPa，包括隔墙、设备重量。 （其中隔墙若采用加气混凝土砌块，其容重5.5，折算均布荷载在1.83kPa之间），不包括装修、吊顶、人群荷载。 3）验算抗浮时，不考虑设备荷载8kPa。 4）断面计算时恒载应计入：梁自重、站台板、轨顶风道、道床自重，根据不同的荷载组合取不同的组
2、合系数及分项系数。,一、车站主体结构计算,2、荷载组合,应注意以下问题： 1）荷载组合（恒+活）要计算多种工况，并取最不利组合： 水位取抗浮水位+横载+活载； 水位取底板下+横载+活载； 水位取抗浮水位+横载； 水位取底板下+横载。 2）横载控制的工况，活荷载组合值系数可取0.7。 3）上述工况组合也适用于准永久组合。,注：结构计算不要钻牛角尖，但也不应过于粗放,一、车站主体结构计算,3、构件计算,车站结构构件根据其受力特点确定计算方法。,一、车站主体结构计算,3、构件计算,结构计算时，对于梁板、梁柱、墙板重叠部分可按简化为刚域处理，或考虑内力削峰。削峰计算可按下列公式计算： 对于支座负弯矩可
3、取支座（墙或柱）边弯矩： 式中 M1为支座边弯矩配筋的计算弯矩； M0为柱中心处的梁弯矩； Q0为柱中心处的梁剪力； b为支座（墙或柱）宽度； 对于支座处剪力可取支座（墙或柱）边剪力： Q1为柱边剪切筋的计算剪力； q为作用于构件荷载。,一、车站主体结构计算,3、构件计算,考虑到地下结构防水混凝土裂缝控制较为严格，不宜采用调幅方式调整内力。 混规第5.4.2条规定，对于直接承受动力荷载的构件不应考虑塑性内力重分布的分析方法。 对于存在加腋且内力较大的结构节点，可考虑加腋的有利影响，并核算加腋起点、加腋长度1/3处、加腋长度2/3处、加腋终点处承载力及裂缝控制要求。 柱轴压比计算不考虑重要性系数
4、。 车站纵向框架计算荷载以横向平面框架计算中柱子的最大轴力除以纵向框架的跨长作为纵向框架的均布荷载；计算模型根据诱导缝布置按多跨连续框架计算。（注意结构自重不要重复计算） 接口梁、孔洞边明梁等计算可采用荷载面积分担法，确定构件荷载分布与取值，再根据支座约束条件计算出结构内力。,一、车站主体结构计算,4、构件计算,车站主体与附属接口框梁宜考虑扭转协调，按弯、剪、扭构件计算。相应相邻主体结构边跨正弯矩增加，第一内支座负弯矩增加。,二、工程材料,1、混凝土,地下结构的工程材料应根据结构类型、受力条件、使用要求及所处环境，以及结合其可靠性、耐久性和经济性选用。主要受力结构可采用钢筋混凝土结构，必要时也
5、可采用钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构、型钢混凝土组合结构及钢结构。 混凝土原材料和配比、最低强度等级、最大水胶比和单方混凝土的胶凝材料最小用量等应符合耐久性要求，满足抗裂、抗渗、抗冻和抗侵蚀的需求。 一般环境条件下地下结构混凝土最低设计强度等级,大体积浇筑的混凝土应避免采用高水化热水泥，并宜掺入高效减水剂、优质粉煤灰或磨细矿渣等，严格控制水泥用量，限制水胶比，并控制混凝土入模温度。 对于采用水下浇筑工艺的混凝土，设计文件中应注明。,二、工程材料,2、钢筋,对于有抗震设防要求的地下结构，其纵向受力普通钢筋应采用带“E”的热轧带肋钢筋，其强屈比、屈强比及钢筋最大拉力下的总伸长率应符合相关要求。 主
6、体结构梁、柱混凝土强度等级相差不宜超过2个等级，否则应采取必要措施保证梁、柱节点的可靠度，可采取的措施包括梁、柱节点采用柱砼强度等级或梁柱节点增加芯柱，并保证其节点核心区的抗剪承载力满足要求。,三、耐久性设计,地铁地下结构的耐久性，主要与使用环境、材料、构造、混凝土的裂缝、施工质量和使用阶段的维护等方面有关。耐久性设计的内容包括： 1）确定结构和构件的设计使用年限，环境作用类别和作用等级； 2）进行有利于减轻环境作用的概念设计，包括结构选型、布置和构造； 3）选用混凝土材料和钢筋，提出材料的耐久性质量要求； 4）根据耐久性要求确定混凝土保护层厚度； 5）设置防水、排水等构造措施； 6）提出混凝
