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一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來(lái)源

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市人口的急速膨脹和現(xiàn)代化生活節(jié)奏加快，人們出行次數(shù)增多以及汽車(chē)的普及，相應(yīng)的城市交通量大大增加，由于道路資源的低效率分配利用以及市區(qū)道路的結(jié)構(gòu)性缺陷等原因，城市中道路的相對(duì)不足和機(jī)動(dòng)車(chē)輛的飛速增加帶來(lái)了交通阻塞、車(chē)速下降、事故頻繁等一系列問(wèn)題，使得城市交通問(wèn)題日益突出.解決城市的交通速度問(wèn)題，不能僅僅把希望寄托在無(wú)休止的增加道路上，而軌道交通正是解決長(zhǎng)期交通堵塞的較好方案. 地鐵，是一座城市融入國(guó)際大都市現(xiàn)代化交通的顯著標(biāo)志.它不僅是一個(gè)國(guó)家的國(guó)力和科技水平的實(shí)力展現(xiàn)，而且是解決大都市交通緊張狀況最理想的交通方式.中國(guó)城市地鐵建設(shè)正處于起步階段，政府在解決人民群眾基本需求，特別是交通需求方面的任務(wù)異常艱巨和繁重.公共交通需求急劇上升，修建地鐵和輕軌已是各大城市基礎(chǔ)建設(shè)的必要內(nèi)容，是現(xiàn)代化大都市的標(biāo)志，未來(lái)5～10年將是中國(guó)城市地鐵大發(fā)展的黃金時(shí)期.”十一五”規(guī)劃綱要提出：”加快發(fā)展鐵路運(yùn)輸.重點(diǎn)建設(shè)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)、城際軌道交通、煤運(yùn)通道，初步形成快速客運(yùn)和煤炭運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò).”這表明中國(guó)城市進(jìn)入了地鐵時(shí)代.

二、中國(guó)地鐵發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

我國(guó)地鐵建設(shè)事業(yè)起步較晚.改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的城市化進(jìn)程也在逐步加快.經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市規(guī)模的擴(kuò)大，城市人口的急劇增加，居民出行和物資交流的高度頻繁，城市交通面臨著嚴(yán)峻的局勢(shì).伴隨著我國(guó)城市現(xiàn)代化、工業(yè)化進(jìn)程，地鐵這種動(dòng)力大、不占用地面空間的交通運(yùn)輸設(shè)施，正在大中城市建設(shè)中悄然興起，并成為解決城市交通問(wèn)題的最佳選擇.早在20世紀(jì)8O年代中期，國(guó)家就推出在百萬(wàn)人口以上的大城市中逐步發(fā)展地鐵交通的政策.隨后在80年代末，國(guó)家制定的產(chǎn)業(yè)政策再次明確其在基本建設(shè)中的重要地位.地鐵交通以其速度快、運(yùn)能大、污染少的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞.新世紀(jì)開(kāi)始，國(guó)家首次把發(fā)展地鐵交通列入國(guó)民經(jīng)濟(jì)”十五”計(jì)劃發(fā)展綱要，并作為拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改革開(kāi)放的深入，在中華大地上，許多大城市加快了地鐵建設(shè)的步伐.為了緩解城市交通的阻塞，京、滬、津、穗4個(gè)特大城市不僅在續(xù)建地鐵，而且要重新規(guī)劃城市軌道交通的藍(lán)圖，以利于城市新世紀(jì)的發(fā)展和外延.

地下街的發(fā)展將日益完善，它將從單純的商業(yè)性質(zhì)演變?yōu)榘ǘ喙δ艿?、有交通、商業(yè)及其他設(shè)施共同組成的相互依存的地下綜合體.未來(lái)在大城市的中心區(qū)，將建設(shè)四通八達(dá)不受氣候影響的地下步行道系統(tǒng)，它很好地解決了人、車(chē)分流的問(wèn)題，縮短了地鐵與公共汽車(chē)

的換乘距離，同時(shí)把地鐵車(chē)站與大型公共活動(dòng)中心從地下道連接起來(lái).未來(lái)地下空間的發(fā)展是高效地利用空間，將能源、物流、運(yùn)輸以及排污集中在地下進(jìn)行處理，為城市的地上空間預(yù)留了一片新鮮的天地.我國(guó)地下城的發(fā)展還不夠完善，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，完整高效的地下城將成為現(xiàn)實(shí).

