地铁车站结构设计方向展望

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1、专业知识分享版【摘要】针对城市地铁发展对结构设计的新要求，提出地铁车站结构设计的几个发展方向，包括采用空间计算分析模型，使用型钢（钢管）混凝土结构体系、拱形结构体系，引入预应力结构体系等。【关键词】地铁车站结构设计空间模型型钢（钢管）混凝土结构拱形结构预应力结构随着我国经济的发展，城市道路交通拥堵情况更加严重，加快地铁建设、缓解交通压力的呼声高涨。我国城市的地铁建设，已经逐步在全国各大城市全面展开。伦敦、巴黎、纽约、香港等城市，地铁网络十分发达，地铁线网换乘节点多，市民采用地铁交通经济快捷，极大缓解地面交通压力。例如，巴黎市中心地铁车站密集

2、，每500m范围就有一个地铁出入口，乘坐地铁十分便捷。香港地铁在繁华地段，采用相邻双站换乘形式，可以使乘客在两条地铁线间的两车站上下行方向，分别实现同站台直接换乘，减少换乘的时间，缩短乘客换乘距离，减少人流干扰。借鉴发达国家及香港地铁建设的经验，对我国地铁建设的发展有利。我国较早开始地铁建设及运营的北京、上海及广州地区的实际经验也证明，地铁在城市中与各类交通形式结合并形成有效的网络后，其高效能才能充分体现。1地铁建设对结构设计的新要求我国近年来地铁建设不断提速，各国、各地地铁发展的经验，促使各城市的线网规划充分考虑形成高效的地铁线网，同时也

3、兼顾地铁与其他交通系统的便捷换乘。地铁线网的形成、换乘体系的建立，都对地铁车站的功能和形式提出了更高的要求。随地铁建设不断深入，对地铁车站结构提出了更高的要求，主要体现在以下几个方面：（1）地铁线网规划的深化，地铁换乘车站增加，换乘更加方便、快捷，但车站在基坑深度、层数、车站换乘方式等方面更加复杂，对结构设计要求提高；（2）地铁车站建筑功能要求不断提升，要求增加结构跨度，减小车站内部结构构件数量及尺度以便于建筑相关布置等；（3）地铁车站与其他交通体系换乘接驳的功能更为全面，导致结构形式更为复杂，结构构件受力采用传统平面计算模型计算已经不能满

4、足要求；（4）城市环境保护及拆迁难度提高等，对地铁车站的施工等方面限制更加苛刻，结构与即有建筑、管线等相互影响，制约地铁车站的设计施工。这些特点对地铁车站的结构设计提出了很多新课题，这是以前地铁建设中尚未大量碰到的。但是可以预见，随着地铁建设的不断推动，地铁车站结构设计要解决这些新问题，需要更新设计方法、设计理念。我国城市建设规模不断扩大，在房屋建筑等方面因市场竞争等方面的原因积累了越来越多的经验，对采用新技术、新结构形式十分敏感，房屋建筑的发展为解决地铁车站设计出现的新问题，提供了一些有价值的解决方案。2地铁结构设计发展方向推动地铁车站结

5、构设计，有下面几个主要的发展方向值得关注：2.1采用空间计算模型地铁车站多设置在城市道路下，为满足城市管线等方面的要求，车站顶板上方一般存在覆土，覆土厚度大，相应底板埋深大，地下水浮力作用大。地铁车站为满足环控、消防等方面要求，并减小车站埋深，车站普遍采用沿线路方向的纵向梁体系，不使用纵横梁体系，结构的板横向跨度达到7～10m，结构纵向柱网间距因建筑美观及使用功能等方面的要求，往往也在8m左右，结构板墙柱的内力大。使命：加速中国职业化进程联系电话：0755-86153458专业知识分享版在以前计算成本及操作等方面的条件限制下，车站结构计算只

6、能近似采用平面应变假定，对车站进行结构横断面计算分析，只有在少量车站因特殊受力情况下，才采用空间计算模型计算，且前后处理耗时长，计算成本高。现在，随着计算机硬件及结构计算软件的发展，计算机运算速度加快，各类软件建立空间模型的前后处理更加便利，计算的成本、计算需要的时间大幅度下降，结构材料模型的不断优化，空间计算已经不存在大的问题；采用空间计算模型，针对不同类型的车站，在正确选取材料模型、计算参数的前提下，通过计算得到更加接近真实情况的结果，可以用于指导设计。对一般标准车站完全可以采用空间模型计算，而对解决换乘车站、复杂车站结构受力计算分析已

7、经难度不大，只是在建模时间、结果处理分析等方面略长。采用空间计算模型，能够在结构内力、应力图中找到结构可能存在的应力集中位置，在设计中针对性的采取加强措施；在保证安全的前提下，可以有效减少结构受力配筋、增加构造钢筋（如纵向钢筋），提高应对温度应力、地基变形等方面的能力。在深圳地铁某十字换乘车站设计前，进行了空间模型计算，并与标准车站断面计算配筋对比发现：空间计算得到的结构内力很小，除局部应力集中位置外，其他地方内力配筋较小（图1）。因按照空间模型计算得到结构受力一般均较小，需要进一步研究模型计算与实际受力情况的差异，掌握规律，系统优化结构受

8、力，优化计算配筋，同时加强构造配筋，增加结构整体性，提高对抗温度收缩裂缝、不均匀沉降等问题的能力。空间计算模型受力状况的正确与否，需要进一步结合实际工程，进行必要的钢筋应力等监测