地铁车站荷载计算
地铁车站结构地震作用实用计算方法
地铁车站结构地震作用实用计算方法一、等效静力法参照铁路隧道结构地震作用分析方法，地铁车站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图1所示。
图1 等效静力法荷载图示1、惯性力：F1＝ηm1A g/H (1-1)F2＝ηm2A g/B(1-2)P i=ηm i A g(1-3) 式中，η——水平地震作用修正系数，岩石地基取值0.20，非岩石地基取值0.25；F1——侧墙自重惯性力；F2——顶板覆土自重（包括地面超载）惯性力；P i——作用于各层板处惯性力；m i、m2、m3——分别为侧墙、上覆土（等效）质量；m i——各层板（含本层梁及上、下各半层柱）自重（包括活载）；A g——地震动峰值加速度；H、B——结构高度、宽度。
2、地震主动土压力增量：(2-1)(2-2)(2-4)式中，————主动土压力系数；——地震主动土压力系数；——计算点以上土的加权平均天然重度；——修正后土的重度；——计算点至地面高度；——土的内摩擦角；————地震角，按表1-1取值。
地震角表1-1二、反应位移法天然地层在发生地震时，其振动特性、位移、应变等会随不同位置和深度而有所不同，从而会在对处于其中的地下结构产生影响。
一般来说，这种不同部位的位移差会以强制位移的形式作用在结构上，从而使得地下结构产生应力和位移。
反应位移法就是根据以上原理建立起来的一种计算方法，它是以地下结构所在位置的地层位移作为地震对结构作用的输入。
利用反应位移法进行地下结构地震作用计算时，一般也考虑两种作用：惯性力和地层水平变形。
反应位移法荷载图示如图2所示。
图2 反应位移法荷载图示其中，惯性力可采用与等效静力法相同的计算方法。
地层变形可采用水平成层土场地地震反应分析程序shake91等进行分析得到。
估算时，也可参考美国BART抗震设计细则，取。
其中，为横波在地层中的传播速度，可按表2-1取值。
横波在土层中的传播速度表2-1土的种类传播速度(m/s)紧密的粒状土 300粉砂 150普通粘土 60软粘土 30参考书目：1、《地铁设计规范》GB50157－20032、《铁路工程抗震设计规范》GB50111－20063、《铁路隧道设计规范》TB10003－20054、《铁路工程设计技术手册隧道》，中国铁道出版社，19955、《地下结构》，郑永来、杨林德、李文艺、周健编著，同济大学出版社。
非对称边界无柱大跨地铁车站受力分析
科学研究S C IE N T IF IC R E S E A R C H非对称边界无柱大跨地铁车站受力分析高伟1黄小平2戴长胜31. 同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司上海200〇92;2.上海申通地铁集团有限公司上海201103;3.上海轨道交通十五号线发展有限公司上海200231摘要：近年来，无柱大跨车站以其空间通透、视野开阔等优点逐步被采用。
上海地铁2号线、广州地铁2号线、深圳地 铁9号线均有部分车站采用无柱大跨方案。
以上海地铁15号线上海南站站无柱大跨车站为例，针对一侧迎土、一侧敞 开的非对称边界条件，对比分析不同覆土条件下的车站整体结构受力特性，提出最优覆土方案，使得车站楼板受力最 优，同时对大跨车站进行抗震工况受力分析，揭示了地震工况下车站结构薄弱点，并采取了结构加强措施。
关键词：大跨度；无柱拱形结构；非对称边界；地铁车站；受力分析中图分类号：TU99 文献标志码：A 文章编号：10〇4-1〇〇1(2021)〇4-〇718-03 D O I：10.14144/ki.jzsg.2021.04.058 Stress Analysis of Non-column Lange Span Subway Station with Asymmetric BoundaryGAO W ei1H U A N G Xiaoping^ DAI Changsheng'1. Tongji Architectural Design (Group) Co., Ltd., Shanghai 200092, China;2. Shanghai Shentong Metro Group Cov Ltd., Shanghai 201103, China;3. Shanghai Metro 15th Line Development Cov Ltd., Shanghai 200231, ChinaAbstract: In recent years, the non-column large span station is gradually adopted because of its advantages of transparent space and wide field of