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完整版地铁车站主体结构设计

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完整版地铁车站主体结构设计计算书目录课程设计任务书........................................................................ - 1 - GUI方式 .................................................................................. - 3 -一、打开ANSYS ........................................................................ - 3 -二、建立模型 .............................................................................. - 3 -1、定义单元类型................................................................... - 3 -2、定义单元实常数............................................................... - 3 -3、定义材料特性................................................................... - 3 -4、定义截面........................................................................... - 4 -5、建立几何模型................................................................... - 4 -6、划分网格........................................................................... - 5 -7、建立弹簧单元................................................................... - 6 -三、加载求解 .............................................................................. - 7 -1、施加位移约束................................................................... - 7 -2、施加荷载........................................................................... - 8 -（1）计算结构所受荷载................................................... - 8 -（2）施加结构所受荷载................................................. - 10 -（3）施加重力场............................................................. - 13 -3、求解.................................................................................. - 14 -四、查看计算结果.................................................................... - 14 -1、添加单元表..................................................................... - 14 -2、查看变形图..................................................................... - 15 -3、查看各内力图................................................................. - 16 -4、查看内力列表................................................................. - 16 -单元内力表..................................................................................... - 18 - APDL方式............................................................................ - 41 -课程设计任务书专业铁道工程（隧道组）题目明挖地铁车站内力结构分析一、设计的目的熟悉ANSYS软件，练习课堂所学知识，为今后的毕业设计打下良好的电算基础。

练习使用梁单元和弹簧单元建模进行结构内力分析二、设计的内容及要求某地铁岛式车站采用明挖法施工，车站埋深为4.113 m，地下水位距地面为8.023 m,站厅、站台层柱子为d=0.8 m的圆形柱，纵向柱间距为8 m，纵向共16跨，长160 m，中间岛式站台长110m。

衬砌材料采用C30钢筋混凝土（E=30Gpa，μ=0.2，γ=25kN/m³），地面荷载取20kPa的均布荷载，站厅层人群荷载取4kPa的均布荷载，是被荷载取8kPa的均布荷载。

地基弹性范例系数取77.4Mpa/m。

车站的横断面如下图：（单位：m）各层土的物理参数见下表：地层名称重度γ（kN/m³）内摩擦角φ（°）①素填土18.0 8.0②粉质粘土19.2 16.3③粉质粘土19.6 20.8④中粗砂18.8 26.0试分析：纵向单位跨度地铁车站的内力。

（采用基本荷载组合计算）成绩指导教师(签章)年月日GUI方式：一、打开ANSYS打开ANSYS软件。

GUI方式：执行“Utility Menu→File→Change Title”菜单命令。

在弹出窗口中输入“Mechanical anslysis on the subway station”作为ANSYS图形显示时的标题。

二、建立模型1、定义单元类型GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Element Type →Add/Edit/Delete”菜单命令。

在弹出对话框中添加单元类型Beam3和combination14。

2、定义单元实常数GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Real Constants →Add/Edit/Delete”菜单命令。

分别对Beam3和combination14添加实常数，数据如下表：3、定义材料特性GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Material Props→Matarial Models”菜单命令。

输入材料特性：EX=3E10，PRXY=0.2，DENS=2500。

4、定义截面GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Sections→Beam→Common Sections”菜单命令。

新建5个截面，数据如下表所示：5、建立几何模型GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS”菜单命令。

键入点坐标如下表所示：GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create →Lines →Lines →Straight Line ”菜单命令。

连接两关键点生成线:6、划分网格GUI 方式：执行“Main Menu →Preprocessor →Meshing →MeshTool ”菜单命令。

在Element Attributes 的下拉菜单里面选中Lines ，单击【Set 】,分别对各条线编辑属性，如下表： 单击Mesh Tool 对话框Size 下面Line 后面的【Set 】,设计每条线划分的单元数，如下表所示：NDIV 18 13 3 7 10 单击Mesh Tool对话框中的【Mesh】按钮，选择全部线，单击【OK】，完成网格划分。

