1、毕业论文开题报告课题名称 地下车站设计与施工设计学院专业 交通学院地下 1102 姓 名 程帅 学 号 1808110209 指导老师 赵宏华 2015 年 3 月 9 日南京工业大学一、研究课题的目的与意义1.1 毕业设计题目来源地铁，是城市轨道交通的一种。凭借其快速的修建速度以及大运量的工作特点，在众多交通方式中独树一帜。因此，地铁作为一种重要的城市轨道交通，正在为缓解城市交通拥挤做出重大的贡献，也推动了社会经济的快速发展。地下铁道在城市公共交通中起到了越来越重要的作用，其优越性主要有： 1.运量大。地铁的运载能力是公交车的 6 到 8 倍。完善的地下铁道交通系统可以缓解 50%的交通运输
2、量；2.行车速度快。区别于地道交通，地铁不受任何行车路线，以及障碍的干扰。其速度为地上交通的 2 到 4 倍；3.建成后运输成本低；4.行车安全、可靠、舒适； 5.地下铁道的大部分为地下工程，不仅可以合理利用用地空间还可以很好的保护城市地面景观环境。城市科学家认为，人口超过 100万的城市，为适应未来的交通需求和城市空间的合理利用，都宜修建地下铁道。车站在线路起终点和中心地区的任务是不同的，因此其规模也不同。可把车站大致分为四类：郊区站、城市中心站、联络站和待避站。随着科学技术的进步和社会的发展，在现代修建的地铁车站中出现了新的发展趋势，主要表现在以下两个方面：（1）车站组由单一功能向多功能方
3、向发展。随着城市化步伐的加快，城市建设规模不断扩大，城市人口迅猛增加，对城市交通带来了日益严重的矛盾和压力同时，由于地面建筑物的修建，城市用地更加紧张，为了节约城市用地，建设立体化的城市受到普遍重视，且得到迅速的发展。在以往修建的地铁车站中，绝大多是为解决城市客运交通的修建的。出了更高的要求，高，乘客对交通环境提由于物质文化水平的提地铁车站的功能为适应这一变化而得到了很大的发展，如上海地铁车站站厅通常划分成地铁使用区及城市公用区两部分。在公用区内设有小商店、自动售货机，有些车站还设置了生活区。巴黎某地铁车站在站厅内设置了小休息区，为了与站内乘客人流分开，设计者将休息区的地面加高，其上设有休息椅
4、、酒吧等。东京银座站还设置了大型地下商场、停车库、仓库等设施。地铁车站从单一的交通疏散功能向商业化和社会化发展，更好的推动了经济的发展。西南交通大学本科毕业设计（2）车站设备向高科技方向发展，设施日趋完善。科技成果的开发应用，对地铁车站的运营、管理、设备更新都起到了很大的推动作用。列车运行自动化控制和管理系统，保证了行车安全，提高了运输效率，改善了劳动条件。自动售检票系统、电力监控系统、环控、自动灭火系统等现代化设施，对车站建筑设计提出了更高的要求，使地铁车站向现代化和高科技方向发展。1.2 中国地铁发展现状与趋势我国地铁建设事业起步较晚改革开放以来，随着国民经济的不断发展，我国的城市化进程也
5、在逐步加快经济的发展，人们生活水平的提高，城市规模的扩大，城市人口的急剧增加，居民出行和物资交流的高度频繁，城市交通面临着严峻的局势伴随着我国城市现代化、工业化进程，地铁这种动力大、不占用地面空间的交通运输设施，正在大中城市建设中悄然兴起，并成为解决城市交通问题的最佳选择早在 20 世纪 8O 年代中期，国家就推出在百万人口以上的大城市中逐步发展地铁交通的政策随后在 80 年代末，国家制定的产业政策再次明确其在基本建设中的重要地位地铁交通以其速度快、运能大、污染少的优点，越来越受到人们的青睐新世纪开始，国家首次把发展地铁交通列入国民经济”十五”计划发展纲要，并作为拉动国民经济持续发展的重大战略
6、随着经济的发展，改革开放的深入，在中华大地上，许多大城市加快了地铁建设的步伐为了缓解城市交通的阻塞，京、沪、津、穗 4 个特大城市不仅在续建地铁，而且要重新规划城市轨道交通的蓝图，以利于城市新世纪的发展和外延地下街的发展将日益完善，它将从单纯的商业性质演变为包括多功能的、有交通、商业及其他设施共同组成的相互依存的地下综合体未来在大城市的中心区，将建设四通八达不受气候影响的地下步行道系统，它很好地解决了人、车分流的问题，缩短了地铁与公共汽车的换乘距离，同时把地铁车站与大型公共活动中心从地下道连接起来未来地下空间的发展是高效地利用空间，将能源、物流、运输以及排污集中在地下进行处理，为城市的地上空间