vision. Some stations of Shanghai Subway Line 2, Guangzhou Subway Line 2 and Shenzhen Subway Line 9 adopt the non-column large span scheme. Taking the station of Shanghai South Railway Station of Shanghai Subway Line 15 as an example, aiming at the asymmetric boundary conditions of facing soil on one side and opening on the other side, the stress characteristics of the whole station structure under different soil covering conditions are compared and analyzed, and the optimal soil covering scheme is puts forward to optimize the stress of the station floor. At the same tim e, the stress analysis of the large span station under the earthquake resistant condition is carried out, and the weak points of the station structure under the earthquake condition are revealed, and the structural strengthening measures are taken accordingly. Keywords: large span; non-column arch structure; asymmetric boundary; subway station; stress analysis相较于传统地铁车站，无柱大跨车站具有空间通透、视野开阔、客流顺畅等优点，目前已在上海、广州、深圳 等多地得以实践。
某地铁车站-主体结构计算书
四、计算模型因车站主体是一个狭长的建筑物，纵向很长，横向相对尺寸较小。
主体计算取延米结构，作为平面应变问题来近似处理，考虑地层与结构的共同作用，采用荷载－结构模型平面杆系有限元单元法。
计算模型为支承在弹性地基上对称的平面框架结构，框架结构底板下用土弹簧模拟土体抗力，车站结构考虑水平及竖向荷载。
按荷载情况、施工方法，模拟开挖、回筑和使用阶段不同的受力状况，按最不利内力进行计算。
中柱根据等效EA 原则换算墙厚。
本站围护桩与主体结构之间设置柔性防水层，按重合墙考虑，即围护结构与内衬墙之间只传递径向压力而不传递切向剪力，SAP 计算时，采用二力杆单元来模拟围护桩与内衬墙的这种作用。
车站断面的计算模型如图2-1-1所示。
图2-1-1 车站断面计算模型五、荷载组合与分项系数5.1、荷载分类荷载类荷载名称 荷载取值 永久 荷载结构自重按实际重量 覆土重 土容重按18~20kN/m 3侧水、土压力 施工阶段按主动侧土压力计算，使用阶段按静水浮力 按地质资料提供的稳定水位计算设备重量 设备区荷载按8kPa 计，当设备荷载大于8kPa 可变荷载基本可 变荷载 地面超载20kPa 均匀活载 地面超载引起的侧向土压力 按土压力侧向系数确定 人群荷载 公共区人群荷载按4kPa 计 地铁车辆荷载及其动力作用列车荷载按列车满载条件确定 其他可 温度变化影响5.2、荷载组合根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《建筑抗震设计规范》、《人民防空地下室设计规范》（GB 50038-94）和《地铁设计规范》（GB 50157-2003）的规定，按结构在施工阶段和使用阶段可能出现的最不利情况进行荷载组合,各种荷载组合及分项系数见下表。
荷载组合表六车站结构断面计算6.1 结构主要尺寸车站标准段横断面盾构井段横断面主体外挂段横断面6.2标准段断面计算6.2.1 计算的钻孔资料计算采用钻孔M7Z3-SXSZ-013。
相应土层的地质参数如下：6.2.2 计算过程设计中考虑地震和人防等荷载偶然组合，并按照承载力极限状态和正常使用极限状态两种工况验算结构在施工阶段和使用阶段的结构受力。
某地铁车站内部结构设计计算书
(18x3.3+8x17)x0.65=127 Kpa； 2、活载计算：
地面超载：20 Kpa； 中板活载：4Kpa（设备区 8Kpa） ；
3、水反力计算： 10x17.7=177 Kpa。 4、计算结果包络及配筋：
