地下建筑结构课程设计参考

地下建筑结构课程设计参考第一章工程概述1.1 工程概况拟建的上海轨道交通8号线XXX车站沿长阳路下布置，东西向横跨大连路。

该站为岛式站台，主体为地下两层结构，采用单柱双跨（局部为双柱三跨）的钢筋混凝土箱形框架结构，有效站台宽度10m，长度139.4m。

围护结构采用连续墙＋钢支撑支护体系，纵向柱跨标准段为8m。

主体结构外侧设全外包防水层，与连续墙一起组成复合墙体系。

标准段基坑开挖深度约22.89m，端头井基坑开挖深度约24.59m。

车站全长约165.5m，顶板覆土约2.5m，采用地下连续墙结合内衬的结构，地下墙厚度0.6m。

内衬厚度地下三层为400mm。

长阳路东北侧地块规划建设西门子上海中心，为高层商办，基础型式为桩～筏基础，其桩基设计充分考虑了对地铁的变形及沉降对其的影响，桩端持力层为⑨-2层。

围护结构设计根据地铁的实际情况适当加长了钻孔灌注桩深度，并增加了坑内加固，现状地块地下室已完成。

长阳路以南、大连路以东地块为大连路绿地工程，为地下一层结构，设有抗浮桩，建有下沉广场和地下商场、展厅等。

长阳路以西、大连路以南地块的旭园一期已完成建设并投入使用中，基础型式为桩筏基础。

长阳路以西、大连路以北地块的旭园二期则还在规划中。

1.2 工程地质条件1.2.1 场地岩土工程性质根据勘察工程公司提供的勘察报告，在勘探深度内根据野外钻探，原位测试及室内试验综合分析，场地岩土层可分为六大层，现自上而下分述如下：①层素填土：灰黄色、灰色，软～可塑状态，含少量碎砖石屑、植物根茎，局部含少量淤泥质填土，场地西侧较高部位为堆填的碎石块、砖块等，土质不均匀。

该层层厚0.20～3.70m，层底埋深0.20～3.70m。

②—l层粉质粘土：灰黄色、灰色，以软塑状态为主，局部可塑，高压缩性，含少量铁、锰氧化物及有机质，稍有光泽，韧性差、干强度中。

该层层厚0.30～3.l0m，层底埋深1.20～5.60m。

②—2层粉土～粉砂：灰色、黄灰色，饱和，稍密状态，上部夹粉土，主要由石英质组成，颗粒级配一般，切面粗糙，干强度和韧性低，摇振反应迅速。

该层层厚0.80～6. 80m，层底埋深2.40～8.50m。

②—3层淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，流塑状态，高压缩性，含有机质，局部孔上部夹粉砂，土质不均匀，稍有光泽，韧性差、干强度中，有摇振反应。

该层层厚2.10～13.80m，层底埋深5.50～16.60m。

②—4层粉质粘土：灰黄色、灰绿色，以软塑状态为主，局部可塑状态，中偏高压缩性，含铁、锰质氧化物，切面稍有光滑，韧性中等、干强度中等，无摇振反应。

该层层厚0.20～l2.00m，层底埋深10.20～21.50m。

③—1居粉质粘土：灰绿色、黄褐色，以可塑状态为主，局部硬塑，中压缩性，含铁、锰质氧化物及结核粒，切面光滑，韧性高、干强度高。

该层层厚0.10～9. 10m，层底埋深10. 40～21.00m。

③—2层粉质粘土：灰黄色、灰色，可塑状态，中压缩性，粉性重，夹粉砂，呈团状或窝状，含铁、锰质氧化物条纹，切面稍有光泽，韧性差、干强度中。

该层层厚0. 50～6.60m，层底埋深12.70～23.80m。

③—3层粉砂：灰黄色，以中密状态为主，局部呈密实状态，中压缩性，夹少量小的砾石及粘性土混细砂，粉砂成份以石英质为主，磨圆度较好，级配～般，场区局部分布。

该层层厚0.20～4.00m，层底埋深15.00～23.80m。

④层残积土：黄色、灰黄色、灰绿色、灰白色、黄褐色，可～硬塑状态，中等压缩性，以粘性土为主，夹风化碎屑物，局部层项为细砂粒夹砾石，砾石含量＜30%，粒径1~2cm不等，最大达4cm，成份以石英质及母岩碎块为主，场区个别表现为砂及角砾石呈混合状，场区局部分布。

