目錄工作日志I 1工作日志II 9畢業設計任務書 10開題報告 13中文摘要 25Abstract 26第一章概述 271.1設計范圍 271.2設計依據及內容 271.2.1設計主要依據 271.2.2設計主要內容 271.3站址環境 271.4地質水文概況 28第二章車站建筑設計 292.1設計原那么及主要技術指標 292.1.1車站設計原那么 292.1.2設計特點 302.1.3主要設計標準 312.1.4建筑等級、火災危險等級、耐火等級 342.1.5抗震設計等級、人防設計等級 342.1.6車站結構的設計使用年限 342.2車站總平面布置 342.2.1方案比選 342.2.2車站技術指標 352.2.3車站主體布置及與道路紅線、周圍建筑的關系 352.2.4出入口通道布置及與道路紅線、周圍建筑的關系 362.3車站規模 362.3.1設計客流及客流分析 362.3.2站臺有效長度、寬度及站臺形式 362.4主要經濟技術指標 382.4.1車站主要特征匯總表 382.5車站建筑設計 39車站形式 392.5.2站廳、站臺及其它各層建筑布置 392.6車站附屬設施 402.6.1站臺至站廳樓梯、自動扶梯寬度和數量計算 402.6.2出入口通道寬度與樓梯、自動扶梯計算 402.6.3事故緊急疏散時間計算 41售檢票設施 422.6.5風亭、風道與冷卻塔 432.7其他事項 442.7.1無障礙設計 442.7.2車站裝修 442.7.3車站防災設計 45第三章車站結構設計 463.1設計原那么及主要技術標準 463.1.1設計原那么 463.1.2主要設計標準 473.1.3采用或參照的主要設計標準 483.2荷載及荷載組合 483.2.1荷載〔作用〕類型 483.2.2荷載〔作用〕組合 503.3荷載計算 503.3.1本設計采用的荷載及荷載組合 503.3.2水土壓力的計算 513.3.3荷載組合計算及計算結果 553.4結構內力計算 573.4.1計算模型 573.4.2結構內力分析與計算 583.5配筋計算 673.5.1柱子配筋計算 673.5.2拱頂配筋計算 683.5.3站廳層配筋計算 703.5.4拱底板配筋計算 723.5.5邊〔側〕墻配筋計算 743.5.6頂、底縱梁配筋計算 783.6裂縫檢算 883.6.1拱頂檢算 883.6.2底板檢算 883.6.3邊墻檢算 89第四章車站結構施工組織設計 904.1總述 904.2結構防水 904.2.1設計原那么與標準 904.2.2主要防水設計 914.3施工方法 914.3.1工程概況 914.3.2暗挖中洞法簡介 924.3.3設計指導原那么 924.3.4主要施工步驟 924.3.5施工考前須知 954.4施工部署 974.4.1施工部署主要內容 974.4.2施工部署考前須知 974.5施工監控量測 984.5.1施工監控量測 984.5.2監控量測的依據 984.5.3監控量測的目的和內容 984.5.4監控量測的主要儀器及工程 99參考文獻 100附件一外文翻譯 101附件二外文翻譯原文 121工作日志I題目：北京地鐵西四站結構設計時間2010年3月18日至工作重點1．收集資料，編寫開題報告2．翻譯局部外文具體內容如下：這一周主要是完成開題報告和局部外文翻譯：〔1〕通過網上查找以及查閱圖書館資料，確定研究的課題是地鐵的結構設計，在開題報告的文獻綜述中對城市地鐵進行了簡單的介紹，國內外的地鐵研究現狀，地鐵研究存在的問題進行了淺略的分析，以及闡述了研究地鐵的意義和價值等方面，并展望了將來地鐵開展的前景。〔2〕運用一些翻譯軟件和字典的查詢，以前學過的專業知識，對指導老師所給的外文文本進行了翻譯。隨后的時間明確了所設計地鐵的研究方案的要求：合理地選定建筑設計方案、結構設計方案以及適用的施工方法。最終繪制出“車站總平面布置圖、結構形式圖、各層平面布置圖、車站縱剖面圖、客流流線圖、車站主體結構配筋圖、施工場地布置圖、施工方案設計圖〞等圖紙，以及完成設計說明論文。最后在開題報告中，對整個畢設的進度進行了安排。指導教師意見：簽字：日期：題目：北京地鐵西四站結構設計時間2010年3月28日至工作重點建筑方案設計及車站總平面布置〔包括站位選擇、出入口布置、通風亭布置等〕具體內容如下：這兩周主要是進行車站建筑設計，包括車站形式的選擇，車站平面布置，并試著畫出站臺與站廳的平面布置圖，以及站臺和站廳的客流流線圖，然后是車站附屬設施設計，包括車站出入口，風口，和車站裝修，防災設計及排水設計，車站動力照明等方面的設計說明。指導教師意見：簽字：日期：題目：北京地鐵西四站結構設計時間2010年4月9工作重點車站主體結構橫斷面設計，縱斷面設計具體內容如下：這一周主要是根據前期車站建筑設計以及指導老師所給的資料，確定車站橫斷面結構形式，并畫出車站主體結構橫斷面圖，縱斷面剖面圖。并進一步修改之前所畫圖紙及設計數據。指導教師意見：簽字：日期：題目：北京地鐵西四站結構設計時間2010年4月16日至工作重點車站站廳層及站臺層建筑詳細設計并繪制相應的圖紙具體內容如下：這一周主要是根據前幾周得出數據及資料加以整理、修改，重新進行總平面的布置，橫斷面和縱剖面的建筑設計，然后完善前期圖紙并詳細繪制車站站廳層及站臺層的布置及剖斷面圖。指導教師意見：簽字：日期：題目：北京地鐵西四站結構設計時間2010年4月23日至工作重點熟悉ansys軟件，進行車站結構內力計算，建模，出內力圖，出數據具體內容如下：這一周主要是進行結構設計的工作，包括用ansys軟件建模，加約束，加載，運行計算，以及最后出內力圖和內力數據，為下一步結構配筋計算提供了有力的根底。