三、畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要求

(1) 建筑面積規(guī)模：9000～10000O，其中站廳層考慮地下街約4000O;

(2) 使用功能：地下一層為站廳與地下街層，地下二層為站臺(tái)層;

(3) 層高與埋深：覆土厚度為8～9m,地下一層為站廳與地下街層，地下二層為站臺(tái)層;

(4) 出入口設(shè)計(jì)：出入口設(shè)計(jì)應(yīng)與總圖設(shè)計(jì)、地面街景協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并設(shè)自動(dòng)扶梯; (5)地下一層考慮增加地下街管理用房，包括辦公、財(cái)務(wù)、庫(kù)房及衛(wèi)生間、水暖電設(shè)備用房等。室內(nèi)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告地鐵車(chē)站建筑由以下幾部分組成： ①乘客使用部分：出入口、地面站廳、地下中間站廳、樓梯、電梯、坡道、步行道、售票、檢票、站臺(tái)、廁所等。

②運(yùn)營(yíng)管理部分：行車(chē)主副值班室、站長(zhǎng)室、辦公室、會(huì)議室、廣播室、信號(hào)用房、通訊室、工務(wù)工區(qū)、休息值班室等。

③技術(shù)用房部分：電器用房、通風(fēng)用房、給排水用房、電梯機(jī)房等。 ④生活輔助部分：客運(yùn)服務(wù)人員休息室、清潔工具室、貯藏室等。

表2-1地鐵車(chē)站房間功能分配

(6) 建筑等級(jí)：建筑安全等級(jí)為一級(jí)，防護(hù)等級(jí)6級(jí)，考慮平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換，建筑抗震等級(jí)為6級(jí);

(7) 戰(zhàn)時(shí)功能：戰(zhàn)時(shí)可用于人員疏散、車(chē)庫(kù)、物資庫(kù)，交通等功能; (8) 建筑層數(shù)：地下2層，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層; (9)建筑功能布局：地下一層：地下商業(yè)街和地鐵站廳，設(shè)備用房;地下二層：地下商業(yè)街和站臺(tái)。

四、建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思

1、地鐵車(chē)站建筑設(shè)計(jì)各階段要點(diǎn)

首先，要有前期準(zhǔn)備，要認(rèn)識(shí)到該工作具有周期長(zhǎng)、反復(fù)多、涉及專(zhuān)業(yè)多的特點(diǎn)。這就要求設(shè)計(jì)者要有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，除熟悉本專(zhuān)業(yè)技術(shù)資料外，還要了解相關(guān)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要有創(chuàng)新精神，但要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。在方案設(shè)汁階段，要明確該階段的主要任務(wù)是穩(wěn)定線(xiàn)位、站位和車(chē)站形式。在線(xiàn)位穩(wěn)定方面，從整體走向來(lái)分析，從客流吸引、遠(yuǎn)期規(guī)劃、征地拆遷、工程實(shí)施、環(huán)境保護(hù)等方面來(lái)綜合比較;在站位穩(wěn)定方面，應(yīng)根據(jù)使用功能優(yōu)劣，出人口、風(fēng)亭設(shè)置位置，地下管線(xiàn)情況，地面交通情況，施工場(chǎng)地布置，施 I：工法等綜合考慮，決定是路中還是路側(cè)、是跨路口還是不跨路口;在車(chē)站形式方而，應(yīng)根據(jù)規(guī)劃線(xiàn)網(wǎng)和本站功能要求，是中間站還是換乘站，是幾層車(chē)站、是島式還是側(cè)式、有無(wú)配線(xiàn)，找出本站特點(diǎn)，決定車(chē)站形式。在初步設(shè)計(jì)階段，要明確本階段的重點(diǎn)是確定車(chē)站規(guī)模、控制投資。規(guī)模的確定是根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)確定車(chē)站的站臺(tái)寬度、車(chē)站的長(zhǎng)度，層數(shù)、層高、覆土深度等得出的;投資的控制要有節(jié)約意識(shí)，綜合比較，能省則省，但要適宜。

施工設(shè)計(jì)階段主要保證罔紙的完整、精確，施工的可行性。設(shè)計(jì)圖紙、說(shuō)明書(shū)、設(shè)備材料表等文件要滿(mǎn)足使用要求，滿(mǎn)足施 、安裝和加工等多方面要求。還要注意，各專(zhuān)業(yè)圖紙中管線(xiàn)、門(mén)窗、隔墻、孔洞、預(yù)留、預(yù)埋對(duì)應(yīng)問(wèn)題。

