地铁车站抗震设计分析

地铁车站抗震设计分析（精选12篇）

地铁车站抗震设计分析 篇1

摘要：该文以武汉地铁阳逻线施岗站为例, 分别采用了《铁路工程抗震设计规范》 (GB50111—2006) 和《建筑抗震设计规范》 (GB50011—2010) 进行抗震设计。通过对此车站的抗震计算分析, 表明在6度抗震设防烈度下, 18m柱跨的“开”字形双柱双悬挑结构能够满足抗震设防的要求。

关键词：地铁,高架车站,抗震性能,分析

1 工程概况

施岗站为高架三层侧式车站, 位于武汉市新洲区。一层为架空层, 二层为站厅层, 三层为站台层, 车站总长141.6m, 车站总宽24.2m, 纵向跨度主要为18m, 横向柱间距为8 m。车站主体结构为钢筋混凝土框架结构, 车站采用“建、桥”合一的结构体系, 桥墩均采用双柱, 柱上部分为“开”型盖梁。上部的轨道梁及车站站台层支承在“开”型盖梁上。“开”型盖梁采用预应力钢筋混凝土结构。站台层通过支承在“开”型盖梁上立柱形成钢筋混凝土框架结构。站厅层位于“开”型盖梁的中间层, 结构上与桥未分开。站台屋盖采用轻型钢结构。车站标准段剖面图见图1。

根据建筑布局, 该车站的横断面方向主要为单跨框架结构体系。单跨框架作为框架结构的特殊形式, 其抗侧移刚度小, 耗能能力弱, 结构冗余度小, 在遭遇强烈地震时, 很容易由于单个竖向构件发生破坏继而引发结构连续倒塌, 在国内外历次的地震中都证明这种结构体系对抗震严重不利, 所以《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010第6.1.5条规定甲、乙类建筑不应采用单跨框架结构。该工程虽然不属于房屋结构且高度不高 (混凝土结构顶面高度15.8m, 钢屋架顶面高度23.8m) , 不属于高层建筑, 但毕竟单跨框架抗震性能较差, 必须重视其抗震设计, 真正实现抗震目标。

2 车站抗震计算

2.1 地震作用

根据《武汉轨道交通21号线工程场地地震安全性评价报告》 (以下简称《地震安评报告》) 提供的地震影响系数曲线与抗震规范提供的曲线存在一定的差异, 如图2所示。两者的最大地震影响系数αmax取值不同:多遇地震下, 抗震规范为0.04, 安评报告为0.074 (50年) 、0.099 (100年) ;设防地震下, 抗震规范为0.12, 安评报告为0.209 (50年) 、0.260 (100年) ;罕遇地震下, 抗震规范为0.28, 安评报告为0.352 (50年) 、0.449 (100年) 。周期在0~6s时, 安评报告的地震影响系数值均大于抗震规范值。根据该工程的抗震审查意见 (详见武抗办审[2010]324号文) , 该工程多遇地震、设防地震和罕遇地震的反应谱采用安评报告提供的数据, 结构设计偏于安全。

2.2 抗震计算方法

2.2.1《地铁设计规范》 (GB50157—2013) 对不同构件的设计要求

根据现行《地铁设计规范》 (GB50157—2013) 第10.6.2条“当轨道梁支承或刚接于车站结构、站台梁等车站结构构件支承或刚接于轨道梁桥上, 形成“桥—建”组合结构体系时, 轨道梁及其支承结构的内力计算应该按规范第10.3.1条荷载类型进行最不利组合, 并应与区间桥梁相同的方法进行结构设计;轨道梁和支承结构的刚度限制应与桥梁相同。组合结构体系其余构件应按现行建筑结构设计规范进行结构设计”, 针对该车站列表如表1所示。

2.2.2 计算软件和流程

运用中国建筑科学研究院研制的PKPM-SATWE (2011年9月版) 系列软件, 采用空间整体模型, 进行结构的抗震性能分析。首先计算结构在多遇地震下的内力及配筋, 其次采用时程分析法进行多遇地震下的补充验算;最后采用静力弹塑性分析方法 (PUSHOVER) 和弹塑性时程分析方法进行罕遇地震下结构的位移验算。

运用桥梁计算分析通用软件MIDAS-CIVIL, 采用空间整体模型, 按《铁路工程抗震设计规范》GB50111—2006 (2009年版) 的规定进行结构的抗震性能分析。首先计算主体墩柱和盖梁结构在给定的截面配筋多遇地震下的内力及应力, 应力要小于容许应力, 保证结构处于弹性阶段;其次采用弹塑性时程分析法进行罕遇地震下的内力验算, 得到塑性铰的位置和结构最大响应位移;按铁规进行延性验算。

