地铁车站结构设计车站是旅客上、下车的集散地, 也是列车始发和折返的场所, 是地下铁道路网中的重要建筑。

在使用方面, 车站供旅客乘降, 是旅客集中处所, 故应保证使用方便、安全、迅速进出车站。

为此, 要求车站有良好的通风、照明、卫生设备, 以提供旅客正常的清洁卫生环境。

地下铁道车站又是一种宏伟的建筑物, 它是城市建筑艺术整体的一个有机部分, 一条线路中各站在结构或建筑艺术上都应有独特的特点。

车站设计时, 首先要确定车站在现有城市路网中的确切位置, 这涉及到城市规范和现有地面建筑状况, 地下铁道车站不比地面建筑, 一但修建要改移位置则比较困难, 因此确定车站的位置时,必须详细调查研究, 作经济技术比较。

车站位置确定后, 进行选型, 然后根据客流及其特点确定车站规模, 平面位置,断面结构形式等。

然后进行车站构造设计, 内力计算, 配筋计算等等。

一、工程概况：长沙市五一广场站设计为两层三跨岛式车站，车站全长134.6m，宽度为21.8m，上层为站厅层，下层为站台层。

车站底板埋深16m，采用明挖法施工，用地下连续墙围护。

二、设计依据：地铁设计规范（GB50157-2003）；地铁施工技术规范。

三、地铁车站结构设计3.1 设计选用矩形框架结构。

设计为岛式车站，采用两层三跨结构。

地铁车站采用明挖法。

车站其矩形框架由底板、侧墙、顶板和楼板、梁、柱组合而成。

顶板和楼板采用单向板，底板按受力和功能要求，采用以纵梁和侧墙为支承的梁式板结构。

采用地下连续墙和钻孔桩护壁，采用钢管和钢板桩作基坑的临时支护。

临时立柱采用钢管混凝土，柱下基础采用桩基，桩基采用灌注桩。

3.2 车站开挖围护结构地铁车站围护结构采用0.8m厚、30m深地下连续墙，入土深度比为 =0.875，其中基坑开挖深度H 为16m，入土深度D为14m 。

四、侧压力计算：土分层及土的钻孔柱状图如图4.1：图4.1土分层及土的钻孔柱状图（单位，m）计算主动土压力： a a a c K -Z K =P 2γ其中 a P ………………………主动土压力a K ………………………主动土压力系数γ………………………沙土的容重Z ………………………土层的深度c ………………………土的黏聚力各层土压力系数：1Z ： 41.0225452=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=K tg a 2Z ： 33.0230452=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=K tg a 3Z ：31.0232452=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=K tg a 4Z ：26.0234452=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=K tg a5Z ：22.0236452=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=K tg a各层土压力：a ： 02=K -Z K =P a a a c γb ： 1Z K =P γa b 上=0.41×13.2×6.5=35.2 kpa=Z K =P 2γa b 下0.33×13.2×6.5=28.3 kpac ： =Z K =P 2γa c 上0.33×(13.2×6.5 + 19.8×2.0)=41.4 kpa=Z K =P 3γa c 下0.31×(13.2×6.5 + 19.8×2.0)=38.9 kpad ：=Z K =P 3γa d 上0.31×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9)=113.4 kpa 26.04=BZ K =P γa d 下×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9)=95.1 kpae ：26.04=Z K =P γ上e ×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9 + 26.5×1.2)=103.5 kpa=Z K =P 5γa e 下0.22×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9 + 26.5×1.2)=87.6 kpaf ：=P f 0.22×(13.2×6.5 + 19.8×2.0 + 26.7×9.0 + 26.5×1.2 + 27×11.3)=154.7 kpa由于黏聚力C = 0 ,所以临界深度为0 。

其主动土压力(水土和算)分布图如图4.2所示：图4.2土压力分布图（单位，m ）简化计算：沙土层ϕγ⋅⋅c 的平均直如下：γ =42.23303.11272.15.2697.260.28.195.62.13=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑∑i i i h h γ kpa C = 0032303627345.26327.26308.19252.13=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑∑i i i h h ϕϕ 31.02452=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=K ϕtg p 55.0=K p25.32452=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=K ϕtg a 80.1=K a五、车站结构分析计算：5.1 车站框架设计车站站台建筑设计长度为134600mm , 车站宽度21800 mm ，站台层净高4200 mm ， 站厅层净高5600 mm , 站台至轨道净高2000 mm ，顶板厚800 mm ，中板厚400 mm 车站基础厚1000 mm, 车站总高12000 mm 。