7、建立弹簧单元GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Nodes→Copy”菜单命令。

选中L5、L6上的所以Nodes，在“Copy Nodes”对话框中，ITIME后输入2，DY后输入-1，如下图所示。

GUI方式：执行“Utility Menu→Select→Entities…”菜单命令。

在弹出的“Select Entities”对话框中选择“Nodes”，“By Location”，“Y coordinates”,在Min，Max后输入“-15.763,-16.763”，点击【OK】。

GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Elem Attributes”菜单命令。

在弹出的“Element Attributes”对话框中,[TYPE]选“2 COMBIN14”，[REAL]选“6”，[SECNUM]选“No Section”，单击【OK】。

GUI方式：执行“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Auto Numbered→Offset Nodes”菜单命令。

在弹出对话框中，DY后输入“1”，单击【OK】。

三、加载求解1、施加位移约束GUI方式：执行“Utility Menu→Select→Entities…”菜单命令。

在弹出的“Select Entities”对话框中选择“Nodes”，“By Location”，“Y coordinates”,在Min，Max后输入“-16.763”，点击【OK】。

GUI方式：执行“Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displcement→On Node”菜单命令。

点击【Pick All】，选择全部节点，在弹出对话框中选择“ALL DOF”，单击【OK】。

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完整版地铁车站主体结构设计

完整版地铁车站主体结构设计

完整版地铁车站主体结构设计完整版地铁车站主体结构设计计算书⽬录课程设计任务书........................................................................ - 1 - GUI⽅式 .................................................................................. - 3 -⼀、打开ANSYS ........................................................................ - 3 -⼆、建⽴模型 .............................................................................. - 3 -1、定义单元类型................................................................... - 3 -2、定义单元实常数............................................................... - 3 -3、定义材料特性................................................................... - 3 -4、定义截⾯........................................................................... - 4 -5、建⽴⼏何模型................................................................... - 4 -6、划分⽹格........................................................................... - 5 -7、建⽴弹簧单元................................................................... - 6 -三、加载求解 .............................................................................. - 7 -1、施加位移约束................................................................... - 7 -2、施加荷载........................................................................... - 8 -（1）计算结构所受荷载................................................... - 8 -（2）施加结构所受荷载................................................. - 10 -（3）施加重⼒场............................................................. - 13 -3、求解.................................................................................. - 14 -四、查看计算结果.................................................................... - 14 -1、添加单元表..................................................................... - 14 -2、查看变形图..................................................................... - 15 -3、查看各内⼒图................................................................. - 16 -4、查看内⼒列表................................................................. - 16 -单元内⼒表..................................................................................... - 18 - APDL⽅式............................................................................ - 41 -课程设计任务书专业铁道⼯程（隧道组）题⽬明挖地铁车站内⼒结构分析⼀、设计的⽬的熟悉ANSYS软件，练习课堂所学知识，为今后的毕业设计打下良好的电算基础。

地铁车站主体结构设计

地铁车站主体结构设计

地铁车站主体结构设计（地下矩形框架结构）西南交通大学地下工程系目录第一章课程设计任务概述 (2)1.1 课程设计目的 (2)1.2 设计规范与参考书 (3)1.3 课程设计方案 (3)1.4 课程设计的基本流程 (5)第二章平面结构计算简图与荷载计算 (5)2.1平面结构计算简图 (5)2.2.荷载计算 (6)2.3荷载组合 (7)第三章结构内力计算 (10)3.1建模与计算 (10)本课程设计采用ANSYS进行建模与计算，结构模型如下图： (10)3.2基本组合 (11)3.2 标准组合 (15)第四章结构（墙、板、柱）配筋计算 (20)4.1 车站顶板上缘的配筋计算 (20)4.2 负一层中柱配筋计算 (25)4.3 顶纵梁上缘的配筋计算 (26)4.4 顶纵梁上缘裂缝宽度验算 (28)第一章课程设计任务概述1.1 课程设计目的初步掌握地铁车站主体结构设计的基本流程；通过课程设计学习，熟悉地下工程“荷载—结构”法的有限元计算过程；掌握平面简化模型的计算简图、荷载分类与荷载的组合方式、弹性反力与其如何在计算中体现；通过实际操作，掌握有限元建模、划分单元、施加约束、施加荷载的方法；掌握地下矩形框架结构的内力分布特点，并根据结构内力完成配筋工作。