该层层厚0.30～2.40m，层底埋深11.50～25.50m。

⑤层强风化泥质粉砂岩：黄色、灰黄色、青灰色、紫红色，岩石风化强烈，三风化成砂土状、碎块状，原岩结构基本破坏，风化裂隙发育，岩体极破碎，延用手可折断，属极软岩，岩体基本质量等级为V级。

场地普遍分布。

此层工程性质良好，但浸水易软化，本层标准贯入试验实测击数>50击。

该层层厚0.60～4.50 m，层底埋深17.00～27.00m。

⑥层中风化细砂岩：灰黄色、灰色、青灰色，少量裂隙发育，岩体较完整，岩芯呈短～长柱状，锤击不易碎，属软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

此层未钻穿。

1.2.2 岩土物理力学性质指标表1-1 各层土的物理力学性质指标注：括号内为经验值。

第二章车站结构设计依据及计算模型2.1 设计依据2.2 设计原则及主要技术标准2.2.1 设计原则1. 地下铁道的结构设计应满足施工、运营、城市规划、防水、防腐、防震、人防、杂散电流防护的有关要求。

2. 结构设计要采取有效措施，满足地铁设计规划规定的耐久性要求。

应保证结构在施工及使用期间具有足够的强度、刚度、并满足抗倾覆、滑移、疲劳、变形、抗裂的验算条件。

3. 结构设计应根据沿线不同地段的工程地质和水文地质条件及城市总体规划要求，结合周围地面建筑物和构筑物、管线及道路交通状况，通过对技术、经济、环保及使用功能等方面的综合比较，合理选择施工方法和结构型式。

4. 结构设计应减少施工和建成后对环境造成的不利影响，并应考虑城市规划引起周围环境的改变时对地下结构的影响。

5. 结构设计应根据结构或构件类型、使用条件及荷载特性等，选用与其特征相近的结构设计规范和设计方法。

6. 结构设计应以地质勘查资料为依据。

地质勘查应根据现行国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察范围》按不同设计阶段的任务和目的确定工程勘察的内容和范围；考虑不同施工方法对地质勘探的特殊要求，并在施工中通过对地层的观察和监测进行验证和反馈修改勘察资料。

暗挖结构的围岩分级宜根据现行《铁路隧道设计规范》确定。

7. 地下结构设计宜采用信息化设计法，为此须建立严格的监控量侧制度。

监控量侧的目的、内容和技术要求，应根据施工方法、结构型式、周围环境等综合分析确定。

8. 结构的净空尺寸应满足地下铁道建筑限界及设备限界的要求，并考虑施工误差、结构变形、位移及后期沉降的影响。

结构变形和位移的量值，可参照规范及类似工程的实践经验设定。

9. 车站结构明、暗挖结构按极限状态法设计，执行以国际《建筑结构可靠度设计统一标准》为基础编制的相关规范；进行稳定性检算时，采用总安全系数法。

10. 地铁结构不宜设沉降缝，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。

2.2.2 主要设计标准1. 地下铁道结构中主要构件的设计使用年限为100年，主要构件是指结构的主体结构（梁、板、墙、柱）及基础结构。

相应结构可靠度理论的设计基准期均采用50年。

（1）、主要构件（包括构成主体结构和围岩接触的周边构件及其支撑构件等）和其他内部构件（包括自成结构体系的站台板、楼板及其梁、柱、墙等）的设计使用年限为100年。

（2）、地下结构的桩墙式围护结构及初级支护按临结构件进行设计，应在刚度折减的基础上考虑其永久结构共同受力。

2. 地下铁道结构中主要构件的安全等级为一级，在按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，相应的结构构件重要性系数γ0取1.1。

