地铁车站设计

题 目

北京地铁5号线东单站车站结构设计（方案二）

题 目 来 源

√实际工程项目 □科研课题 □教学模拟题目 □其它

题 目 类 型

√工程设计型 □科学研究型 □调研综述型 □其它类型

一、毕业设计（论文）任务（包括对工程图纸的具体要求）及设计参数

（一）设计的任务与内容

1.任务依据（由指导老师下达）

2.设计要求

严格按照新规范、新标准进行设计，应体现“公共交通”的功能特点，本着“以人为本”的设计理念，使乘客享受到方便、快捷、舒适、安全、可靠的服务，以高水平设计体现地铁交通的优越性。在进行技术经济论证的基础上选定合理方案，因地制宜，确定车站形式、建筑风格、车站结构类型和施工方法，合理利用城市有限的建筑空间，综合利用所学知识，以积极认真的态度，全面、良好地完成设计任务。设计说明书要求内容全面、图文工整、计算方法正确、结果准确。

3.设计任务及内容

（1）车站总平面布置（包括站位选择、出入口布置、通风亭布置等）；

（2）车站结构形式选择（三跨三连拱车站）；

（3）车站规模、建筑设计、车站附属设施、纵断面设计等；

（4）主体结构各工况内力组合计算；

（5）截面验算与结构配筋设计；

（6）施工方案、施工工法选择（包括小导洞开挖顺序、开挖进尺、辅助工法等）；

（7）地表沉降分布变形控制标准制定；

（8）现场监控量测设计（包括自身施工安全、地表等）；

（二）设计资料

1.站址环境简介

北京地铁五号线东单站位于建国门大街与东单北大街、崇文门内大街相交的十字路口，呈南北走向，暗挖段为一层的岛式站台车站，地下一层两端为车站站厅层,地下二层为车站站台层，车站共设置四个出入口，两条换乘通道，两座风道。五号线东单站并上穿地铁一号线线王府井～东单区间隧道，与地铁一号线东单站呈“丁字型”布置，并通过两条换乘通道相互联接，其平面关系如图1。五号线车站结构分为南段、中间段和北段三段。南、北端明挖段长度分别约为68m及71m，覆土厚度2.3m，采用地下两层三跨明挖箱形结构；中间暗挖段长度（待定）。

图1 拟建5号线东单站平面图

2.车站结构几何尺寸及埋深

车站采用三拱两柱单层车站结构，埋深6.0m，与新建隧道底板距既有1号线顶部0.6m。

1号线复～西区间为单线单洞隧道，采用马蹄型断面，为复合衬砌结构，初衬采用300 mm厚的钢格栅+喷射混凝土，二衬采用350 mm厚的模筑混凝土，没有配钢筋。横断面如图2所示。

图2 1号线区间隧道剖面图（单位：mm ）

3.小导洞施工顺序

图3 侧洞法导洞施工顺序

4.导洞开挖引起地表沉降贡献比例

预警值、报警值分别按控制值得70%、80%选取。

表1导洞开挖引起地表沉降贡献比例

5.工程地质水文地质条件

北京地铁1号线东单站岩土工程勘察报告一份。

6.客流预测

表2 早高峰预测客流（人/小时）

表3 早高峰预测换乘客流（人/小时）

车站设计规模按远期2032年高峰小时设计客流为依据，确保车站各部分设计能力与客流匹配。本站远期预测高峰小时客流量超高峰系数为1.3。车站的设计规模还应满足事故发生时乘客紧急疏散的需要。车站的紧急疏散能力，应保证在远期高峰小时客流量时6分钟将一列车1428人和站台候车人员、车站工作人员疏散至安全地点。