2
弯矩包络图（KN·M）
剪力包络图（KN）
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
轴力包络图（KN） 根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表 （中板按照上下中板最不利进配 筋） 。
构件 顶板跨中 顶板中支座 顶板边支座 中板跨中 中板中支座 中板边支座 底板跨中 底板中支座 底板边支座 侧墙跨中 侧墙上支座 侧墙上中支座 侧墙下中支座 侧墙下支座 计算弯矩 M (KN·m/m) 337 340 457 66 123 209 1306 717 1693 653 457 228 788 1683 剪力 Q (KN/m) —— 217 283 —— 66 99 —— 209 793 —— 244 181 757 1110 板厚 h (mm) 600 600 600 400 400 400 1100 1100 1100 800 600 700 800 800 配筋方式 25@150 28@150 28@150+28@300 22@150 22@150 22@150 32@100 28@100 28@100+28@150 32@150 28@150+28@300 28@150 28@150+28@300 28@100+28@150 裂缝宽度 (mm) 0.238 0.178 0.129 0.04 0.08 0.235 0.214 0.08 0.123 0.229 0.129 0.06 0.143 0.123
构件 顶纵梁 下中纵梁 底纵梁 跨中 端部 跨中 端部 跨中 端部 截面 900 800 1000 1800 1000 2200 弯矩 (kN﹒m) 2465 4198 521 1014 2158 5945 支座剪力 (kN) 0 3332 0 768 0 4051 裂缝宽度 （mm） 0.114 0.174 0.16 0.141 0.08 0.161 配筋数量 13φ28 18φ28 9φ25 9φ28 12φ32 20φ32
地铁车站结构设计基本参数
、结构拟定尺寸及基本参数
该项目结构覆土层为3m,结构形式为两层三跨闭合框架，框架柱距为8m，站台层建筑
净高4.5m，站厅层建筑净高4.8m。
结构构件截面尺寸及主要材料强度如表1所示。
车站典
型横断面如下图所示（图1）：
图1车站典型横断面
、简化解析计算方法
取轴线方向1m长度闭合框架作为计算简图，柱作为只承受压力的二力杆，不考虑支护
结构影响，竖向地基反力按照竖向静力平衡条件计算确定，不考虑周围土层介质的抗力，按荷载一结构法进行计算；柱截面设计时按照柱距设计和计算轴力综合确定。
工程地质
岩土分层及特性
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图2主体结构计算图式
表
岩土层分类及深度
土层物理、力学参数表
表3各岩土层力学、物理参数
表4荷载计算表
荷载及荷载效应组合
表5荷载组合参数表
荷戦种类纽合永久荷找可变荷St水土圧力人肪荷攪地匿荷iX
1 ｛基本）1135VL^0.7* 1.413500
\_2（甚本）_n12皆1.400
3 ＜标准） 1.0 1.0 1.000
4〔准永久） 1.0屮qX 1 -0 1.0Q0
5 ＜人防） 1.20 1.2 1.00
6 ｛地怎｝L20.5x12「12013
注*甲q为准永久值系数匚YL为町变荷裁君虑投计便用年限的调整家敬。
地铁车站结构截面控制内力计算分析
结 构 的 内力进 行 比较 ， 得 出地 铁 车站 各 截 面控 制 内 力所 对 应 的活 载 布
置 ，为地铁 车 站结构 设 计提供 借 鉴。
３ 结构 内力计算分析
３ ． １ 计 算 模 型
３ ． １ ． １ 边 界 条件
关键词 ：地铁车站；结构：内力；计算；分析
表２ 。
１ 工程概况
成 都 地铁 ３ 号 线 一 期 工程 红牌 楼
２ ． ３ 荷载组合选择
由于 侧 墙 与 围护 桩 密 帖 ，不 能
ＧＢ５ ０ １ ５ ３ － ２ ０ ０ ８ 工程 结 构可 靠 传 递 拉 力 ，故 采用 只 受压 弹 性 连 接
取 弹 簧 刚度 无 穷 大 ） ；底 板 南 站 位 于 佳 灵 路 与 武 阳大 道 交 汇 十 度 设 计 统 一 标 准 规 定 ，除 持 久 设 模 拟 （ 字 路 口 ，车 站 走 向 为 南 北 向 ，靠 佳 计 状 况考 虑 正 常 使 用 极 限状 态 外 ， 灵路西侧布置 。车站为岛式车站 ， 双层 三 跨 结构 ，埋深 １ ６ ． ８ ３ ｉ ｎ ，顶 板
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根 据 抗 浮 计 算 ， 高水 位 时 ，浮