为毕业设计与今后的实际工作做理论和实践上的准备。

1.2 设计规范与参考书1、《地铁设计规范》2、《建筑结构荷载规范》3、《混凝土结构设计规范》4、《地下铁道》（高波主编，西南交通大学出版社）5、《混凝土结构设计原理》教材6、计算软件基本使用教程相关的参考书（推荐用ANSYS ）1.3 课程设计方案1.3.1方案概述某地铁车站采用明挖法施工，结构为矩形框架结构，结构尺寸参数详见表1-1。

车站埋深3m ，地下水位距地面3m ，中柱截面的横向（即垂直于车站纵向）尺寸固定为0.8m （如图1-1标注），纵向柱间距8m 。

为简化计算，围岩为均一土体，土体参数详见表1-2，采用水土分算。

地铁站主体结构设计及其技术要点

地铁站主体结构设计及其技术要点

地铁站主体结构设计及其技术要点摘要：本文将会结合某地铁站的主体结构设计案例，对地铁车站的结构设计进行分析，并对其涉及到的技术要点做出深入的探讨，根据目前地铁站主体结构施工过程中主要采用的拱盖法暗挖法做相应的总结，希望为地铁站的设计提供一些可借鉴的思路。

关键词：地体站；主体结构设计；技术要点1.工程概况本文参考的地铁站处于繁华地段，并且该区域的市政道路分布较为密集，并且车流量极大。

其结构为东西走向并且主要是长条形的设计。

这种结构采用的是上箱型框架结构。

车站总长为184米左右，并且其标准的断面宽为21.6米，基坑中挖掘的深度为18.7m。

在西端，其盾构井处的宽是23.5米，基坑的深度是19米。

主体结构中覆土所施工的厚度为3米到4.85米左右，并且在西端以及东端皆设有风道【1】。

根据当地的地质条件，基坑的围护结构主要采用的是大直径钻孔的灌注桩支护的技术来维持的。

根据建筑功能和结构设计中的估算和分析基础上做出的拟定结构中，其显示的顶板和边墙两者厚度为800毫米，底板为1000毫米，中板为450毫米，而中柱则是800*1200毫米。

基于对地铁结构中的功能需求，车站中的框架结构需要设置纵向的大梁。

其中需要两层两跨的梁板结构来做出标准的横断面，因此在对其主体结构设计的分析中，需要采用断面分析的方法，截取车战中的标准横断然后做出平面的分析以及计算。

地铁站的主体结构的施工周期为两年，细分后，围护结构以及临时的路面需要6个月，为了保证地铁站在施工过程中其周边的道路能够保持正常的通信，需要根据当地的地质情况，对地铁站的施工主体结构运用拱盖法的方式进行【2】。

2.拱盖法暗挖施工本文的地铁站属于某沿海地区，并且大多处于丘陵地带，主城区主要是水流冲击的地貌，其地质情况较为复杂且难以把控。

根据专家对地铁工程施工中的特殊情况的研究，根据过去建设的经验，应用拱盖法可以帮助解决场地底层中上软下硬的现象。

对主体基坑进行挖掘之前，需要对断面底部和顶端做2个施工的导洞，通过导洞的设计来架设钢管柱，在钢管柱以及围护结构的力壁上方设置钢筋的拱顶设立，然后在拱顶浇筑混凝土，形成拱盖结构。

地铁车站结构设计

地铁车站结构设计

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 。