7、预留了一片新鲜的天地我国地下城的发展还不够完善，随着经济的发展。完整高效的地下城将成为现实二、课题研究方案和主要内容 2.1 建筑设计构思1、地铁车站建筑设计各阶段要点地铁车站设计要有充分的前期准备，要认识到该工作具有周期长、反复多、涉及专业多的特点。这就要求设计者要有一定的知识储备，除熟悉本专业技术资料外，还要了解相关专业的知识。2、地铁车站建筑设计原则地铁车站是地铁线路中的交通枢纽起到客流地上、地下的相互转换及快捷运送客流的作用。车站应根据线路走向合理布点，站间距考虑要适当，市区宜在 I 公里左右，郊区可略长些。站址的确定应符合线路设计要求，没在能够最大吸引客流的地方，如：商业中心、居住区
8、，以便乘客在地铁和其它公共交通之间的换乘。同时注意与地面建筑规划相协调，并注意对该地区的地下管网、工程地质、水文地质、地面建筑的拆迁改造进行调查研究，力求掌握基础资料的准确性，减少工程的潜在矛盾。3、车站位置选择车站站位的选择需要综合考虑多方面的因素，如与相邻车站的站距尽量均匀、车站周围的地面环境、有无与规划建筑结合的可能性、是否有利干吸引客流、车站是否利于预留发展等等。黑大站所处地区为哈尔滨迅速发展的地区之一，根据本站所处地理位置的重要性，同时考虑了与地面交通及未来规划新的地铁线路之间的衔接问题。4、车站形式的比选岛式车站是地铁车站采用较多的形式，其优点是站台面积及其楼、扶梯的利用率高，站厅
9、布置和管理较为集中，侧式车站就存在上述的不足，这样一方面降低了工程造价；另一方面也降低了车站的建筑高度，满足了建筑限高的要求。5、车站规模车站规模的大小，将直接影响到工程造价的高低。黑大站在满足车站超高峰小时客流、安全疏散以及站位重要性的前提下，将车站设计为大约 20m 岛式站台车站，并对设备、管理用房进行合理、紧凑地布置，充分考虑到节约投资，确定车站总长约为 150m。三、研 究 方 法 及 技 术 途 径3.1 结 构 设 计 构 思地 铁 车 站 的 主 要 施 工 方 法 有 明 挖 法 、 盖 挖 法 以 及 暗 挖 法 施 工 。 目前 ， 国 内 外 最 主 要 的 施 工 方
10、法 采 用 明 挖 法 施 工 ， 本 车 站 主 体 及 站 后折 返 线 均 采 用 明 挖 法 施 工 。 主 要 结 构 尺 寸 的 拟 定 是 在 满 足 建 筑 限 界和 建 筑 设 计 的 基 础 上 、 考 虑 施 工 误 差 ， 测 量 误 差 、 结 构 变 形 及 后 期沉 降 等 因 素 ， 根 据 地 质 和 水 文 资 料 ， 车 站 埋 深 ， 结 构 类 型 ， 施 工 方法 等 条 件 经 过 计 算 确 定 。 车 站 为 地 下 二 层 双 柱 三 跨 框 架 明 挖 结 构 ，主 体 结 构 均 为 钢 筋 混 凝 土 框 架 型 式 ， 由 侧 墙 、
11、 立 柱 、 梁 板 组 成 结 构体 系 ， 顶 板 、 中 板 承 受 竖 向 荷 载 ， 通 过 纵 向 主 梁 下 的 柱 子 和 边 墙 将荷 载 传 递 到 底 梁 和 底 板 。3.2 存 在 问 题 及 解 决 措 施1、 强 柱 弱 梁 问 题实 际 上 是 一 个 结 构 构 件 的 抗 震 问 题 。 目 前 地 铁 设 计 中 一 般 遵 循 的 设计 规 范 是 铁 路 工 程 抗 震 设 计 规 范 (GB 11187)、 建 筑 抗 震设 计 规 范 (GB 50011-2001)。 其 中 建 筑 抗 震 设 计 规 范 是 针对 地 上 建 筑 的 研 究 、
12、 归 纳 成 果 而 制 定 。 结 构 设 计 理 论 是 以 极 限 状 态法 为 基 础 ， 由 于 地 震 作 用 机 理 对 地 上 结 构 和 地 下 结 构 是 不 相 同 的 ，照 搬 此 规 范 用 于 地 铁 设 计 是 非 常 有 局 限 性 的 ， 尤 其 对 于 暗 挖 施 工 和覆 土 厚 度 较 大 的 地 下 结 构 ， 地 震 时 结 构 会 受 到 地 层 的 强 大 约 束 ， 震害 明 显 轻 于 地 上 建 筑 ， 无 论 用 底 部 剪 力 法 还 是 时 程 分 析 法 都 无 法 真实 地 反 映 出 地 震 作 用 下 结 构 与 地 层 的