7、土裂缝控制要求； 7）必要时提出针对严重环境作用的多重防护措施与防腐蚀附加措施； 8）提出针对耐久性要求的施工工艺与质量验收要求； 9）提出使用阶段的维护与检测要求。,1、设计内容,三、耐久性设计,1）在满足结构设计要求的前提下，耐久性设计应根据结构的设计使用年限、结构所处的环境类别及作用等级，明确环境对结构耐久性的劣化影响机理，并采取相应的根本措施和附加措施。 2）在充分考虑施工实际条件的基础上，提高混凝土结构的密实度和抗裂性能是提高结构耐久性的根本措施，混凝土结构的裂缝防治和接缝处理是耐久性设计工作的重点，应采取综合措施，满足结构100年设计使用年限的要求。 3）设计应采取合理的结构构造，
8、便于施工、检查和维护，减少环境因素对结构的不利影响。 4）地下工程钢筋混凝土结构宜选用高性能自防水混凝土。混凝土配合比设计应适当减少水泥用量、可掺加粉煤灰和矿粉、降低水化热、提高混凝土密实度、抗裂性能、抗化学侵蚀性能。 5）设计应对钢筋混凝土的原材料、施工过程的质量控制提出要求。 6）在通常情况下，轨道交通地下工程环境类别为I类（一般环境）。对于局部区段可能出现的腐蚀环境、承压水和微承压水地质条件下的钢筋混凝土结构，除了对混凝土本身提出严格的耐久性要求外，设计还应提出可靠的附加耐久性措施，并对结构在设计使用年限内的检测做出规划，明确跟踪检测内容。 7）设计宜增加混凝土抗裂性能的要求；如结构的抗
9、裂设计中，其横向弯曲裂缝宽度可按照现行混凝土结构设计规范选用。该规定的裂缝为荷载引起的横向裂缝，不包括混凝土收缩和温度等非荷载引起的裂缝。,2、设计原则,三、耐久性设计,1）确定环境作用等级，按混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）执行； 2）明确砼强度等级、钢筋、胶凝材料用量、水泥、矿物掺合料、粗、细骨料、拌合用水、外加剂材料及用量要求。 3）裂缝宽度要求； 4）特殊构造要求，包括接缝、吊环吊钩等外露金属件、保护层施工误差、加涂抗碳化涂层、添加合成纤维等。 5）施工要求，如混凝土构件的浇筑、振捣、养护、修复等； 6）耐久性的检测要求，如混凝土碱含量、混凝土密实度、抗碳化、抗
10、裂性检验等。,3、设计图中需要表达的内容,四、结构构造,1、变形缝、诱导缝、施工缝的设置,1）在车站主体结构中，当因结构、地基、基础或荷载发生变化，可能产生较大的差异沉降时，宜通过地基处理结构措施或设置后浇带等方法将结构的纵向曲率和沉降差控制在整体道床和地下结构的允许变形范围内。 2）明挖结构不宜设沉降缝，但应根据气象条件、结构类型、结构埋深、功能要求和施工工艺等设置温度伸缩缝，其最大间距可参考混凝土结构设计规范（GB50010-2010）及工程类比确定。伸缩缝的宽度一般为1020mm，变形缝位置结构钢筋的处理应满足变形缝止水带的设置要求。 只有在采取必要的工程措施，如间隔跳仓施工、采用补偿收
11、缩混凝土及膨胀加强带等，有效地减少砼的温度应力和收缩应力、确保避免发生有害裂缝后，可以少设或不设伸缩缝。车站或隧道分缝长度超过规范要求时，纵向分布钢筋配筋率应按温度应力配置作适当加大。 车站变形缝应避免设置在有效站台长度范围内，以及自动扶梯、电梯跨越的部位。 3）施工缝应根据施工组织安排、施工分段等情况而定。施工缝的位置应留在结构受剪力较小且便于施工的部位，注意照顾结构内部的设施（如电梯井和出入口等）的完整性。其间距宜参照类似工程的经验确定，施工缝应设置中置式止水带或采取其他有效防水措施。横向施工缝的间距不宜大于16m。 4）后浇带宜设置在跨度的1/3处，且整环设置，带宽2.0m左右，此范围内
12、的结构钢筋全部贯通设置。后浇带应在两侧结构混凝土浇注后1个月左右，采用高于两侧结构混凝土强度一级的混凝土浇注，并添加适量的微膨胀剂。采用补偿收缩混凝土的主体结构可采用膨胀加强带部分或全部取代后浇带。 5）在车站主体结构与区间隧道、出入口通道、风道等结构的结合部位应设置变形缝。变形缝的位置应根据围护结构形式、施工方法、施工顺序等综合确定。,四、结构构造,2、钢筋的保护层厚度,（1）一般环境作用下混凝土结构构件钢筋净保护层最小厚度应符合下表规定。,（2）混凝土结构最大计算裂缝宽度不得大于下表规定。,四、结构构造,3、分布钢筋、拉筋的选用,结构顶、底板及边墙应设置单侧不小于0.25%的纵向分布钢筋。