车站框架设计图如图5.1所示：图5.1车站框架设计图（单位：mm）5.2受力分析：①顶板荷载计算线荷载：20mm厚水泥沙浆面层： 0.02×20 = 0.4 KN/㎡800mm钢筋混凝土板： 0.8×25 = 20 KN/㎡20 mm厚沙浆抹灰： 0.02×17 = 0.34 KN/㎡上部填土荷载(从地下4m开始开挖)： 4×13.2 = 52.8 KN/㎡总荷载： 73.54 KN/㎡线恒荷载设计值(取1m宽度)： g = 1×1.2×73.54 =88.248 KN.m/m地面活荷载： q = 20 KN/㎡地面活荷载设计值(取1m宽度)： q = 20×1.4 =28 KN.m/m总的线荷载： g + q = 110.248 + 28 =110.248 KN.m/m②中板荷载计算恒载：20mm厚水泥沙浆面层： 0.02×20 = 0.4 KN/㎡400mm钢筋混凝土板： 0.4×25 = 10 KN/㎡20 mm厚沙浆抹灰： 0.02×17 = 0.34 KN/㎡总荷载： 10.74 KN/㎡线恒荷载设计值(取1m宽度)： g = 1.2× 10.74×1 = 13.0 KN.m/m楼面荷载： 10.0 KN/㎡线活荷载设计值(取1m宽度)：1×1.4×10 = 14 KN/㎡线活荷载总设计值： g + q = 27 KN.m/m车站横向荷载为土压力 , 取1m 宽度进行计算 ,受力分析如图5.2所示：图5.2 车站框架受力简图（单位：m）等效简化荷载：85.3327.21463+=s q (KN.m/m) 1.6921.69434=+=q (KN.m/m) 等效简化荷载受力分析如图5.3说示：图5.3车站框架等效简化后受力图（单位：m ）六、横向框架内力计算：计算简图如图6.1所示：图6.1竖向均布荷载作用下的横向框架计算简图① 第一层杆件计算由于对称性, 可取半结构进行计算, 计算图如图6.2所示：图6.2 站厅层半结构受力简图m KN l q AB BA /0.48326.7248.110121121221=⨯⨯==M -=M 22163.3248.1103131⨯⨯-=-=M l q BC =-483.0 m /KN m l q CB /5.2416121KN -=-=M 5.0==AD AB μμ 94==BE BA μμ 2.0=BC μ注：铰支座传递系数为1.0；固定端传递系数为0.5，滑动支座传递系数为-1.0，假定材料均匀，线刚度与杆件成反比，u 为分配系数。

由力矩分配法计算结果如图6.3：图6.3 站厅层半结构计算结果②第二层杆件计算同①取半结构进行分析计算如图6.4：图6.4站台层半结构受力计算简图m m l q DE ED /60.11826.727121121222•KN =⨯⨯==M -=M m m l q EH /60.11863.3273131222'•KM -=⨯⨯-=-=Mm m l q HE /30.596122•KN -=-=M134===EG ED EB μμμ eh μ=131 31==DF DA μμ计算结果如图6.5所示:图6.5站台层半结构受力计算结果 （单位:m kN •）由站厅层和站台层受力图画弯矩图，竖向均布荷载作用下的横向框架弯矩图如图6.6所示：kN•）图6.6竖向均布荷载作用下的横向框架弯矩图6.6 （单位:m竖向均布荷载(土压力等效简化后)作用下的横向框架计算；同样的取半结构计算, 计算简图如图6.7所示：m m l q AC CA /5.70585.33121121223•KN -=⨯⨯==M -=M m m l q CE /4.26984.61.69121121224•KN -=⨯⨯-=⨯-=Mm m l q EC /8.5383124•KN -=-=M5.0==AB AC μμ 25.0=BA μ 31===CE CA CD μμμ 2.0===DA DC DB μμμ 25.0=BD μ 5.0=BG μ 4.0=DH μ计算结果如图6.8所示:图6.8 横向均布荷载作用下的横向半框架计算结果 （单位:m kN •）将竖向荷载和横向荷载作用下的弯矩叠加，弯矩图如图 6.9所示：kN•）图6.9竖向荷载和横向荷载作用下的弯矩叠加的弯矩图（单位:m七、车站配筋计算： 7.1 站厅层顶板配筋计算2/3.14mm f c N = , 取b=1000mm , mm h 765358000=-=(按单排布筋考虑), 由图6.9 知：站厅层顶板的边跨跨中弯矩m •KN =M 4831, 中间跨支座弯m •KN =M 47.5432, 中间跨跨中弯矩m •KN =M 2.1973, 站厅层顶板配筋计算如下表7-1示：表7-1站厅层顶板配筋计算：图7.1站厅层顶板配筋图7.2站台层中板配筋计算2/3.14mm f c N = b=1000mm mm h 365354000=-= , 由图6.9知：中板的边跨跨中弯矩m •KN =M 5.701 , 中间跨支座m •KN =M 0.1212, 中间跨跨中弯矩m •KN =M 7.643 , 站台层中板配筋计算表如表7-2所示：表7-2站台层中板配筋计算表截面位置边跨跨中 中间跨支座 中间跨跨中M70.5 121.0 64.7 2c s bh f M=α 0.0370.064 0.034 ()s s 21121α-+=γ 0.982 0.967 0.983 y0s s f h MA γ=6561143602实配钢筋 （2mm ）222Φ＠200760 224Φ＠2001520 222Φ＠200760图7.2站台层顶板配筋图7.3站厅层顶板次、主梁配筋计算 (1) 站厅层次梁配筋计算：次梁截面尺寸 b ×h= 600×1200mm 2mm l=7260mm① 荷载计算 恒载由板传来： 88.248×2.5 = 220.6 KN/m 次梁自重：2×25×0.6×(1.2-0.8)=12 KN/m 次梁抹灰： 17×0.02×(1.2-0.8) ×2= 0.027 KN/m 总恒荷载： g = 232.627KN/m活荷载： q=28×2.5=70 KN/m 总荷载： g + q =302.7 KN/m② 内力计算主梁尺寸：b ×h=800mm ×1600 计算跨度：边跨 mm l 710601中间跨 mm l 726002= 由跨度差37.1726071607260=-﹪ < 10﹪故可按等跨连续梁计算。