抗震设计流程见图3。

3 抗震计算分析与结果

3.1 按建规抗震分析

3.1.1 建模及按振型分解反应谱法进行多遇地震作用

车站模型见图4。根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223—2008和《建筑抗震设计规范》GB50011—2010的规定, 按房屋建筑抗震计算参数列表如表2, 表3所示。

根据SATWE的弹性计算结果可知:结构沿主轴方向振动形式相近, 结构振型、周期、位移形态和量值在合理范围;结构地震作用沿高度的分布合理;有效质量参与系数、楼层剪重比、位移角、位移比等指标均满足规范要求;所有结构构件均处于弹性阶段;框架柱、框架梁及车站盖梁的配筋均在合理范围。

3.1.2 弹性动力时程分析进行多遇地震作用

采用SATWE进行多遇地震作用下的弹性动力时程计算。地震波选取三组人工模拟的场地波 (人工地震波均由该工程地震安评单位———武汉地震工程研究院提供, 按场地类别Ⅱ类, 特征周期为0.35s选择) 。

从弹性动力时程分析的主要计算结果 (见表4, 表5) 中可以看出, CQC法的层间剪力曲线在结构高度方向地震波作用下的各楼层地震剪力均小于CQC法相应楼层的地震剪力, 说明在采用CQC法进行结构设计时, 结构计算结果是偏安全的。

3.1.3 罕遇地震作用弹塑性计算分析

以三组地震波为例, 计算车站地震波主方向为X向、Y向时结构最大楼层位移、最大层间位移角如表6所示。

该车站在罕遇地震下, 最大层间位移角发生在站厅层为1/538, 小于《建筑抗震设计规范》GB50011—2010第5.5.5条规定的1/50, 满足要求, 可以实现大震不倒。

3.2 按桥规抗震分析

3.2.1 计算模型及简图

建立空间模型, 采用Midas/Civil 2013 (8.2.1) 软件进行抗震相关计算分析。主体结构均采用空间梁、板单元模拟, 利用节点弹性支撑模拟地基土对基础的作用, 其顺桥向、横桥向的约束刚度根据岩土工程勘察报告提供的地质资料采用m法计算。具体计算模型如图5所示。

3.2.2 多遇地震反应谱计算结果及分析

按《铁路桥涵混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3—2005容许应力法进行截面配筋验算。

从表7、表8可知, 结构在多遇地震下处于弹性状态。

3.2.3 罕遇地震弹塑性动力时程计算结果及分析

罕遇地震下, 选择50年超越概率2%的3组时程波进行计算, 取计算结果的最大值。

从表9可见, 按《铁路工程抗震设计规范》 (GB 50111—2006) (2009版) 第7.3.3条, 各墩柱计算出的非线性位移延性比均小于允许位移延性比, 墩顶位移小于规范规定的限值, 可以实现大震不倒。

4 结果分析及结论

从以上各章的分析可以得到以下结论:

1) 按《铁路工程抗震设计规范》 (GB 50111—2006) (2009版) 中B类桥梁和按《建筑抗震设计规范》GB50011—2010进行地震作用分析和变形验算, 多遇地震作用下最大弹性层间位移角小于1/550, 即结构处于弹性工作状态;罕遇地震作用下, 既小于《建筑抗震设计规范》规定的1/50要求, 又满足《铁路工程抗震设计规范》规定的非线性位移延性比限值, 同时在罕遇地震下结构也未进入塑性工作状态, 经抢修后可限速通车。

2) 在罕遇地震下最大响应位移小于容许位移, 潜在塑性铰区域的塑性转角小于塑性铰区的最大容许转角, 从而可以保证改结构在大震下不倒。

3) 车站纵向结构形成多跨连续框架, 受力特点与房屋建筑接近, 地震作用下塑性铰首先出现在纵向框架梁端, 通过调整纵向梁柱截面尺寸可以实现“强柱弱梁”;横向单跨, 受力特点与桥梁接近, 地震作用下塑性铰首先出现在墩柱底端和顶端, 墩柱抗剪和盖梁受力应按能力保护原则设计。

