于家堡站房北部明挖区结构方案设计

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1、于家堡站房北部明挖区结构方案设计：于家堡枢纽北部明挖区地下结构形式为两层三跨钢筋混凝土框架结构。南北向长约197米，东西向宽约86米，南北向标准柱距9m，东西向跨度共6跨，站房最大东西向跨度为20.7m，底板埋深约24m。本文主要介绍站房北段的结构方案设计难点以及其解决办法，重点论述了结构顶板的设计方法。　　关键词：大跨度地下工程；结构难点设计方案；拱形结构　　Abstract:onthehomenorthMingdigareaatthehuboftheundergroundstructureformfortestructure

2、.Northandsouthisabout197meterslongandeast-eters9mstandardcolumn,east-,floorburieddepthabout24m.Thispapermainlyintroducesthestructureofthenorthstationschemedesigndifficultiesandtheirsolutions,andfocusesonthestructureoftheroofdesignmethod.　　Key。横向共6跨：城际车站范围三跨跨度20.7m、20

3、.5m、20.7m，跨度较大，Z4线车站三跨跨度8.5m、7m、8.5m（随线路中线有变化）。地下一层的层高为7.1m，地下二层的层高为10.5m　　　　图3：主体结构平面图　　2.2结构体系的选择　　在建筑布置条件如此复杂、困难的条件下，要完成结构设计的第一步是确定合理的结构型式。车站站台范围不设中间立柱，只能在城际站台两线间设置结构中立柱，此时结构横向跨度20.5m，属于大跨度结构，如采用梁板结构，则结构边墙及顶板受水土压力大，须增大结构受力杆件，使用空间受限制，且建造成本加大，结构处理难度大。　　对此，结构体系选用拱结构来

4、解决上述问题。对于大跨度结构来说，拱结构是最有效减少结构变形、降低构件弯距，加大使用空间的结构形式。因此设计方案针对此结构的重点部位顶板，采用拱形结构；而结构中板荷载较小，则采用密肋梁的结构形式，在横向柱位主梁之间再增设一道次横梁，从而减小板跨；车站基础采用筏板形式，底板采用钢筋混凝土板厚板；车站侧墙采用钢筋混凝土结构；中间立柱采用直径1400mm钢管混凝土双柱，纵向间距12m。此部分地下结构整体为两柱三跨拱形框架结构。　　3、站房北段结构设计难点　　3.1顶板的两种结构方案　　在设计起始阶段，针对结构重点部位结构顶板，作了两种

5、方案的比较选择。第一种方案是平板拱梁的结构方案，顶板为600mm厚板，柱位上设置横、纵向主梁，在横梁主梁间再设置一道横向次梁，主次横梁均为上平下拱的拱梁形式。第二种方案是结构设置柱位上纵梁，横向为三跨连续拱板。这两种方案各有优缺点，后文一一进行介绍。　　两种方案的结构横断面如下：　　　　图4：方案一结构横断面　　　　图5：方案二结构横断面　　3.2对两种结构方案的计算与分析　　3.2.1于家堡整体计算模型简介　　计算软件及计算方法：采用的软件为Midas/Gen通用结构计算软件，按构件实际尺寸整体建模，计算方法为三维有限元空间计

6、算，个别位置或构件可能需要结合设计经验进行手算。　　计算原则：采用荷载－结构模型进行空间有限元分析，墙底及桩顶限制水平位移，用竖向弹簧模拟桩的作用。构件采用模型计算得出的内力包络值，进行承载力和裂缝检算。　　3.2.2方案一计算方法与分析　　如方案一横断面所示，平板拱梁方案的顶板结构是由板壳和拱形杆件组成，建立三维模型时的难点是拱梁与平板在三维模型中中线无法对应，不好模拟。所以在方案试算中只能用SAP2000建立二维横向框架模型，考虑到顶板和中板的横梁受荷面积均为4.5米，可将结构取出一4.5米宽的横向条带作为一个框架平面计算单

7、元。及平面框架的顶、中梁可取实际的梁截面尺寸，墙、底板的宽度为了与顶梁刚度匹配，取与顶板梁受荷面积相同的4.5米宽度，厚度取实际的厚度。底板抗拔桩设置成拉压弹簧。　　　　图6：SAP2000建立的框架模型　　　　图7：弯矩图图8：轴力图　　试算结果显示，顶板变截面梁上皮最大弯矩位置为中间支座处，此处梁截面尺寸为1800mmx3260mm，弯矩为24830KN*m，轴力为5397KN（压力），需要钢筋18/18/10C32，裂缝为0.128mm。梁下皮跨中截面尺寸为1800mmx1000mm，弯矩为3222KN*m，轴力为5314

8、（压力），需要钢筋10/18C32，裂缝为0.13mm。通过SAP2000的二维模型计算结果看出，拱效应使拱形顶梁产生较大的轴力，构件检算能够通过。但是此部分结构属于大体积混凝土结构，结构受力复杂，工况组合繁多，二维模型是对整体模型进行的简化模拟，其结果和结构整