另外還要注重后期配合，為工程服務(wù)，為現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，主要解決圖紙中不詳?shù)膯?wèn)題和T程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，并以合適的方式及時(shí)處理。

2、地鐵車(chē)站建筑設(shè)計(jì)原則

地鐵車(chē)站是地鐵線(xiàn)路中的交通樞紐起到客流地上、地下的相互轉(zhuǎn)換及快捷運(yùn)送客流的作用。車(chē)站應(yīng)根據(jù)線(xiàn)路走向合理布點(diǎn)，站間距考慮要適當(dāng)，市區(qū)宜在1.I公里左右，郊區(qū)可略長(zhǎng)些。站址的確定應(yīng)符合線(xiàn)路設(shè)計(jì)要求，沒(méi)在能夠最大吸引客流的地方，如：商業(yè)中心、居住區(qū)，以便乘客在地鐵和其它公共交通之間的換乘。同時(shí)注意與地面建筑規(guī)劃相協(xié)調(diào)，并注意對(duì)該地區(qū)的地下管網(wǎng)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地面建筑的拆遷改造進(jìn)行調(diào)查研究，力求掌握基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性，減少工程的潛在矛盾。由于地鐵車(chē)站建于地下，在建筑設(shè)計(jì)上必須注意以下的設(shè)計(jì)原則：

(1)地鐵車(chē)站是人流比較集中的公共交通建筑，在設(shè)計(jì)中首先要滿(mǎn)足其使用功能要求，地鐵車(chē)站的站位應(yīng)該為乘客提供最大可能的方便，使多數(shù)乘客步行的距離最短。車(chē)站布局還須考慮與其它公共交通有方便的換乘條件，將旅游景點(diǎn)、游樂(lè)中心、住宅密集區(qū)、辦公密集區(qū)等與車(chē)站相通，為乘客提供無(wú)太陽(yáng)曬、無(wú)雨淋的乘車(chē)條件，使車(chē)站建筑具有合理的、完善的、流暢的使用功能。

(2)車(chē)站布設(shè)應(yīng)與舊城改造和新區(qū)土地的開(kāi)發(fā)相結(jié)合，車(chē)站分布應(yīng)方便施工，減少拆遷，降低造價(jià)，并注重城市軌道交通建設(shè)與周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展的互動(dòng)效應(yīng)，為可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。

(3)地鐵車(chē)站是建于地下的公共交通建筑除了結(jié)構(gòu)應(yīng)有的安全可靠性外車(chē)站建筑的設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮所有的安全因素如樓梯和自動(dòng)梯數(shù)量、位置及寬度的考慮必須滿(mǎn)足在災(zāi)害情況下的緊急疏散要求，有足夠明亮的照明設(shè)施，以降低人在地下的恐懼心理，有清晰詳盡的導(dǎo)向標(biāo)志，安全出口通道有完善的消防設(shè)施及有足夠的新風(fēng)和排風(fēng)排煙設(shè)施。

3、車(chē)站位置選擇

車(chē)站站位的選擇需要綜合考慮多方面的因素，如與相鄰車(chē)站的站距盡量均勻、車(chē)站周?chē)牡孛姝h(huán)境、有無(wú)與規(guī)劃建筑結(jié)合的可能性、是否有利干吸引客流、車(chē)站是否利于預(yù)留發(fā)展等等。黑大站所處地區(qū)為哈爾濱迅速發(fā)展的地區(qū)之一，根據(jù)本站所處地理位置的重要性，同時(shí)考慮了與地面交通及未來(lái)規(guī)劃新的地鐵線(xiàn)路之間的銜接問(wèn)題。

4、車(chē)站形式的比選

島式車(chē)站是地鐵車(chē)站采用較多的形式，其優(yōu)點(diǎn)是站臺(tái)面積及其樓、扶梯的利用率高，站廳布置和管理較為集中，側(cè)式車(chē)站就存在上述的不足，這樣一方面降低了工程造價(jià);另一方面也降低了車(chē)站的建筑高度，滿(mǎn)足了建筑限高的要求。