综上所述, 该工程通过合理的结构设计和采取适当的抗震加强措施, 能达到预期的性能目标。

参考文献

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地铁车站抗震设计分析 篇2

摘要：文章以地铁的地面车站的建筑设计的各个环节为研究对象，对设计过程进行了深入细致的分析，有独到的见解和创新构思，对地铁建设项目有很好的参考作用，值得地铁地面车站设计单位和设计师学习。

关键词：建筑设计;地铁地面车站;操作技术;研究探讨

在解决城市交通拥挤，提高人们出行服务能力方面，地铁发挥了较强的优势和作用，因而，在城市的建设里程和在建城市不断增多。据悉以来，石家庄、秦皇岛、兰州等城市纷纷把城市地铁建设项目列入年度计划，今年春节石家庄的地铁1号线已经开通运行，投入使用。为了提高地铁的使用效能，方面顾客乘行，对地面车站的建筑设计要进行科学的研究，使其强化“方便和服务”的功能。地铁地面车站的建筑设计是一项系统性很强的设计工作，既要考虑地铁的运行状况影响，要要考虑到乘客的方便周到，还要考虑到建筑物对城市周围环境的影响，在环保、能源、市政基础设施共享程度等多方面需要进行周密的勘察和科学的构思，从提出严谨的优化方案。

1构成地面车站建筑设计的主要因素

1.1地铁地面站位的具体选址

在设计过程中，要做好的首要工作，就是搞好站位选址。站位选址要通过人工勘察和卫星扫描，对站位选址要结合城市的长远规划，对地形地貌、能源供应、环境影响、客流状况，就行充分的了解和估计。

1.2车站设计类型的选择

现行的地铁车站有两种建筑模式，一种是地下车站，另一种是地上车站;对于地下车站来说，地面部分主要为附属设施，即出口、入口和风亭等;对于地上车站来说，建筑主体工程、乘客的进出通道工程和风亭等，要综合考虑。1.3建筑周边的环境情况综合考虑客流因素和地铁的运行效益，车站选址应位于繁华地段，，一般存在建筑林立和土地资源紧缺的情况。要在建筑面积、造型、多功能分区利用和经济便利方面，综合考虑，反复斟酌。

2具体的设计技术措施

2.1出入口建筑物的设计和风亭建筑的设计

地铁车站的出口和进口是主要的建筑，无论从利用上，还是确保地铁高效运行以及地铁的服务能力和经济效益等方面，都是关系非常紧密的因素。进口的设计要满足客流不能太拥挤，出口不能太长。设计过程要对入口建筑物的体量充分考虑。一般的出口建筑和入口建筑的体量标准来源于出入口的宽度，这要根据日常的客流量确定，出口和入口楼梯的宽度是由客流疏散状况决定的，扶梯的数量多少是根据服务能力配备的，扶梯和楼梯的宽度之和就是出入口建筑需要的宽度。这是出口和入口的内部情况;对于出口和入口的外部情况来说，需要多街道路段的交通情况和周围建筑的使用状态进行充分的考虑，外面开阔通常，则有利于客流疏散，口外交通相对拥挤，客流疏散能力相对较低，所以对于每个地铁的出口和入口的建筑设计，体量是相对固定的，在设计过程中，根据体量的需要，充分发挥设计的风格优势，综合考虑土建工程和装修工程、电气工程各种建筑的特点，出入口建筑体的设计，从功能上讲，也必须具备两个要点：第一建筑物体的辨识度要高。方便乘客寻找;第二与周边建筑和其他环境因素的高矮色调等相互协调。不产生光污染和形成客流噪声的集聚。进口和出口的位置考虑客流的视线不受影响。地铁车站出入口的建筑设计，注重实际应用是一个方面，更重要的在设计过程中，尽可能渗透城市的文化因素，既具有明显的标识作用，有增添交通设施的特种色彩，提高省市建设的.个性文化发展空间，打造城市建设的靓丽风景，满足人们日益提高的旅游休闲的心理需求。地铁车站的风亭设计思路必须满足地铁运行过程中的各种功能需求，一般情况下，数量的设置和建筑面积都必须符合严格的规定，所受的控制条件较多，风亭尽管不与乘客直接接触，但对乘客的影响很大，既要考虑对地铁外面环境的影响，又要考虑地铁内部的实际需要，必须满足两方面的环评标准。因此，风亭的设计要结合绿地和风景园林，同时做好风井的环境绿化。