該過程中，在建模、計算時遇到了很多問題，其中不乏有反復建模，反復計算的時刻，不過在同學和老師的幫助下，克服了困難，最終使得計算結果符合要求。指導教師意見：簽字：日期：題目：北京地鐵西四站結構設計時間2010年5月1工作重點車站結構內力分析，進行結構配筋計算及裂縫檢算具體內容如下：這兩周主要是使用ansys軟件分析結構，出彎矩，剪力和軸力圖，進而提取所需數據，然后分別對主體結構的中柱、拱頂板、拱底板、邊墻、站廳板、頂縱梁及底縱梁進行了配筋計算，并進行了裂縫檢算。指導教師意見：簽字：日期：題目：北京地鐵西四站結構設計時間2010年5月16工作重點配筋圖的繪制以及施工方案和施工組織的設計具體內容如下：在這兩周里，重新計算了配筋，查閱了一些書籍及其他網上資料，繪制了主體結構的配筋圖，然后編制了施工方案及對施工組織的設計的簡單說明，并繪制了施工步驟圖及施工圍擋簡圖。指導教師意見：簽字：日期：題目：北京地鐵西四站結構設計時間2010年5月30日至2010工作重點整理編寫論文說明書和修改圖紙具體內容如下：最后這接近一周的時間主要是將以前的計算說明書加以整理，將其放入交大畢業設計各分項表格中，然后對圖紙進行明顯錯誤的修改和編號，優化畢業設計。指導教師意見：簽字：日期：工作日志II題目：北京地鐵西四站結構設計指導組組長意見：是否同意參加辯論：簽字：日期：畢業設計任務書題目：北京地鐵西四站結構設計適合專業：土木工程畢業設計〔論文〕根本內容和要求：主要內容：1．車站總平面布置〔包括站位選擇、出入口布置、通風亭布置等〕2．車站結構形式選擇3．車站縱斷面設計4．主體結構各工況內力組合計算5．截面檢算與結構配筋設計6．施工方案設計根本要求：1．獨立完成上述各項內容；2．車站平、縱斷面設計應根據實際圖紙情況，經多方案比選后確定；3．每項計算應附正規的計算簡圖和內力圖；4．各項圖紙應按制圖標準進行；5．引用標準應注明。畢業設計〔論文〕重點研究的問題：1．車站總平面布置及平、縱斷面設計2．結構各工況內力組合計算及配筋設計3．施工方案設計畢業設計〔論文〕應完成的工作：除學校規定的外文翻譯及摘要、論文字數及標準化等要求以外，應提交如下成果：1．車站總平面布置圖2．車站結構形式圖3．車站各層平面布置圖4．車站縱剖面圖5．客流流線圖6．車站主體結構配筋圖7．施工場地布置圖〔包括施工圍擋、施工豎井的布置等〕8．施工方案設計圖參考資料：1．國家標準?地鐵設計標準〔GB50157-2003〕?,北京：中國方案出版社,第一版，2003.72．施仲衡，張彌主編，?地下鐵道設計與施工?，陜西科學技術出版社3．賀少輝主編，?地下工程?，清華大學/北京交通大學出版社4．王夢恕主編，?地下工程淺埋暗挖技術通論?，安徽科學技術出版社設計詳細資料：1．設站地區總平面圖一張〔見附圖，比例尺1：1000〕2．工程地質水文地質條件：線路垂直于永定河沖、洪積扇的軸部，第四紀地層沉積韻律明顯，地層由上到下依次為：雜填土、粉土、細砂、圓礫土、粉質粘土、卵石土。其主要物理力學指標如表1，車站埋深10.0m，地下水位在地面以下7m處；本地區地震烈度為6度。表1各層土的物理力學指標土的類型厚度〔m〕重度γ〔kN/m3〕彈性抗力系數(Mpa/m〕變形模量E〔GPa〕泊松比μ內摩擦角ф〔o〕粘聚力C(Mpa)雜填土2.016500.80.4200.005粉土5

018900.90.35210.01細砂5.0191001.20.32220.01圓礫土3.519.51201.50.32250.01粉質粘土6.020.01501.80.32230.02卵石土10.020.02002.00.30270.03基巖223002.50.35350.043．客流預測：預測單向頂峰小時客流量：初期〔2021年〕17800人次/小時，近期〔2021年〕19920人次/小時，遠期〔2035年〕21000人次/小時；4．車輛及編組車輛采用地鐵A型車，3動3拖編組。開題報告題目：北京地鐵西四站結構設計文獻綜述：國內外城市地鐵開展概況1、國外城市地鐵交通開展概況自1863年，倫敦建成世界第一條地下鐵道，迄今已有130年，這條首次問世的地下鐵道長6.2km，列車采用蒸汽機車牽引。之后于l890年又建成世界第一條長4.8km電氣化地下鐵道并投入運營，從而大大改良了地鐵機車牽引動力。19世紀，世界上只有倫敦、紐約、伊斯坦布爾、芝加哥等8座城市的居民能夠乘地鐵列車。20世紀初至1945年，在45年的時間里，又有巴黎、莫斯科、柏林、悉尼等l3座城市相繼建成了地下鐵道。在第二次世界大戰期間，有些城市的地鐵，還發揮了防空掩蔽所的作用，防止遭受飛機的轟炸，保護了許多人的生命。二次大戰以后，開展地下鐵道已受到各國的廣泛重視，許多城市紛紛效法倫敦，興建地鐵的城市，如雨后春筍般飛速開展起來。近50年間，已有94座城市建成了地下鐵道。如今，它已遍布44個國家的115座城市，大約尚有近20座城正在建設或將要建成地鐵，預計到本世紀末擁有地鐵的城市將突破135座。之前，地鐵線路全長超過200km的有5座城市。其中，最長的是倫敦420km，紐約393.5km，巴黎330km，莫斯科255km，東京2l8.9km。地鐵車站最多的是紐約，485站。客運量最高的是莫斯科地鐵，全年29.2億人次，平均每月運送800萬人次；其次是東京地鐵l9億多人次，巴黎地鐵l3億多人次。開展最慢的是伊斯坦布爾，自1875年建成0.6km地鐵，運營100多年，一直未續建，直至1988年才開始興建輕型地鐵7km多，現已有8km地鐵。2、國內城市地鐵交通建設概況〔1〕我國最早修建的地鐵我國建成的第一條地鐵是北京地鐵一號線一期工程，從北京站到蘋果園站,全長23.6Km，于1965年7月1日開工，1969年10月1日〔2〕我國當前各城市地鐵概況：我國城市軌道交通的開展經過了三十多年的歷史，并經歷了一段曲折，但其真正開展是從上世紀八十年代開始的。