7.车站主要设备、管理用房情况

（1）站厅层

该层由公共区、行车管理用房、通讯设备用房、环控电控室、通信、信号用房等组成。公共区划分为收费区和非收费区。主要用房设在南端、北端。

北端设有综合控制室、站长室、通信设备室、信号设备室、商用通信设备室、环控电控室、通风设备用房、照明配电室、售票室、治安值班室等。

南端设有通风设备用房、环控电控室、照明配电室、人防信号室、AFC票务室、值班休息室等。

（2）站台层

地下二层（站台层）分南端、中部、北端三部分。北端牵引变压混合变电所、控制室、照明配电室、风机房等。南端设有公共卫生间，跟随所、照明配电室、残疾人电梯等。

表4 车站行车管理用房面积表

表5 车站设备用房面积表

8.明挖段车站结构

根据车站的平面布置，车站结构分为南段、中间段和北段三段。车站南北两端为地下双层双柱三跨结构，均采用明挖法施工。明挖法双层结构的顶板标高46.756m。顶板厚650mm，装饰吊顶900mm，地下一层顶底板高差4700mm（包括装饰吊顶的厚度）；中板厚400mm，装饰吊顶500mm；底板厚750mm，铺砌厚850mm，地下二层顶底高差5869mm（（包括装饰吊顶的厚度、铺砌厚度）；侧墙厚600mm，柱距7.8m，柱子直径700mm，站厅层地面标高41.406m，站台层地面标高为35.276m。出入口地面标高47.44m。

8. 车辆及编组

车辆采用地铁B型车，6辆编组。

9. 建筑等级、火灾危险等级、耐火等级

本站等级为一级，火灾危险等级为一级，耐火等级为一级。

10.抗震设计等级

本站结构抗震等级为二级，抗震满足车站8度抗震设防烈度要求。

11.人防设计等级

人防等级为五级，防化等级为丁级。

（三）设计完成后应提交的文件和图表

1.设计任务书

2.设计说明书组成（学生可以适当补充）

摘要

Abstract

第1章 概述

1.1 设计依据及设计内容

（1）设计依据

指本次设计遵循的国家、行业地方现行相关标准与规范，批复的工程可行性研究报告、工程地质勘查报告、会议纪要以及其他基础资料。

（2）设计内容

本次设计包括车站起点里程至车站终点里程范围内的主体部分（包括站台层和站厅层）、附属部分(包括出入口、通道、风道和风亭)，设计内容主要包括：车站建筑、车站结构、工程筹划等。

1.2 站址环境

车站站位、与既有1号线的位置关系、车站范围内建筑物、地面交通状况地下管线情况等。

1.3 工程地质及水文地质条件

地形、地貌、水文地质（地下水类型、历史水位与设防水位、地下水的腐蚀性评价）、岩土工程分析评价等内容。

1.4 客流预测

东单站规模以远期（2017年）高峰预测客流控制，本站客流主要以购物客流和上班客流为主，居民出行客流为辅。

1.5 列车编组

第2章 地铁及地铁车站

2.1 地铁综述

2.2 地铁车站组成及分类

2.3 我国现有地铁车站的形式

2.4 现代地铁车站发展趋势

2.5 大城市地铁规划实例（以北京、上海为例）

2.6 地铁结构设计计算方法

2.7地铁主要施工方法

明挖法，盖挖法（顺作，逆作），盾构法，浅埋暗挖法（重点介绍）等

第3章 车站建筑设计

3.1 设计原则和主要技术标准

包括设计原则、主要设计标准、建筑等级、火灾危险等级、耐火等级、抗震设计等级、人防设计等级、车站结构、无障碍设计要求、环保要求等。

3.2 车站总平面布置

总平面布置、外部边界条件及协调情况。

3.3 车站规模

客流预测、站台长度、宽度及形式、车站规模、车站埋深、站厅与站台联系楼梯设计、车站布置内容、规模指标及车站技术参数统计等。

3.4 建筑设计

车站形式、站厅层、站台层的平面布置及断面形式。

3.5 车站附属设施

出入口设计、楼梯、自动扶梯与电梯、售检票设施、无障碍设计、风亭、风道设计等。

3.6 防灾设计

防火与防烟分区、紧急疏散（紧急疏散总人数、事故疏散时间计算）。

3.7 人防设计

3.8 车站主要技术参数统计

第4章 车站结构计算

4.1 设计原则及主要技术标准

结构设计原则、车站主要设计标准、选用或参照的规范。

4.2 车站概况

4.3 荷载及其荷载组合

主要计算原则、荷载（作用）类型、荷载组合。

4.4 工程材料

初衬、中隔壁、二衬等。

4.5 结构比选

结构型式（三跨三联拱、单洞马蹄形断面比较）。

4.6 结构计算

结构计算原则、考虑的荷载及荷载组合、建立荷载-结构模型，结构与土的作用采用弹簧模拟，采用SAP2000或PKPM有限元模型计算，结构内力计算、构件尺寸拟定、配筋计算等。