5、車(chē)站規(guī)模

車(chē)站規(guī)模的大小，將直接影響到工程造價(jià)的高低。黑大站在滿(mǎn)足車(chē)站超高峰小時(shí)客流、安全疏散以及站位重要性的前提下，將車(chē)站設(shè)計(jì)為大約20m島式站臺(tái)車(chē)站，并對(duì)設(shè)備、管理用房進(jìn)行合理、緊湊地布置，充分考慮到節(jié)約投資，確定車(chē)站總長(zhǎng)約為150m。

五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)思

地鐵車(chē)站的主要施工方法有明挖法、蓋挖法以及暗挖法施工。目前，國(guó)內(nèi)外最主要的施工方法采用明挖法施工， 本車(chē)站主體及站后折返線(xiàn)均采用明挖法施工。主要結(jié)構(gòu)尺寸的擬

定是在滿(mǎn)足建筑限界和建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上、考慮施工誤差， 測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形及后期沉降等因素，根據(jù)地質(zhì)和水文資料，車(chē)站埋深，結(jié)構(gòu)類(lèi)型，施工方法等條件經(jīng)過(guò)計(jì)算確定。

車(chē)站為地下二層雙柱三跨框架明挖結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土框架型式， 由側(cè)墻、立柱、梁板組成結(jié)構(gòu)體系，頂板、中板承受豎向荷載，通過(guò)縱向主梁下的柱子和邊墻將荷載傳遞到底梁和底板。

六、存在問(wèn)題及解決措施

1、強(qiáng)柱弱梁?jiǎn)栴}

實(shí)際上是一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震問(wèn)題。目前地鐵設(shè)計(jì)中一般遵循的設(shè)計(jì)規(guī)范是《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 111―87)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011--2001)。其中《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》是針對(duì)地上建筑的研究、歸納成果而制定。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論是以極限狀態(tài)法為基礎(chǔ)，由于地震作用機(jī)理對(duì)地上結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)是不相同的，照搬此規(guī)范用于地鐵設(shè)計(jì)是非常有局限性的，尤其對(duì)于暗挖施工和覆土厚度較大的地下結(jié)構(gòu)，地震時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)受到地層的強(qiáng)大約束，震害明顯輕于地上建筑，無(wú)論用底部剪力法還是時(shí)程分析法都無(wú)法真實(shí)地反映出地震作用下結(jié)構(gòu)與地層的相互作用。

《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 11l一87)自1987年以來(lái)沒(méi)有進(jìn)行修編，采用容許應(yīng)力法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。地震發(fā)生時(shí)，結(jié)構(gòu)及其上部覆蓋層產(chǎn)生與地表地震加速度成比例的慣性力，同時(shí)地震引起主動(dòng)側(cè)壓力的增量，滿(mǎn)足此種工況的條件必須是結(jié)構(gòu)單位體積的重量(含結(jié)構(gòu)凈空在內(nèi))大于圍巖的比重。但由于地鐵結(jié)構(gòu)內(nèi)凈空較大，結(jié)構(gòu)單位體積的重量小于圍巖的比重，地震發(fā)生時(shí)，結(jié)構(gòu)與圍巖幾乎一同變形，采用上述理論也是難于反映真實(shí)的地震作用，同時(shí)該規(guī)范在地下結(jié)構(gòu)構(gòu)造上也沒(méi)有明確的要求。根據(jù)一般的地面建筑的概念，為增加框架柱的延性，結(jié)構(gòu)往往設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁的體系，根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和抗震等級(jí)，框架柱的軸壓比都受到嚴(yán)格的限制，其箍筋的體積配箍率也有明確的規(guī)定。而地下結(jié)構(gòu)由于覆土較大，導(dǎo)致框架柱承受的荷載較大，為滿(mǎn)足承載和限界的要求，往往設(shè)計(jì)成強(qiáng)梁弱柱的結(jié)構(gòu)體系，由于規(guī)范中對(duì)地下結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)沒(méi)有給出統(tǒng)一的要求。這就有可能在設(shè)計(jì)中忽略弱柱問(wèn)題，使框架柱成為地震中的薄弱環(huán)節(jié)，而形成箱體的梁、板、墻縱向剛度較大，延性好，具有較強(qiáng)的抗震能力。日本的一些地震工程實(shí)例中，地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞也往往是柱的脆性破壞，因此設(shè)計(jì)中必須重視框架柱的抗震問(wèn)題，必須提高其延性和承載能力。