近l0年來，我國許多大城市都紛紛籌劃修建大、中運量的地鐵或輕軌交通工程。已有20多個大城市在不斷投人大量人力和物力，進行了不同程度的軌道交通工程建設前期工作和可行性研究。“十五〞期間，國家投資8000億元用于城市交通軌道建設，建成總里程到達450公里，其中用于地鐵建設的投資約2000億元，除香港已建成的75公里地鐵和輕軌線路外，我國大陸地區先后有北京、天津、上海、廣州，南京，西安，成都，深圳，大連，哈爾濱，杭州，青島，重慶，沈陽等城市正在建或已建有通車。截至2021年底，我國已有10個城市擁有共29條城市軌道交通運營線路，運營里程到達776公里，年客運總量達22.1億次。而據不完全統計，北京、上海等l5個城市共有約50條，l154公里軌道交通線路在建。目前，有約27個城市正在籌備建設城市軌道交通，其中22個城市的軌道交通建設規劃已經獲得國務院批復。至2021年前后，北京、上海、廣州等22個城市將建設79條軌道交通線路，總長2259.84公里，總投資8820.03億元。二、城市地鐵開展存在的問題及解決方法地鐵交通的開展要不斷研究解決其本身還仍然存在的—些問題，如怎樣降低工程造價、提高運行效率、進行結構防水處理等等，否那么會影響地鐵交通的可持續地開展。1、降低工程造價，減小運營本錢作為一種大容量、快捷、平安、高效的客運交通工具,城市快速軌道交通系統在城市客運交通市場所應起到的骨干交通作用已被各界所共識。然而,修建城市軌道交通所需要巨額資金投入及目前我國可用于開展城市軌道交通建設的資金尚很緊張也是不爭的事實,能否降低工程造價已成為軌道交通開展的重要控制因素，所以這一問題是值得城市地鐵建設者共同關心的重要問題。2、提高地鐵交通運行效率運營管理是一門科學，它的好壞直接影響城市快速軌道交通的效益。如原蘇聯地鐵，在技術裝備上不如西方先進，但它的效益好、效率高是國際上公認的。莫斯科地鐵列車運行對數達每小時40對以上，一般到達45對/小時，有的線路已達每小時48對，它靠的就是熟練的操作、科學的管理。而香港地鐵有先進的技術裝備，列車運行對數每小時只能到達30對，經改造信號系統后，才到達34對。因此，要想地鐵交通良好的開展，就需尋求各種方法提高其運行效率。3、地鐵結構的防水地鐵結構防水作為世界難題一直困擾著全世界的地鐵工程建設，為此，一代又一代的專家學者在地鐵結構防水系統工程上進行了一次又一次的探索、實踐和總結。地鐵結構的防水要始終貫徹“一個理念、一個重點、兩個手段〞的系統解決方案。“—個理念〞就是結構防水設計中要以“混凝土結構自防水為主，防排結合〞作為原那么；“—個重點〞是防止混凝土開裂為重點；“兩個手段〞一是減少混凝土中水泥用量增加優質粉煤灰，二是降低混凝土的坍落度。地鐵結構防水根本在于“混凝土結構自防水〞地鐵結構防水須從源頭抓起，從沒計理念做起，防水設計原那么是地鐵結構設計的根本出發點，各地的防水設計原那么為：上海地鐵“以防為主，多道設防，因地制宜，綜合治理，防排結合〞；廣州地鐵“以防為主、防排結合、多道設防、剛柔并進〞；沈陽地鐵“以防為主，防排結合，剛柔相濟，多道防線，因地制宜，綜合治理〞；香港地鐵“以混凝土自防水為主，防排結合〞。從中可以看出只有香港地鐵明確指出“以混凝土自防水為主〞，其他城市地鐵均偏離了防水之本。在實際工程中，往往偏重防水材料，輕防水混凝土，造成大量投資浪費。混凝土實際強度偏高是結構防水效果不良的主要原因提到混凝土質量，人們自然想到的重點是如何提高強度指標和抗滲指標。造成這一概念的原因是多方面的，包括受到?標準?的制約，以及防水混凝土檢測標準不科學等因素的影響。實際上這是一個誤區，因為強度、抗滲標號越高，越容易開裂。在C30S8防水混凝土施工中，經常出現“指標〞達標，但防水效果卻不達際的現象。由于重視“強度指標〞、“抗滲指標〞而無抗裂檢測標準和手段，以及設計單位片面追求高強度和高抗滲，最終得到的卻是低抗裂的混凝土。因此，正確的概念應當是如何提高防水混凝土的抗裂性。大量實踐證明，要解決地下結構防水、防腐，必須徹底解決裂縫問題，否那么一旦開裂，結構的抗滲、防腐、耐久性都成為空話。三、我國城市地鐵交通開展現狀及其開展前景我國目前超過百萬人口的城市有34個，其中超大城市12個，特大城市有22個。要解決超大城市和特大城市的交通問題，城市軌道交通是一個非常可行的方案。我國城市地鐵開展比擬落后，不過，近幾年，我國城市建地鐵和輕軌的熱情很高，深圳、南京、重慶、長春、大連、青島等20多個城市都在規劃、申報或正在籌建。已獲得國家批準正在建設的工程有：北京西直門至東直門城市輕軌鐵路、上海地鐵明珠線、南京地鐵一期工程、深圳地鐵一期工程〔深圳地鐵是深圳市根底設施的主要工程，于1999年初開工。深圳地鐵全長14.5公里，設14個車站，分東西和南北兩個走向。東西向由羅湖至竹子林、南北向從皇崗口岸至福田中心區，方案四年建成。〕、重慶跨座式單軌系統、大連輕軌試驗線、長春輕軌一期工程、廣州地鐵二號線、武漢輕軌一期工程等。以上在建工程線路總長度約167根據國外的經驗，大中城市尤其是特大城市的交通結構應向快速、大容量、立體化的方向開展。它們是以地鐵與輕軌等快速軌道交通為主，公共汽車為輔，多種交通方式組成一個比擬完整的城市公共交通體系。如華盛頓的軌道交通在全市公交中的比重為99.5％，東京為83.5％，巴黎為70.5％。我國開展快速軌道交通還處于初始階段。從1965年至今建成的地鐵，平均每年建4km，前30年平均只建成2km。隨著經濟的開展，城市財力的增強，修建快速軌道交通的速度會相應加快。如上海、北京在“十·五〞期間以每年15km的方案向前開展快速軌道交通。