13、相 互 作 用 。 铁 路 工 程 抗 震 设计 规 范 (GB 11l 一 87)自 1987 年 以 来 没 有 进 行 修 编 ， 采 用 容 许应 力 法 进 行 结 构 设 计 。 因 此 设 计 中 必 须 重 视 框 架 柱 的 抗 震 问 题 ， 必须 提 高 其 延 性 和 承 载 能 力 。2、 计 算 跨 度 问 题对 于 板 和 梁 的 计 算 跨 度 ， 大 多 数 设 计 人 员 采 用 的 是 支 撑 点 中 心 到 中心 的 距 离 ， 再 考 虑 刚 域 的 影 响 。 实 际 上 ， 地 铁 车 站 的 纵 梁 都 是 多 跨连 续 梁 结 构 ， 按 照
14、一 般 计 算 方 法 ， 纵 梁 的 计 算 跨 度 应 取 净 跨 +支撑 长 度 或 取 I 05 倍 净 跨 ， 并 取 其 中 的 较 小 值 用 于 计 算 。 这 样 就会 导 致 梁 的 尺 寸 偏 大 或 配 筋 量 偏 多 ， 同 样 的 问 题 也 会 出 现 在 板 上 。3、 斜 托 的 影 响为 减 小 板 厚 ， 增 加 板 支 点 处 的 抗 冲 切 能 力 ， 设 计 时 一 般 在 板 下 部 设有 斜 托 ， 实 际 计 算 中 往 往 会 忽 略 斜 托 的 刚 度 影 响 及 其 产 生 的 拱 效 应 。这 说 明 设 计 中 斜 托 的 作 用 是
15、 不 能 忽 视 的 。4、 变 形 缝 的 设 置地 铁 车 站 往 往 较 长 ， 其 下 部 地 基 可 能 不 均 匀 ， 或 者 车 站 纵 向 结 构 形式 变 化 ， 或 者 上 部 荷 载 的 变 化 等 ， 都 可 能 造 成 地 基 的 不 均 匀 沉 降 ；另 外 ， 大 体 积 混 凝 土 结 构 的 浇 筑 以 及 混 凝 土 自 身 因 温 度 的 收 缩 膨 胀 、徐 变 等 问 题 可 引 起 结 构 的 纵 向 变 形 。 如 果 沿 纵 向 不 设 置 变 形 缝 ， 结构 就 可 能 沿 环 向 开 裂 ， 重 者 导 致 结 构 漏 水 ， 轻 者 结
16、构 表 面 会 出 现 大量 裂 纹 。 如 果 设 置 变 形 缝 ， 缝 的 两 侧 就 有 可 能 产 生 影 响 行 车 安 全 的差 异 沉 降 ， 尤 其 对 置 于 软 弱 地 基 上 的 的 结 构 ， 缝 的 设 置 更 应 慎 重 。目 前 南 方 地 区 一 些 地 铁 车 站 要 求 不 设 缝 ， 其 结 果 是 结 构 完 成 后 许 多车 站 会 发 生 环 向 裂 缝 形 成 漏 水 现 象 。 如 果 单 靠 加 大 纵 向 配 筋 还 不 能完 全 解 决 这 个 问 题 ， 因 为 普 通 钢 筋 要 发 挥 作 用 是 在 混 凝 受 力 变形 之 后
17、(裂 缝 出 现 时 钢 筋 应 力 可 能 只 有 40 60 MPa)， 因 此 变 形缝 的 设 置 问 题 将 是 一 个 直 接 影 响 工 程 质 量 或 工 程 安 全 的 问 题 ， 是 一个 需 要 进 一 步 研 究 和 认 真 对 待 的 问 题 。四 、 参 考 文 献（ 1） 高 振 铎 （ 译 ） ， 2011 年 （ 04）（ 2） 马 骞 中 国 城 市 轨 道 交 通 项 目 现 状 和 可 持 续 发 展 调 研 J 铁 路 通 信 信 号 工 程 技 术 (RSCE)， 2009(04)（ 3） 陆 化 普 ， 朱 军 ， 王 建 伟 城 市 轨 道 交
18、通 规 划 的 研 究 与 实 践 M 北 京 ： 中 国 水 利 水 电 出 版 社 ， 2001（ 4） 姚 勇 ， 王 汝 恒 ， 王 月 明 ， 雷 劲 松 土 木 工 程 专 业 应 用 生 本 科人 才 培 养 模 式 研 究 西 南 科 技 大 学 高 教 研 究 所 ， 2008（ 02）（ 5） 鲍 先 凯 ， 薛 刚 土 木 工 程 专 业 岩 土 与 地 下 方 向 毕 业 设 计 教 学改 革 研 究 中 国 电 力 教 育 ,2010（ 32）（ 6） 关 宝 树 隧 道 工 程 设 计 要 点 集 M 北 京 ： 人 民 交 通 出 版 社 ，2003（ 7） 王 良 ， 惠 丽 萍 北 京 西 客 站 地 铁 车 站 结 构 设 计 J 铁 道 标准 设 计 ， 1995， (3)（ 8） 张 庆 贺 ， 朱 合 华 地 铁 与 轻 轨 M 北 京 ： 人 民 交 通 出 版 社 。2001（ 9） 丁 瑞 元 ， 周 建 非 调 查 分 析 建 议 上 海 地 铁 车 站 调 研有 感 J 地 下 工 程 与 隧 道 ， 2000， (2)（ 10） GB501572003 地 铁 设 计 规 范 S