其他构件取γ0=1.0。

按荷载效应的偶然组合进行承载能力计算时，结构重要性系数去1.0。

3. 按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，基坑支护结构构件的重要性系数依据是否座位永久结构使用来确定，对于座位永久结构使用的支护结构，其重要性系数取γ0=1.0；对于作为临时结构使用的支护结构，其重要性系数去γ0=0.9。

4. 按荷载效应基本组合进行承载能力计算时，矿山法隧道的初期支护的重要性系数依据是否作为永久结构使用来确定，对于作为永久结构使用的初期支护结构，其重要性系数去γ0=1.0；对于作为临时结构使用的初期支护，其重要性系数去γ0=0.9。

5. 地下结构的地震作用应符合6度抗震设防烈度的要求，故不需考虑地震作用。

6. 结构构件在永久荷载和基本荷载组合作用下，应按荷载短期效应组合并考虑长期效应组合的影响进行结构构件裂缝验算。

二类环境混凝土构件的裂缝宽度（迎土面）应不大于0.2mm，一类环境（非迎土面及内部混凝土构件）混凝土构件的裂缝宽度均不应大于0.3mm，混凝土管片内外侧的裂缝宽度应不大于0.2mm。

当计及地震、人防或其他偶然荷载作用是，可不验算结构的裂缝宽度。

7. 地下结构中承重构件的耐火等级为一级，其它构件应满足相应的室内建筑防火规范要求。

8. 地下结构的自身防水要求应满足建筑物防水等级要求，地下车站及人行通道均按一级反水等级要求设计，区间隧道和辅助随到及联络通道的结构防水等级定为二级。

9. 当地下结构处于侵蚀地段时，应采取抗侵蚀措施，混凝土抗侵蚀系数不得低于0.8。

10. 地下结构设计按最不利情况进行抗浮稳定验算。

在不考虑侧壁摩阻力时，抗浮安全系数Kf≥1.05；当考虑侧壁摩阻力时，抗浮安全系数Kf≥1.15。

2.2.3 采用或参照的主要设计规范1．《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）2．《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2001)（2006年版）3．《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002)4．《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）5．《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001)6．《地铁设计规范》(GB50157-2003)7．《地下工程防水技术设计规范》（GB50108-2008）8．《水工混凝土结构设计规范》 (SL/T191-96)9．《公路，桥涵设计通用规范》 (JTJ021-89)10．《混凝土结构平面表示法制图规则和构造详图》（03G101-1、04G101-3）11．《钢筋机械连接通用技术规程》 (JGJ107-96)12．《市政地下工程施工及验收技术规程》 (DGJ08-236-1999)13．《钢筋焊接及验收规程》 (JGJ18-96)14．《混凝土结构工程施工及验收规范》 (GB50204-92)2.3 车站结构设计方案与计算模型2.3.1 车站结构设计方案图2-1 车站站台层右部示意图该站为岛式站台，主体为地下两层结构，采用单柱双跨（局部为双柱三跨）的钢筋混凝土箱形框架结构，有效站台宽度10m，长度139.4m。

本车站为岛式站台，主体为地下两层结构，采用单柱双跨（局部为双柱三跨）的钢筋混凝土箱形框架结构，存车线处为单跨一层结构。

施工方法采用地下连续墙明挖顺筑法施工，地下连续墙在基坑开挖阶段作为支护结构并与后浇的内衬墙共同组成永久性结构的外墙。

本车站结构抗震设防烈度为7度，车站的设防分类为丙类，抗震等级为三级。

本工程场地类别为Ⅳ类。

结构尺寸根据计算结果结合工程类比拟定，车站主体主要构件的结构尺寸拟定如表2-1：表2-1 车站主要构件尺寸2.3.2 车站结构计算模型本设计中取两个特征截面进行计算，分别为站台层截面（取剖面13，见图2-2）和出洞口截面（取剖面9，见图2-3）。