目前全國100萬人口以上的城市37個，規劃籌建快速軌道交通的城市24個，占特大城市總數的60％，共方案修建的城市軌道交通線路總長425km，到時，我國將有快速軌道交通約770km(未計香港和臺灣)。展望未來，我國開展城市地鐵交通的前景是遠大的，工程是宏偉的。二十一世紀，隨著經濟快速穩步的開展，人民生活水平的不斷提高，人們對環境，對城市交通工具的要求會越來越高，到時各城市將根據自身的特定條件，選擇各種適合的交通方式。甚至被譽為城市理想交通工具的磁懸浮軌道交通出現在某個城市，也是順理成章的事。四、地鐵車站的施工方法1.地鐵車站施工方法比擬序號施工方法環境場地要求優點缺點開展方向1明挖寬闊的施工場地，如京、津、滬、穗地鐵車站進度快，造價低，便于大型機械化施工破壞、污染環境，影響市區居民生活，風險大1)深層地下連續墻，樁排墻2)預應力鋼支撐3)地面變化監控技術4)土丁墻技術2礦山堅硬巖土介質、地下水位低地面影響小，造價低進度慢，強度高，風險大1)鉆孔臺車自動裝藥引爆2)光面爆破錨噴監控數據反響3)分斷面開挖，眼鏡工法4)大型土方機械3淺埋暗挖土體凍結、注漿、深層攪拌、管棚加固，淺埋車站，如北京站淺埋暗挖地面影響小，造價低地下作用風險大，機械化程度低1)地基處理技術2)小型地下開挖機械3)可靠的臨時劫掠措施和機具4蓋挖市區淺埋地鐵車站，如上海地鐵1、2號線淮海路和南京路上的站、北京一些車站占用場地時間短，對地面干擾較小，平安施工工序復雜，交叉作業，施工條件差1)交叉施工，流水作用2)小型施工機具3)永久襯砌支護的地下連續墻，鉆孔柱施工質量控制和托換技術5逆作車站上面有高層建筑，埋深較深，如上海新閘路站占用場地時間短，對地面干擾較小，平安施工工序復雜，交叉作業，施工條件差1)交叉施工，流水作用2)小型施工機具3)永久襯砌支護的地下連續墻，鉆孔柱施工質量控制和托換技術6異型盾構市區深埋車站，線路換乘下層車站不影響地面地下運營，平安，機械化程度高機械復雜，造價高，安裝操作難度大1)開發研制國產大型三心圓、割圓異型盾構2)開發新型襯砌劫掠材料和施工技術2.暗挖法施工控制地層沉降的主要措施(1)領會并嚴格執行“十八字方針〞

淺埋暗挖法是在城市地鐵隧道施工歷經多地區實踐根底之上提出的具有我國特色的軟土隧道施工方法。它的精神實質及要領都融合在這十八字方針里———“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測〞。

“管超前〞不僅僅是簡單地利用小導管等進行超前預加固支護,其加固效果與小導管直徑、長度、間距、安設角度、搭接長度以及漿液等都有關系；“短開挖〞不是指臺階長度短,而是指控制循環進尺,少擾動地層,開挖范圍小且留核心土；“快封閉〞不僅僅是指全斷面及早封閉,在分部開挖中,每一分部開挖面也應能盡快封閉。

(2)適度排放地下水地下水的排放無疑會使上覆地層尤其是隧道工作面附近地層的強度增加,剛度變大。但對于砂層、礫砂等特殊地層,過度抽排地下水,會使上覆多孔介質土層超固結,反而引起地表大范圍沉降。因此,在能保證工作面穩定、能保證正常開挖的條件下,應盡量減少地下水的抽排,可根據情況采取止水帷幕或旋噴樁法等阻斷地下滲水通道,采取地表或洞內注漿措施封堵局部地下水；采取地表或洞內降排水時,盡量縮短抽排時間,掌子面開挖過后及時停止；采取斷面注漿、噴混凝土等措施穩定工作面；根據具體地層條件,及時調整小導管、格柵支護參數、注漿參數,確保注漿效果。(3)確定適合地層條件的施工方法為有效控制地表沉降,臺階法應預留核心土,臺階長度應根據地層條件確定,地層愈軟,臺階長度愈長；為使開挖各分部盡早閉合,上臺階一般應增設臨時仰拱,特殊地段上臺階拱腳處應架設鋼支撐噴混凝土作托梁,實踐說明,采用該方法施工,拱頂及地表下沉明顯減緩。(4)拉開左右線隧道的開挖距離兩隧道的中心線距≤3d時,兩隧道的開挖對地層沉降會有疊加影響。軟弱圍巖其沉降影響范圍大,建議兩工作面的開挖距離控制在30m以上。(5)縮短開挖進尺城市地鐵尤其是軟弱地層隧道,開挖進尺應盡量小。根據實踐經驗,建議每循環進尺取斷面開挖寬度的0.1倍。(6)加快工作面的推進速度工作面速度的加快,意味著各工序施工時間的縮短,地層應力的釋放得到有效控制,地層內部的變位調整也將減小。(7)增大初期支護剛度初期支護施作后,本身有一個徐變過程。超前支護,一般采取增大小導管直徑、減小布置間距、嚴格注漿等措施加強；鋼格柵,在間距一定時,宜增大主筋直徑,增大支護初期剛度,以控制沉降。(8)合理安排二次襯砌時間孔隙水的調整所產生的附加應力是一個漫長的遞增過程。軟弱含水地層,隨著滲透排水,地表大范圍沉降,初期支護的剛度與地層剛度的相互作用會愈來愈強,因此,軟土隧道應及時施作二次襯砌。深圳地鐵隧道的實踐說明,二次襯砌施作后,地層變位趨于穩定。五、建筑設計的主要內容1.地鐵車站的組成車站由車站主體(站臺、站廳等)，出入口及出入口通道，通風道及地面通風亭等三大局部組成。乘客使用空間：乘客空間約占總面積的50%，主要包括：站廳、站臺、出入口、通道、售票處、檢票口、問訊、公用、小賣部、樓梯及自動扶梯等。運營管理用房：保證車站正常運營和營業秩序的辦公用房。主要包括：站長室、行車值班室、業務室、播送室、會議室、公安保衛、清掃員室等。技術設備用房：保證列車正常運行、車站內具有良好環境條件及在事故災害情況下能及時排除災情不可缺少的設備用房，主要包括：環控室、變電所、綜合控制室、防災中心、通信機械室、信號機械室、自動售檢室、泵房、冷凍站、機房、配電等設備的用房和值班室。輔助用房：保證車站內部工作人員正常工作生活所設置的用房。直接供站內工作人員使用的，主要包括：廁所、更衣室、休息室、茶水間、盥洗間、儲藏室等。