力 起 主 导 作 用 ，底 板 的 只 受压 弹 簧
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地铁车站结构支架、模板受力分析及施工方法
地铁车站结构支架、模板受力分析及施工方法摘要:结合石家庄地铁**站土建工程施工实例,对住建部规定的危险性较大工程之一的高支模设计计算及应用进行了详细介绍,重点说明了设计计算的主要内容及施工注意事项,对类似工程具有普遍指导意义。
关键词:地铁车站危险性较大工程高支模受力分析施工方法1工程概况**站车站为地下两层三跨岛式站台车站，中心里程为DK7+583.000，车站全长223.62m，结构标准段总宽度21.1m，基坑深约13.34m。
该车站为二层明挖现浇框架结构，车站中板厚度为400mm，侧墙厚度为700mm，顶板厚度为800mm 和900mm，负一层层高4950mm，负二层层高6190mm。
2 侧墙、顶板设计计算在地铁站混凝土施工过程中,大量使用高支模现浇施工方法,为保证施工质量与安全,模板和脚手架计算显得更为重要,需要受力验算的部位有:顶板、中板、梁、柱、侧墙等,验算主要包括强度、刚度、稳定性三个方面,下面以侧墙、顶板、立柱的受力验算为例,计算模板和脚手架的布置。
根据风道结构形式、施工荷载、施工质量等方面的因素，结合北京地铁车站主体结构工程施工经验，侧墙模板、顶板底模都采用2440×1220×15mm木模板。
背楞采用100×100mm方木，侧墙次楞间距200mm，主楞间距600mm；顶板次楞间距300mm，主楞间距600mm。
立杆间距：600×900mm（横×纵），水平杆步距：1200mm。
模板支撑体系采用扣件式脚手架钢管。
2.1侧墙模板支架验算2.1.1荷载计算新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力计算C40混凝土自重（γc）取25 kN/m3，采用导管卸料，浇注速度v=2m/h，浇注入模温度T=25℃；β1=1.2；β2=1.15；t0=200/(T+15)；墙高H＝6.29m；F1=0.22γ c t0β1β2v1/2 =0.22×25×200/（25+15）×1.2×1.15×21/2=44.7KN/m2F2=γ c H=25×6.29=157.25KN/m2取较小值F1=44.7KN/m2作为计算值。
地铁车站五级人防荷载作用下的受力分析比较
地铁车站五级人防荷载作用下的受力分析比较摘要：根据轨道交通工程人民防空设计规范规定，地下轨道交通工程需具备人民防空的需要。
新建地下轨道交通工程人民防空设计包括5级设防和6级设防。
本文针对长春地区某明挖二层单柱双层站进行5级人防荷载作用下的受力分析，并通过对比正常使用阶段荷载作用下的受力分析，明确两种不同工况下的车站结构受力特点。
关键词：地铁车站人民防空 5级设防1 工程概况某站为地下两层车站。
地下一层为站厅层，地下二层为站台层。
地形处于西底东高的走势，局部高低不平，地面标高201.86m～202.69m。
车站为地下两层单柱双跨岛式带单渡线车站，地下主体总长220m，有效站台长118m。
标准段宽19.7m，岛式站台宽11.0m；站台层层高 6 m，站厅层净高5m。
，覆土厚度在3m-4m之间。
主体结构底板埋深约为17 ~19.5m。
地层自上而下依次为：杂填土层、粉质粘土层、中粗砂层、全风化泥岩层、强风化泥岩层和中风化泥岩层。
车站的底板坐落在强风化泥岩层。
车站主体采用明挖法施工。
主体结构标准段为单柱两跨双层箱形结构，侧墙厚度0.7m，顶板0.8m，底板0.9m，中板0.4m。
中柱0.8x1.2m，柱跨为9m。
顶纵梁尺寸1.5mx1.8m，中纵梁1x1m，底纵梁1.6mx2m。
墙、板、梁材料为C40防水钢筋混凝土，防水等级P8。
柱材料为C50防水钢筋混凝土，防水等级P8。
普通钢混凝土结构的钢筋采用HPB300、HRB400级钢筋。
本工程设防标准属甲类人防工程，工程防核武器抗力级别5级，防常规武器抗力级别5级。
工程设计使用年限为100年。
2 受力计算2.1计算荷载2.1.1荷载（1）永久荷载：结构计算时应考虑以下荷载组合：包括结构自重、覆土荷载、设备荷载、水浮力、侧向水土压力和地基抗力。
结构自重按实际重量计算，钢筋混凝土容重r=25KN/m3。
覆土压力按实际覆土深度、物理力学参数及地下水位情况计算，覆土容重取加权平均值（2）人防荷载：核爆炸动荷载等效静荷载的计算，按现行国家标准《轨道交通工程人民防空设计规范》执行。