第5章 车站施工方案

5.1 施工方案比选

施工方案比选等，选定采用侧洞法施工的三跨三连拱断面车站。

车站主体施工方案的确定

5.2 浅埋暗挖法施工原理

5.3 施工工序及辅助工工法

侧洞法施工工序、进尺参数、辅助工法（大管棚、小导管注浆等）、施工的注意事项等

5.4 风道施工方法

5.5 风亭、风井施工方法

5.6 出入口施工方法

5.7 施工场地布置

第6章 地表沉降变形控制

6.1 变位分配原理

6.2 变位控制方法

6.3 地表沉降变位分配控制曲线的设计

第7章 现场监控量测设计

7.1监控量测的目的

7.2监控量测的内容

包括监测项目、监测频率、监测点的布置图、监测方法及仪器等。

7.3监控量测管理

总结

致谢

附录

参考文献

外文翻译

3、图纸

（1）车站总平面布置图（1:1000）；

（2）车站结构形式图（1:100）；

（3）车厅层平面布置图（1:200）；

（4）站台层平面布置图（1:200）；

（5）车站横、纵剖面图（1:100）；

（6）地质剖面图与车站结构关系图（1:100）；

（7）车站衬砌结构图（1:100）；

（8）车站主体结构配筋图（1:50），详图为（1:25）；

（9）施工步序图（1:100）；

（10）地表、隧道监测点布置图（1:100）。

二、本题目的重点和难点以及与同组其它学生所做题目的关系

（1）重点

车站的规模、车站附属设施、车站总平面布置及平、纵断面设计、不同荷载工况下结构内力计算及截面配筋验算等。

（2）难点

结构各工况内力组合计算及配筋设计；2.施工方案、辅助工法设计等，将地铁开挖引起的地表沉降控制在允许的范围之内。

（3）同组其它学生题目的关系

本题目的车站客流预测值、车站结构几何尺寸、施工工序等主要设计、施工参数与其他同组学生均不相同。

三、可行方案的筛选方法提要

按技术先进，经济合理、安全使用的原则进行设计。

四、指导方式和工作进度要求

（1）第1～2周：车站结构选型；

（2）第3～4周：建筑部分设计及图纸绘制；

（3）第5～6周：完成上部结构荷载组合、计算客流量、车站规模、附属设施设计等；

（4）第7～9周：车站主体结构的计算模型设计、进行有限元分析计算；

（5）第10～11周：结构主体配筋计算，截面验算，绘制配筋图；

（6）第12～13周：施工方案的确定，绘制施工图；

（7）第14～15周：地表沉降分布变形控制标准制定；

（8）第16周：监控量测方案的设计，绘制设计图；

（9）第17周：完善设计资料及图纸，准备毕业答辩。

五、与本设计题目相关的理论知识（包括新知识）提要

地下建筑结构、地下铁道、地铁近接施工与设计理论、隧道工程、结构力学、岩石力学、土力学、地基基础等相关知识。

六、建议参考资料及使用方法

（一）规范标准

1．《地下铁道设计规范》（GB50157- 2003）；

2．《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299—1999）；

3.《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307-1999)；

4.《地铁工程监控量测技术规程》（DB 11/490-2007）；

5．《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）；

6．《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）；

7.《人民防空工程设计规范》（GB50025-95）

8．《钢结构设计规范》（GB50017—2003）；

9．《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）；

10．《锚杆喷射混凝土支护技术与施工规程》（GB50086—2001）；

11．《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）；

12.《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；

13.《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)；

14.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；

15.《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；

16.《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ01-501-92）。

（二）参考书籍

1.《地下建筑结构》，朱合华，中国建筑工业出版社，2005；

2.《隧道工程》，王毅才， 人民交通出版社，2007；

4.《土力学与基础工程》，赵明华，武汉理工大学出版社，2003；

5.《地下铁道工程》，高波，西南交通大学出版社，2011；

6.《地下工程浅埋暗挖技术通论》，王梦恕，安徽教育出版社，2004；

7.《地下铁道设计与施工》，施仲衡，张弥主编，陕西科学技术出版社，2006；

8.《地铁设计实践与探索》，刘明义，中国铁道出版社，2009；

9.《地下铁道话题》，杨其新，关宝树，西南交通大学出版社，2007.

七、答辩之前学生应作的准备工作提要

按照学校要求完成设计说明书及图纸任务，并进行详细检查。按要求完成答辩前的进行相关程序及表格填写工作，准备答辩。