車車站組成由單一功能向多功能方向開展，修建地鐵用于解決城市客運交通問題，隨著物質文化水平提高，隨著物質文化水平提高，人們對交通環境提出了更高的要求，地鐵車站向多功能方向開展。如：斯德哥爾摩地鐵車站；巴黎某地鐵車站等。車站設備向高科技方向開展，設施日趨完善：自動售檢票系統、電力臨近系統、環控、自動滅火系統現代化設施，對車站建筑設計提出了更高的要求，使地鐵車站向現代化和高科技方向開展。2.車站設計原那么1〕合理組織人流路線，劃分功能分區(1)乘客與站內人員路線分開；(2)進、出站客流要盡量防止交叉和相互干擾；(3)乘客購票、問訊及使用公用設施時，均不應阻礙客流通行；(4)換乘客流與進、出站客流路線分開；(5)當地鐵與城市建筑物合建時，地鐵客流應自成體系。2〕車站宜設在直線段上3〕車站公用區應劃分為付費區與非付費區4〕無障礙通行六、結構設計1.有關設計標準：高架結構現無設計標準，暫應遵照?鐵路橋涵設計標準?(TBH2—85)、?地下鐵道設計標準?(GB50157—92)、?建筑結構設計標準?，設計要求：1〕結構構件的內力按彈性受力階段計算。2〕預應力混凝土橋梁結構應按?鐵路橋涵設計標準?規定驗算其強度、抗裂性、穩定性、應力及變形。3〕計算預應力混凝土連續梁內力時，應考慮溫差，根底不均勻沉降以及由于混凝土收縮、徐變和預應力所引起的二次應力。4〕結構應滿足鐵路橋涵設計標準要求的最小配筋率和最大裂縫寬度的要求。2.地鐵結構靜動力特性1〕結構的靜動力特性：地層與結構共同承載。地下結構埋在地層中，四周受到地層的約束。因此，地層不僅對結構施加荷載(圍巖壓力)，同時地層又幫助結構承受荷載。2〕支護結構與圍巖之間的相互作用關系。在穩定地層中，結構比地層的剛度小，地層對結構變形的約束作用大，而產生的地層壓力那么小；在松軟地層中，結構的剛度度比地層的剛度大，地層的約束作用小，地層壓力那么很大。3〕隨著埋深加大結構穩定性受外載的影響越小。3.力學模型：1〕作用—反作用模型(Action-reactionModel)，或稱為荷載—結構模型。洞室圍巖已經發生松弛或塌落，結構只是被動的承受圍巖帶來的荷載；結果內力〔和變形〕按結果力學方法計算；圍巖彈性抗力是結構與圍巖相互作用的唯一反映；計算的關鍵在于確定圍巖主動荷載和被動彈性抗力。2〕連續介質模型(ContinuumModel)，或稱為地層—結構模型。圍巖與結果共同構成承載體系，荷載來自圍巖的初始應力和施工所引起的應力釋放。結果內力與圍巖重分布應力一起按連續介質力學方法計算；圍巖與結構的相互作用以變形協調條件來表達；計算的關鍵在于確定圍巖的應力釋放和圍巖的相互作用。3〕以工程類比為依據的經驗法(EmpiricalMethod)4〕以現場量測和試驗為主的實用設計法(Convergence-confinementMethod)4.荷載種類1〕永久荷載：地層壓力、結構自重、隧道上部的設施及建筑物根底附加應力、靜水壓力(含浮力)、混凝土收縮和徐變影響力、預應力及設備重量等。2〕可變荷載：地面車輛荷載(包括沖擊力)、地鐵車站荷載(包括沖擊力、搖擺力、離心力)以及人群荷載等。其它可變荷載還有溫度變化、施工荷載(施工機具、盾構千斤頂推力、注漿壓力)等。3〕偶然荷載：地震力、爆炸力等。5.荷載組合1〕結構計算荷載應根據上述三類荷載同時存在的可能性進行最不利組合。2〕對于淺埋地鐵結構，以根本組合：永久荷載+可變荷載。3〕在特殊情況下，如七度以上地震區，或有戰備要求等才有必要按偶然組合，即三類荷載都考慮進行驗算。6.計算模型和研究方法1〕作用-反作用模型，或稱為荷載-結構模型，采用結構力學方法。2〕連續介質模型，或稱為地層-結構模型，采用連續介質力學方法，通常應用有限元進行計算，也可采用解析法進行計算。3〕工程類比法(或稱為經驗法)。4〕現場實測為依據的約束-收斂法。5〕理論分析法。7.地層壓力計算方法1〕采用荷載-結構模型時，要確定作用在結構上荷載的大小和分布規律。2〕深埋巖石隧道：隧道周圍破碎圈內的巖體重量，圍巖松動壓力按?鐵路隧道設計標準?進行計算。3〕土質隧道：①填土隧道和淺埋暗挖隧道，按全部土柱重量計算。②明挖隧道按1.1～1.12乘以全部土柱重量計算。8.地震荷載計算方法1〕地震對地下結構的影響有兩方面：剪切錯位和振動。2〕地震對深埋隧道影響較小，而對淺埋隧道，尤其是松軟地層中的淺埋隧道影響較為嚴重。3〕地震對地下結構作用有兩種方法：地震動力響應分析；動力模型試驗。4〕地鐵結構采用實用方法，即靜力法(地震系數法)或擬靜力法(地層位移法)。5〕靜力法或擬靜力法：將隨時間變形的地震力或地層位移用等代的靜地震荷載或靜地層位移代替，然后再用靜力計算模型分析地震荷載或強迫地層位移作用下的結構內力，其量值略大于動力響應分析值。6〕等代的靜地震荷載包括：結構本身和洞頂上方土柱慣性力以及側向土壓力增量。9.結構設計的步驟1)認真研究地質資料2)擬定結果斷面尺寸3)計算主體結構各工況內力4)根據所算的結果內力，進行混凝土配筋計算5)檢算配筋強度，裂縫是否符合標準。主要參考文獻：地下鐵道設計與施工，施仲衡等編著，陜西科學技術出版社地下工程，賀少輝、葉鋒等編著，北京交通大學，第二版，2021.3城市軌道交通概論，孫章、蒲琪等編著，北京：人民交通出版社,2021國家標準?地鐵設計標準〔GB50157-2003〕?,北京：中國方案出版社,第一版，2003.7研究方案：1、本文的研究內容及步驟：根據西四南大街及周邊的地形特征，選擇車站的適宜位置，并進行車站的平面布置；進行車站主體結構橫斷面設計，縱斷面設計，主體結構各工況內力組合計算，截面及裂縫檢算，結構配筋，施工方案設計等。