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厚/m 分项 宽/m 0.8 顶纵梁 1.1 0.4 楼板纵梁 0.9 0.9 底纵梁 1.1 3 框柱 0.7 15.85 框柱承受荷载板带 6.9 KZ1荷载计算 高/m 板带宽/m 柱跨纵向长/m 3 6.9 9.775 0.8 5.8 9.775 1.7 1.1 9.775 1 6.9 9.775 0.4 6 9.775 1 0.9 9.775 1 6.9 9.775 1 6.9 9.775 1 6.9 9.775 9.4 1.1 0.7
宽/m 1.1 0.9 1.1 பைடு நூலகம்.7 7.875
高/m 1.7 1 2.3 1.0 6.700 荷载/KN 3377 908 313 158 467 151 422 158 106 199 6259 1055 211 1266 10222 1135 424 -9265 -7707 10404 10404 轴压比 0.64
高/m 1.7 1 6.730 0.7 6.730 荷载/KN 1346 230 1454 411 315 73 60 3887 485 485 5926
底板自重 0 0.9 1.1 6.730 底板纵梁自重 0 6.7 2.5 6.730 底板水反力 0 15.85 3.6 6.730 柱底反力合计 恒载*1.35+活载*1.4= 轴力设计值2 max（轴力设计值1，轴力设计值2） 最终轴力设计值 混凝土轴心抗压强度设计值fc (N/mm2) 柱宽B/m 柱高H/m 16.7 700 700
顶纵梁 楼板纵梁 底纵梁 框柱 框柱承受荷载板带 KZ2荷载计算 高/m 板带宽/m 柱跨纵向长/m 3.2 7.875 6.700 0.8 6.775 6.700 1.7 1.1 6.700 1 7.875 6.700 0.4 6.975 6.700 1 0.9 6.700 1 7.875 6.700 1 7.875 6.700 1 7.875 6.700 11.36 1.0 0.7
高/m 1.7 1 2.0 1.1 9.775 荷载/KN 4047 1134 457 202 587 220 540 202 135 181 7704 1349 270 1619 12667 1276 538 -10690 -8877 11984 12667 轴压比 0.71
附属过柱
基本信息
分项 顶板 中板 底板 覆土 底板埋深 容重 20 25 20 25 25 3 25 20
基本信息
分项 顶板 中板 底板 覆土 底板埋深
主体框架柱
分项 容重 顶板土荷载 20 顶板自重 25 顶纵梁自重 25 顶板吊顶荷载 3 楼板自重 25 楼板纵梁自重 25 楼板设备自重 8 楼板吊顶荷载 3 楼板隔墙荷载 2 柱自重 25 恒载合计 地面超载 20 1 6.9 9.775 楼板人群荷载 4 1 6.9 9.775 活载合计 恒载*1.35+活载*1.4= 轴力设计值1 底板自重 25 0.9 5.8 9.775 底板纵梁自重 25 2.0 1.1 9.775 底板水反力 -10 15.85 6.9 9.775 柱底反力合计 恒载*1.35+活载*1.4= 轴力设计值2 max（轴力设计值1，轴力设计值2） 最终轴力设计值 混凝土轴心抗压强度设计值fc (N/mm2) 柱宽B/m 柱高H/m 23.1 700 1100
0 0 0 0 0 5926 轴压比 0.72
基本信息
顶板 中板 底板 覆土 底板埋深
厚/m 0.8 0.4 1 3.2 17.56
分项 容重 顶板土荷载 20 顶板自重 25 顶纵梁自重 25 顶板吊顶荷载 3 楼板自重 25 楼板纵梁自重 25 楼板设备自重 8 楼板吊顶荷载 3 楼板隔墙荷载 2 柱自重 25 恒载合计 地面超载 20 1 7.875 6.700 楼板人群荷载 4 1 7.875 6.700 活载合计 恒载*1.35+活载*1.4= 轴力设计值1 底板自重 25 1 6.775 6.700 底板纵梁自重 25 2.3 1.1 6.700 底板水反力 -10 17.56 7.875 6.700 柱底反力合计 恒载*1.35+活载*1.4= 轴力设计值2 max（轴力设计值1，轴力设计值2） 最终轴力设计值 混凝土轴心抗压强度设计值fc (N/mm2) 柱宽B/m 柱高H/m 23.1 700 1000
分项 顶板土荷载 顶板自重 顶板土荷载 顶板自重 顶纵梁自重 顶板吊顶荷载 柱自重 恒载合计 地面超载 活载合计 轴力设计值1
厚/m 分项 宽/m 0.8 顶纵梁 1.1 0.4 楼板纵梁 0.9 0.9 框柱承受荷载板带 2.5 4 框柱 0.7 15.85 框柱承受荷载板带 3.6 KZ1荷载计算 高/m 板带宽/m 柱跨纵向长/m 4 2.5 6.730 0.7 1.95 6.730 3 3.6 6.730 0.8 3.05 6.730 1.7 1.1 6.730 1 3.6 6.730 4.9 0.7 0.7 1 3.6 6.730 恒载*1.35+活载*1.4=