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地铁车站结构科研立项


在基坑围护设计中采用地下连续墙 法时,有一个方面是跟后面结构主 体的外墙设计是有关联的。 如果地下连续墙是按叠合墙设计的, 那么地下连续墙也应该按100年设 计,结构重要性系数取γ0=1.1 如果地下连续墙是按复合墙设计的, 就没必要按100年设计,可按50年 设计 叠合墙与复合墙的受力区别见如下 说明:
反应位移法适用于土层比较均匀, 埋深一般不大于30米的地下结构抗 震设计分析,一般地铁车站都适用 反应加速度法以土-地下结构系统为 研究对象,分析模型为土-结构相互 作用模型,能直接反应土-结构项目 作用,对于复杂土层及不规则结构 断面都可以方便地进行计算。 但一般地下车站结构按照反应位移 法进行建模,反应加速度法建模时 需要将土模型也建进行,反应位移 法建模时将土的约束作用直接按弹 簧对象进行简化模拟,便于操作
对11.2.7条的规定参考设计实例的 理解: 地面车辆荷载一般可按20kPa均布 荷载计算,在端头井附近由于盾构 隧道施工时堆放管片及盾构机吊装、 拼装、起重机械停靠等对端墙产生 附加荷载(一般可按35kpa均布荷 载考虑)。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,其地面超载则按有关规范的 规定确定 《地铁设计规范GB50157-2013》 第11.2.3条第1条规定
即:竖向压力:一般按计算截面以 上全部土柱重量考虑
即:水平压力:使用阶段,结构承 受的土压力宜按静止土压力进行计 算,均应按水土分算计算(第 11.2.3第3条中有规定:
);计算中应计及地面荷载和邻近 建筑物以及施工材料、机械等可能 引起的附加水平侧压力
《地铁设计规范GB50157-2013》 第11.2.5条规定
1.地下车站结构的耐久性设计规定: 《地铁设计规范GB50157-关设计荷载的规范规定: 《地铁设计规范GB50157-2013》 第11.2.2条规定
依据条文说明的解释,可理解为: a.车站主要构件(板、墙、梁、柱、 站台板及基础结构等)设计使用年 限为100年,安全等级为一级,取 结构重要性系数γ0=1.1; b.次要构件(自成结构体系、并且 不直接影响运营的内部框架梁、柱、 板、墙、楼梯等二次结构)设计使 用年限为50年,安全等级为二级, 取结构重要性系数γ0=1.0
依据《地铁设计规范GB501572013》第11.2.6条规定
设备用房楼板的计算荷载应根据隔 墙布置以及设备安装、检修和正常 使用的实际情况进行确定,其标准 值不得小于8.0kPa
对11.2.3条第1条的规定参考设计实 例的理解: 作用在地下结构上的水压力,应根 据施工阶段和长期使用过程中地下 水位的变化,区分不同的围岩条件, 按静水压力计算。施工期间按10年 内涝最高水位,在覆土未回填或回 填未到位时,应根据可能发生的地 下水位,采取减压消浮措施;使用 期按100年一遇的洪水水位设计, 并按最不利水位(取绝对标高 2.63m及与完工地面以下0.5m中较 大值)进行检算 3.有关工程材料的规范规定:
由条文说明可知: 所有选用的材料应满足耐久性要求; 混凝土强度等级的提高会导致超长 结构混凝土的收缩应力和温度应力 增大,因此,设计时不宜盲目提高 混凝土的强度等级,且宜适当采取 措施控制混凝土的涨缩影响
由第11.3.4条说明可知:地铁车站 结构承受荷载大,钢筋用量多,配 筋大多是由裂缝要求控制的;这方 面跟沉井结构的配筋特点相同。 地铁车站结构配筋钢筋仍以 HRB400为主要应用钢筋,虽然 HRB400与HRB335在裂缝宽度控 制方面没有优势 4.抗震计算
在采用反应位移法进行地铁车站结 构建模时,墙、板、纵向梁沿纵向 已为连续性结构,只有柱不连续, 因此在应用Midas等有限元软件进 行建模时,需要将框架柱按照“等 效刚度法”原则等效为沿纵向连续 的薄墙,这样,整个标准段就为纵 向连续的。
地铁车站结构的抗震设计等级按照 《地铁设计规范GB50157-2013》 第11.8.1第2条选用
《城市轨道交通结构抗震设计规范 GB50909-2014》第1.0.3条规定: 抗震射峰地区的城市轨道交通结构 必须进行抗震设计,此条为强条
定,一般地下车站主体结构抗震设 防类别为重点设防类(乙类); 《地铁设计规范GB50157-2013》 第11.8.1第1条也有规定
地铁车站设计是大项目,还需进行 地铁车站结构抗震专项设计分析。
7.结构抗震计算 采用拟静力法进行地下结构横向地 震反应计算,将周围土体作为支撑 结构的地基弹簧,将土层在地震作 用下增加的土压力施加于主体结构 上,结构可采用梁单元进行建模, 取标准断面进行计算。 参照铁路隧道结构地震作用分析方 法,地下结构可采用等效静力法进 行地震作用分析。其地震作用工况 荷载图示如右图所示。
纵向梁按多跨连续梁施加荷载工况 进行内力计算及配筋
附使用阶段的主体结构计算模型简 图一张(不考虑地震工况与人防工 况的荷载结构模型简图)如下:
6.结构人防计算 1)计算模型 按“等效静荷载法”进行结构设计 内力分析。模型简图如下:
人防荷载组合工况:
1.2×(结构自重+顶 板覆土+水浮力+水压 力+土压力+吊顶荷载 +装修荷载)+1.0× (战时等效静载)
各抗震设防类别结构的抗震设防标 准须严格按照《城市轨道交通结构 抗震设计规范GB50909-2014》第 3.1. 4条规定执行,该条为强条
根据《城市轨道交通结构抗震设计 规范GB50909-2014》第3.1. 2条规
《城市轨道交通结构抗震设计规范 GB50909-2014》中第6.6条的反应 位移法与第6.7条的反应加速度法即 是以弹性力学理论为基础,将车站 结构简化为平面应变问题进行建模 规定的,详见如下条文规定
5.地下车站结构地震反应计算 地铁车站结构纵向很长,除端头井 外横截面大小与形状沿纵向不变, 外部荷载又与纵向垂直且作用方向 不变,两端视为受固定约束于端头 井的弹性体;依照弹性力学中的理 论论述,此时,车站结构的标准段 可以简化为二维模型的平面应变问 题进行计算分析,但端头井部位仍 需建立三维空间模型进行计算分析。
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