2、本文所用理論根底：地下工程、混凝土結構設計原理、土力學、選線設計、隧道工程，地下鐵道設計與施工等。3、研究方法：隧道結構計算理論：荷載結構模型和地層結構模型；研究方法有：結構力學方法、連續介質力學方法等。4、預期成果：了解車站主體結構，完成車站總平面布置，主體結構橫斷面設計，縱斷面設計，主體結構內力計算與結構配筋及檢算。畢業設計〔論文〕進度安排：序號畢業設計〔論文〕各階段內容時間安排備注序號畢業設計〔論文〕各階段內容時間安排備注01開題報告及外文翻譯3.18—3.2502車站總平面布置〔包括站位選擇、出入口布置、通風亭布置等〕3.28—4.803車站主體結構橫縱斷面設計4.9—4.1504車站站廳層及站臺層建筑詳細設計并繪制相應的圖紙4.16—4.2205車站結構內力計算，建模，出內力圖，出數據4.23—4.3006車站結構內力分析，進行結構配筋計算及裂縫檢算5.1—5.1507配筋圖的繪制以及施工方案和施工組織的設計5.16—5.2908整理編寫論文說明書和修改圖紙6.30—6.609細致整理并打印論文，準備辯論6.9——指導教師簽名：審核日期：年月日中文摘要論文題目：北京地鐵西四站結構設計摘要：本設計根據站址環境和地質概況，按照地鐵設計標準和混凝土結構設計標準等，本著經濟合理、平安實用的原那么，對北京地鐵西四站進行建筑設計、結構設計和施工設計等。西四站為北京地鐵工程中的一座雙層島式暗挖車站，通過對其站址工程地質和水文及環境限制條件的研究,選擇車站的合理站位和布置車站出入口；通過客流量計算選擇車站的大小，站臺寬度，車站長度并進行站廳層，站臺層布置；通過選用荷載結構模型對車站結構主體內力進行計算分析，荷載組合選用根本組合的〔永久荷載+可變荷載〕，具體計算運用ansys工具，并按偏壓計算配筋和檢算裂縫。最后介紹了車站施工組織設計,主要指出了暗挖中洞法的施工特性和施工中應注意的問題以及施工步驟并簡單介紹了施工圍擋和監控量測。關鍵詞：地鐵車站；建筑設計；結構設計；中洞法AbstractSubject：ThestructuraldesignBeijingSubwayXisistationAbstract:Thedesignoftheenvironmentunderthestationsiteandgeology,accordingtoMetroDesignanddesignofconcretestructures,etc,inlinewitheconomicandreasonable,safeandpracticalprinciplesfortheBeijingWestFourthsubwaystationarchitecturaldesign,structuraldesignandconstructiondesign.WestFourthsubwaystationinBeijingadoubleisland-wideminingstation,throughitssiteforgeologicalandhydrologicalstudiesandenvironmentalconstraints,therationalchoicestationsandstationlayoutstationentrance;bypassengertraffic,Selectthesizeofthestation,platformwidth,lengthandstationhallfloor,platformfloorlayout;loadmodelbyselectingthemaininternalforcesonthestationstructurecalculationandanalysis,basicportfolioselectionloadcombination(permanentload+liveload),thespecificcalculatedusingansystool,pressbiascalculationandcalculationofreinforcedconcreteandcracks.Finally,thestationconstructiondesign,pointsoutmainlymid-cavernmethodcharacteristicsandproblemsintheconstructionandconstructionstepsandintroducedprimarilytheconstructionWeidangandMonitoring.Keywords:Subwaystation；architecturaldesign；structuraldesign；mid-cavernmethod第一章概述1.1設計范圍本車站設計包括車站起點里程K10+433.792至車站終點里程K10+635.092范圍內的主體局部〔包括站臺層、站廳層及設備層和生活用房〕、附屬局部(包括地面通風亭、聯絡通道、出入口通道及通風道)。1.2設計依據及內容1.2.1設計主要依據(1)．?地鐵設計標準?〔GB50157-2003〕(2)．?混凝土結構設計標準?〔GBJ50010-2002〕(3)．?鐵路隧道設計標準?〔TB10003-2001〕(4)．?建筑設計防火標準?〔GB50016-2006〕(5)．?城市道路和建筑物無障礙設計標準?〔JGJ50-2001〕(6)．?民用建筑設計通那么?〔GB50352-2005〕(7)．〕(8)．西四站站區周邊的房屋和地下構筑物的調查資料1.2.2設計主要內容(1)．車站總平面布置〔包括站位選擇、出入口布置、通風亭布置等〕(2)．車站結構形式選擇(3)．車站縱斷面設計(4)．主體結構各工況內力組合計算(5)．截面檢算與結構配筋設計(6)．