2、計(jì)算跨度問(wèn)題

對(duì)于板和梁的計(jì)算跨度，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員采用的是支撐點(diǎn)中心到中心的距離，再考慮剛

域的影響。實(shí)際上，地鐵車(chē)站的縱梁都是多跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，按照一般計(jì)算方法，縱梁的計(jì)算跨度應(yīng)取凈跨+支撐長(zhǎng)度或取I.05倍凈跨，并取其中的較小值用于計(jì)算。由于地鐵框架柱的縱向尺寸一般較大(一般為0.8～1.2 m)，柱的縱向間距一般為6～8 m，以柱縱向尺寸為0.9m，柱的縱向間距為8m為例，其計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)取8m與7.455m(1.05×7.1)中的較小者，即取7.455 m作為計(jì)算長(zhǎng)度，如果計(jì)算跨度按照中心到中心即8 m計(jì)算，其彎距值將增大0.15倍，這樣就會(huì)導(dǎo)致梁的尺寸偏大或配筋量偏多，同樣的問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)在板上。

3、斜托的影響

為減小板厚，增加板支點(diǎn)處的抗沖切能力，設(shè)計(jì)時(shí)一般在板下部設(shè)有斜托，實(shí)際計(jì)算中往往會(huì)忽略斜托的剛度影響及其產(chǎn)生的拱效應(yīng)。這從圖11～圖13的結(jié)果中就可以看出：考慮斜托厚度及其拱效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果最小(見(jiàn)圖13)，而僅考慮斜托厚度不考慮其拱效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)圖12)比既不考慮斜托又不考慮拱效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)圖11)的負(fù)彎距偏大，正彎距偏小。這說(shuō)明設(shè)計(jì)中斜托的作用是不能忽視的。

4、變形縫的設(shè)置

地鐵車(chē)站往往較長(zhǎng)，其下部地基可能不均勻，或者車(chē)站縱向結(jié)構(gòu)形式變化，或者上部荷載的變化等，都可能造成地基的不均勻沉降;另外，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑以及混凝土自身因溫度的收縮膨脹、徐變等問(wèn)題可引起結(jié)構(gòu)的縱向變形。如果沿縱向不設(shè)置變形縫，結(jié)構(gòu)就可能沿環(huán)向開(kāi)裂，重者導(dǎo)致結(jié)構(gòu)漏水，輕者結(jié)構(gòu)表面會(huì)出現(xiàn)大量裂紋。如果設(shè)置變形縫，縫的兩側(cè)就有可能產(chǎn)生影響行車(chē)安全的差異沉降，尤其對(duì)置于軟弱地基上的的結(jié)構(gòu)，縫的設(shè)置更應(yīng)慎重。目前南方地區(qū)一些地鐵車(chē)站要求不設(shè)縫，其結(jié)果是結(jié)構(gòu)完成后許多車(chē)站會(huì)發(fā)生環(huán)向裂縫，形成漏水現(xiàn)象。如果單靠加大縱向配筋還不能完全解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槠胀ㄤ摻钜l(fā)揮作用是在混凝±受力變形之后(裂縫出現(xiàn)時(shí)鋼筋應(yīng)力可能只有40～60 MPa)，因此變形縫的設(shè)置問(wèn)題將是一個(gè)直接影響工程質(zhì)量或工程安全的問(wèn)題，是一個(gè)需要進(jìn)一步研究和認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。

七、時(shí)間安排及設(shè)計(jì)成果

1、時(shí)間安排

設(shè)計(jì)共14周

建筑：4.5+0.5周

結(jié)構(gòu)：7.5+0.5周

基礎(chǔ)：2周

答辯時(shí)間：執(zhí)行學(xué)校統(tǒng)一安排

2、設(shè)計(jì)成果

建筑部分：

(1) 總說(shuō)明及總平面圖(1:500)

(2) 地下各層平面圖(1:200)

(3) 縱向剖面圖(1:200)

(4) 橫向剖面圖(1:100)

(5) 大墻剖面(1:20)

結(jié)構(gòu)部分：

(1) 主體結(jié)構(gòu)頂板、樓板、側(cè)墻、梁柱框架配筋圖

(2) 結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)(1：:20)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明

(3) 基礎(chǔ)配筋圖(1:20~1:100)

施工部分：

施工方案及可行性，需要有施工設(shè)計(jì)說(shuō)明。

參考文獻(xiàn)

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