13、迎土面的分布钢筋间距不宜大于150mm。 明挖法施工的地下结构周边构件和中楼板每侧暴露面上分布钢筋的配筋率不宜低于0.2%，当车站长度较大、且为设置变形缝、诱导缝时，不宜低于0.25%，同时分布钢筋的间距也不宜大于150mm。当混凝土标号大于C60时，分布钢筋的最小配筋率宜再增加0.1%。 板、墙中的拉筋可根据构造选用，400600mm厚板可选用10450X450，6001000mm厚板可选用12450X450；当墙、板局部抗剪不满足受力要求时，可局部加密拉筋。 后砌的内部承重墙和隔墙等应与主体结构可靠拉结，轻质隔墙应与主体结构连结。,四、结构构造,4、梁、板、墙、柱节点,1）梁板墙节点 在顶
14、、中、底板与侧墙相交处，宜设置加腋，可有效改善结构受力。在设有扶梯基坑、电梯井基坑处，应取消加腋，以免影响设备的净空要求。 中板与纵梁相交处，可不设置加腋，以免影响后期的管线安装。 当在车站顶板、或中板，紧贴侧墙处有较大开孔时，应设置边框梁，以抵抗侧墙传递的横向水平力作用。 2）梁柱节点 地铁结构中，扁梁结构较多，顶纵梁、底纵梁一般都比柱截面宽。扁梁截面宽度bb2bc；bbbc+hb，hb大于等于16d（此处，bb、hb为扁梁的宽度及高度，bc为柱截面宽度，对圆形柱截面取直径的0.8倍，d为柱纵筋直径）。 扁梁框架的边梁跨度不宜采用宽度大于柱截面在该方向高度的梁；当与边梁相交的内部框架宽扁梁的
15、宽度大于柱宽时，对边梁应采取措施，以考虑其受扭的不利影响。 梁截面的高宽比一般在下列范围内采用： 矩形截面：h/b=2.03.5； T型截面：h/b=2.54； 扁梁的截面宽高比b/h不宜超过3。 梁设计时，应注意钢筋的摆放，梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d；梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和d。当下部钢筋多于2层时，2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距增大一倍；各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和d，d为钢筋的最大直径。,五、其他细节问题,1）主体结构设计说明应包括：工程概况、设计依据、依据规范、设计原则及标准、设计荷载、荷载组合、工程材料、钢筋的连接
16、与锚固、耐久性设计、构造要求、施工要求、图纸中应说明的问题等几项。 2）设计图纸包括梁、板、墙、柱、接口等结构布置、配筋图及预埋件。 3）顶、底板的分布钢筋在侧墙范围内如何布置？ 4）梁侧面构造钢筋配筋率及布置？不应小于腹板截面面积的0.1% ，且其间距不大于200mm。 5）板、墙拉筋布置原则？什么是梅花型布置？ 6）车站轨顶风道设置成“U”型和“L”型的特点及注意事项？ 7）中板离壁沟设计注意事项。 8）钢筋接驳器的使用位置和要求。 9）纵梁上、下翻问题，上下翻处节点怎么画？ 10）车站主体结构的预埋铁件包括哪些？（地漏、扶梯钢板、吊钩、人防、设备吊钩、风道预埋钢板、站台门上下端预埋、接地
17、预埋、配电柜洞口预埋钢板） 11）楼梯碰头问题。,五、其他细节问题,12）车站与附属接口，尤其是盾构井环框梁兼做风道接口梁。 13）板刚度变化处（升降板或边支座处）的处理。 14）墙拐角处到底设不设暗柱、如何设？ 15）纵梁边跨设计注意事项？正弯矩和第一支座负弯矩放大。 16）中板暗梁如何设置、如何计算？ 17）车站残疾人电梯、扶梯设置的建筑要求？ 18）车站顶板上方形成大的集水坑是否对抗渗不利，该如何应对。 19）纵向超规范不设置温度变形缝结构如何理解、处理？ 20）梁的负弯矩钢筋3排布置与2排布置有什么需要注意的问题？ 21）注意预留站台板下柱、墙、楼梯柱及中板构造柱钢筋。 22）注意加腋问题，一定要搞清、问清、表达清楚哪些地方不能加腋（出了太多问题了）。 23）站台板、轨顶土建风道、建筑隔墙、设备管线、装修跨变形缝一定也要设置变形缝。 24）与出入口通道接口上部是不是跟出入口标准断面一样设置了加腋？ 24）经济配筋率、一般梁、板、柱、墙构件的含钢量？ 25）结构应该知道的几个事情：单价、造价指标、常与结构配合的专业的布置及要求、施工。 26）如何提高设计效率？哪些东西可以有模板或实现标准化？,