施工方案設計1.3站址環境西四地鐵站位于西四東大街、西四南大街、西四北大街、阜成門內大街交匯十字路口西側，呈南北走向，該施工場地緊鄰西四北大街和南大街，地面狀況復雜，民用建筑和人流車流眾多，擬建車站主體位于西四南大街與西四北大街交匯處，路口交通繁忙，兩側民房密集，商鋪林立，均為1～2層。西北風亭位于西城區財政局旁，西南風亭位于西城區勞動教育實踐中心南側，兩風亭處均為民房。所有通道均位于現狀建筑物下，周邊建筑物極為密集，地下有動力、通訊、燃氣、自來水、污水等各種地下管線。1.4地質水文概況線路垂直于永定河沖、洪積扇的軸部，第四紀地層沉積韻律明顯，地層由上到下依次為：雜填土、粉土、細砂、圓礫土、粉質粘土、卵石土。其主要物理力學指標如表1，地下水位在地面以下7m處；本地區地震烈度為6度。表1各層土的物理力學指標土的類型厚度〔m〕重度γ〔kN/m3〕彈性抗力系數(Mpa/m〕變形模量E〔GPa〕泊松比μ內摩擦角ф〔o〕粘聚力C(Mpa)雜填土2.016500.80.4200.005粉土5.018900.90.35210.01細砂5.0191001.20.32220.01圓礫土3.519.51201.50.32250.01粉質粘土6.020.01501.80.32230.02卵石土10.020.02002.00.30270.03基巖223002.50.35350.04第二章車站建筑設計2.1設計原那么及主要技術指標車站設計原那么〔1〕車站站位應符合北京市軌道交通網絡規劃和城市總體規劃的要求，應與城市總體規劃和車站所在地區的城市規劃相互協調，因地制宜并最大限度地吸引客流。同時，應注重城市軌道交通建設與周邊經濟開展的互動效應，為可持續開展創造條件。〔2〕車站是乘客集散和乘降的場所，也是城市空間的重要組成局部。設計應滿足線路設計要求，重視軌道交通網絡間的銜接。站址應選在客流量大并且便于乘客進出站的地方，使其能最大限度地吸引客流；換乘站在結合周圍環境特點布置站位的時候，不僅需要考慮近期車站的功能實施，還須兼顧遠期站換乘方案的便捷和遠期實施的可操作性，并應根據遠期客流要求，工程分期實施的條件，合理選擇車站型式、換乘方式及控制近遠期車站規模，使近期車站的方案更經濟合理并實施難度最小。〔3〕車站設計規模應根據控制期頂峰小時預測客流集散量和車站行車管理、設備用房的需要來確定，要與站廳、站臺、出入口通道、樓扶梯以及售檢票等部位的通過能力相匹配，同時滿足事故發生時乘客緊急疏散的需要，超頂峰系數根據車站規模及周邊用地情況所決定的客流性質不同分別取1.1～1.4。〔4〕車站的型式應根據線路條件和所處環境特點，因地制宜地確定車站型式，并結合結構類型和施工方法，合理地利用城市建筑空間，做到與周圍建筑結合好，拆遷少，對地面交通干擾小，對地下管線影響小、改移方便。〔5〕平安、舒適、高效始終是地鐵效勞的宗旨，以人為本是車站設計的原那么。車站公共區平面布局應保證客流的有序流動，地鐵空間要具有明確合理的功能及其導引性，為乘客提供良好的內部和外部環境。〔6〕車站應綜合考慮該區域的地下管線、工程地質、水文地質條件、地面建筑拆遷的可能性、以及與地下建筑物或構筑物之間的關系，并盡量減少房屋的拆遷、管線改移和施工期間對地面、交通及環境的影響。〔7〕地鐵車站設計應充分利用地上、地下空間綜合開發，盡可能地考慮與地下過街道、地下商場、物業開發等建筑連接方式，整合城市公共資源，最大限度地釋放地鐵的輻射力，滿足區域客流的使用需要。〔8〕車站地面站房、出入口以及風亭均需結合站前廣場或綠化規劃，其地面局部的立面設計要做到簡潔、明快、大方易于識別，并應表達現代交通建筑的特點和時代的氣息，同時還應與周圍的城市景觀相協調。〔9〕車站的裝修形式和風格，既要以功能為主，又要有各車站標識特征，尤其是需要表達出北京市的文化特色。要廣泛采用新工藝、新材料、新技術，滿足防火、防潮、防霉、耐擦洗，便于維修的要求。〔10〕車站建筑防災設計嚴格按照?建筑設計防火標準?和?地鐵設計標準?及?人民防空工程防火設計標準?國家現行的有關標準、規定的要求執行。〔11〕全線需統一考慮無障礙設計。車站設無障礙電梯和專用廁所及盲道等無障礙設施。〔12〕凡與地鐵車站合建或連通的物業開發區、過街通道等公共設施的防火措施除滿足相應標準規定外，還應滿足地鐵設計標準要求。設計特點出于對西四站周圍環境、地下管線、客流規模及車站形式的考慮，本設計不僅需要考慮近期車站的功能實施，還須兼顧遠期站換乘方案的便捷和遠期實施的可操作性，故對其站位確實定做了方案比選。本站依據地面、地下的具體情況和周邊環境以及設計指導思想進行了許多方案比選，最終選定了兩個方案分別作為推薦方案和比擬方案。推薦方案：車站位于西四南大街和阜成門內大街的交叉路口處，沿西四南大街南北向布置，本站為標準地下二層車站，島式站臺。采用暗挖法施工，該站位已進入已進入繁華地區，道路交通密集。車站四個出入口分別位于交叉口的四個角上，能夠均勻、分散、便捷地吸納來自各方向的客流。同時還兼顧過街地下人行通道的功能，同時拆遷量小。比擬方案：車站位于西四南大街、阜成門的南側，沿西四南大街南北向布置，車站為標準地下二層車站，島式站臺，采用暗挖法施工，比擬方案的車站位置的優點是可以更好的與公交線路結合，縮短公交地鐵的換乘距離。但是，道路兩側所預留空間較小，受紅線范圍所限，出入口擺放困難，需要與周圍單位及規劃部門協商征地，需要更多的拆遷費用，且不利于北側的客流吸引。主要設計標準〔1〕車站各部位的最大通行能力見下表最大通過能力(人/小時)表2.1.3名稱每小時通過人數1m寬通道單向通行5000雙向通道40001m寬樓梯單向下行4200單向上行3700雙向混行32001m寬自動扶梯輸送速度0.65m/s不大于93601m寬自動人行道9600半自動售票機900自動檢票機1800自動售票機300〔2〕站廳設計標準1〕站廳地面裝修層厚度200mm2〕防靜電架空地面板高〔從結構板面算起〕a.用于通號等設備用房400mmb.于車站控制室500mm3〕裝修后地坪面至結構頂板底面凈高〔一般情況〕≥4700mm其中：a.預留吊頂及管線空間≥1500mmb.建筑樓面至吊頂底面凈高≥3200mm4〕站廳建筑樓面至任何懸掛障礙物底面≥2400mm5〕拱形斷面有效寬度內裝修后最小凈高〔兩側起拱處〕2000mm6〕一般用房建筑樓面至吊頂底面凈高≥2400mm7〕通道地板面至吊頂底面凈高≥2400mm8〕內部管理區走道凈寬a.(單面布置)≥1500mmb.(雙面布置)≥1800mm9〕內部管理區走道凈高≥2400mm〔3〕站臺設計標準1〕站臺計算長度140000mm2〕地下車站縱坡0.2%3〕地坪裝修層厚度100mm4)裝修后吊頂面至裝修地面≥3000mm5)軌面至結構底板面560mm6)站臺裝修面至軌頂面高1020mm7)站臺邊緣到線路中心線1500mm8)線路中心線到側墻凈距2500mm9〕站臺裝修面至站廳裝修面5000mm10〕島式站臺的側站臺≥2500mm11〕站臺〔包括站廳〕地坪裝修面至任何懸掛障礙物≥2400mm12〕站臺站廳樓梯段踏步面至吊頂底面凈高≥2300mm13〕站臺層與管理用房按有關專業的技術要求執行〔4〕自動扶梯設計標準1〕乘客要求的橫向凈空和凈高：a.自動扶梯踏步面至上部任何障礙物的最小高度2300mmb.自動扶梯扶手帶中心線至墻面裝修面的最小距離400mm，當自動扶梯穿過一層樓面〔或平臺〕時，自動扶梯扶手帶中至開孔邊沿的凈距應400mm，假設不能滿足時，應設防撞平安標志。2〕進行土建與自動扶梯配合時應滿足以下要求：a.今后可能的吊運路線和安裝空間；b.應為維修人員創造良好工作條件；c.如在自動扶梯下端設集水坑時，在坑內應有良好的排水條件。3〕布置要求：a.當扶梯分段設置時，兩段之間應設不小于8500mm長的平臺；b.兩臺相對布置的自動扶梯上工作點之凈距18000mm〔困難條件下不小于16000mm〕；c.兩相反方向運營的自動扶梯下工作點之凈距16000mm；d.步行樓梯第一級踏步與相對自動扶梯工作點之間凈距15000mm〔困難條件下不小于12000mm〕；e.自動扶梯上下工作點至前方任何障礙物凈距8000mm。4〕設置標準：a.一般車站的站廳與站臺間應設上行自動扶梯，高差超過6m時，上下行均應設自動扶梯。上行的換乘樓梯應根據換乘樓梯的形式，在條件許可的情況下應盡可能設自動扶梯；b.對于重要車站、換乘站、大客流車站，應分析其客流特征，站廳與站臺間應設上下行自動扶梯，出入口除設上行扶梯外可酌情增設下行自動扶梯。站臺和出入口設上下行扶梯時應設步行樓梯。分期建設的自動扶梯應預留位置；c.站廳層～出入口自動扶梯與步行梯設置應符合下表的規定：車站出入口自動扶梯與步行梯高度限定表2.1.3-提升高度H〔m〕上行下行注H≤6自動扶梯步行樓梯6＜H≤10自動扶梯步行樓梯或△設上下行扶梯時需增設步行樓梯10＜H≤19自動扶梯自動扶梯增設步行樓梯H>19自動扶梯自動扶梯增設步行樓梯和備用自動扶梯注：1.當上下行均設自動扶梯時，應加設步行樓梯。步梯寬度應不小于1.5m；2.H指出入口下端至地面高度；3.△表示在重要車站的主要出入口，也可設自動扶梯。〔5〕樓梯設計標準1〕踏步：a.踏步高：乘客使用135～160mm工作人員使用150～180mmb.踏步寬：乘客使用280～340mm工作人員使用250～280mm乘客使用樓梯其踏步尺寸原那么上采用150mmx300mm。在樓扶梯并行提升高度較大時，樓、扶梯角度宜一致。2〕車站內公共區樓梯每個梯段的踏步級數應不大于18步，亦不少于3步。3〕樓梯休息平臺寬1200～1800mm〔布置盲道的休息平臺寬度不宜小于1500mm〕。4〕樓梯寬度：a.單向樓梯凈寬≥1800mmb.雙向樓梯凈寬≥2400mmc.當樓梯凈寬超過3600mm時，應設置中間扶手5〕欄桿高度：a.樓梯口部欄桿高1200mmb.樓梯梯段欄桿高≥900mm6〕凈空：公共區樓梯踏步面沿口至上部障礙物的最小高度不小于2300mm7〕防淹平臺的落水應坡向街道建筑等級、火災危險等級、耐火等級本車站建筑設計等級為一級，火災危險等級為一級，耐火等級為一級。抗震設計等級、人防設計等級本車站結構抗震滿足車站6度抗震設防烈度要求；人防等級為五級，滿足人防設計要求。車站結構的設計使用年限本車站主要構件及支護結構構件的設計使用年限為100年，其他內部構件的設計使用年限為50年。2.2車站總平面布置方案比選推薦方案：該方案的車站位置選用跨路口方案，位于西四東大街、西四南大街、西四北大街、阜成門內大街交匯十字路口西側的交叉口處，沿西四南大街南北方向布置，周邊環境比擬復雜，為了不阻礙繁忙的交通，同時免受地下管線埋深的制約，車站采用暗挖法施工，車站埋深為10m，有效展臺中心里程為K10+525.392。車站設四個出入口：1號出入口設于東南象限道路紅線外，該出入口與西四東大街相應。2號出入口設于西南象限道路紅線外，該出入口繞過了中國地質博物館，緊鄰阜成門內大街。3號出入口設于西北象限道路紅線外，緊鄰西四北大街以西的商場。4號出入口設于東北象限道路紅線外，據調查了解，此處為一些永久建筑物，因調查資料不明確，建議待下一步設計時與其結合，車站四個出入口分別位于交叉口的四個角上，能夠均勻、分散、便捷地吸納來自各個方向的客流，同時還兼顧地下通道的功能。車站西面的南端和北端各設一風亭，可考慮分別和出入口合建。為防止影響交通，采用暗挖法施工，車站為單栱三跨雙層結構，島式站臺，站廳通透