2.2地面车站的设计

地铁的地面车站分为起点站和终点站。要借鉴火车站和公交车站的设计有点，在环保措施和人性化服务功能上下功夫，信息共享平台和运行调度尽可能实现一体化设计，考虑到通风采光的最大化利用和节能设施的配备。

2.3高架车站设计

地铁的高架车站属于城市的新型建筑，每一座高架车站的设计，都是一件艺术品，犹如一幅画，一首诗，给城市建设增添了特殊的景观。作为空中建筑，显著的设计风格是高大、舒展和豁亮。体现出较为明显的时代感和科技感。有的采用植物或动物形状的整体设计，使整个建筑像一颗植物或者一个动物，连同建筑体周围的草坪和绿化设施的簇拥，高架车站就像巨大的花篮，轻托着搭在上面的十字飘带，若果从低处仰望车站，与周围的建筑形成连绵不断，巍峨飘逸的壮观景象。在使用方面，设计上注重整合利用内部空间，对外型设计的艺术性要高，体现出城市文化发展的风向标和科技发展改善人们生活的力度;对于一个城市来说，高架车站的设计，要形成群体的风景优势，形成新的风景亮点，打造城市的旅游品味。对于不同线路的地铁的高空车站设计，尽量风格和艺术造型上保持一致，表现手法上，相得益彰，特别指出的是切忌地下车站、地上车站、高空车站混乱设计建设，对城市美化和发展不利。一条整体的地铁线路上很多高架车站被高架桥相互串联穿越城市的一片区域，在不同的地理区位，外观造型设计必须服从区域性特征需要。高架车站的设计必须满足地铁的功能需要，技术要点主要取决于车辆配备选选型和编组的必要的专业条件要求。高架车站在建设过程中涉及不到工程占地，根据客流量的实际需求，可以选择不同的高层设计，或两层;或三层;高架车站作为构造建筑，设计风格开放、新颖和大气;是其它建筑设施所不具备的外观形象，既是城市的构造元素也是功能元素，在景观建设和服务利用等方面都是前所未有的，自主创新的空间和潜力很大。就目前的城市高架地铁车站来说，与其说是设计建造，倒不如说是创造，只有融合城市各种优秀的文化因素，地铁高架车站才能设计的漂亮、挺拔和经济使用。

3结束语

地铁车站管线综合设计方案研究 篇3

摘 要：本文简述了综合管线设计涉及的专业知识、设计目的及意义，根据综合管线的设计原则，并结合郑州地铁1号线工程实例的分析，针对地铁车站管线较多的部位提出一些自己的布置方式，以期对今后的综合管线设计人员有一定的指导和借鉴。

关键词：地铁车站；综合管线；内走道

随着全社会节能的要求以及对空气品质的提高，地铁车站内的通风管线越来越多，尺寸也越来越大，信息时代的发展，通信信号的电缆也随之增多。伴随着地铁中水系统的增加，车站内管线越来越多，越来越大。管线在不停地增加，在传统的车站规模的情况下，合理地布置这些管线，保证吊顶标高和充分检修空间，对管线综合设计师来说，是一项艰难的任务。笔者结合自己设计过的一些车站，对地铁车站管线综合设计进行了一些总结。

1 车站管线综合涉及的专业

①通风空调专业——风管、冷冻水管、冷却水管；

②给排水及消防专业——消防管、给水管、通气管、废水管、污水管、气灭管；

③低压配电专业——电缆桥架和线管；

④通信信号专业——电缆桥架线管；

⑤FAS/BAS专业——电缆桥架和线管；

⑥屏蔽门专业——电缆桥架和线管；

⑦供电专业——电缆支吊架；

⑧AFC——埋地线槽。

2 地铁车站管线综合设计的任务

地铁车站空间狭小，管线众多。管线综合设计就是要把车站内所有的管线合理地布置在有限的空间内，在满足各系统功能的前提下，保证管线维护和检修的可行性，同时又要与装修外观协调。

3 管线综合设计图纸的作用

①控制车站土建的规模；

②给装修提供可参考的管线标高；

③指导机电设备施工安装，避免管线冲突；

④为运营提供必要的设备及管线检修空间。

4 需要了解相关专业的知识

①建筑专业：吊顶标高及分布；离壁墙分布及厚度；防静电地板房间及高度；构造柱分布；圈梁和过梁的分布；疏散楼梯的构造；门洞的高度及门的开户方向。

②结构专业：顶板、中板和底板梁的分布和高度；孔边梁的分布及高度；腋角。

③各部位的管线的限界。

5 管线综合设计的基本原则

①避让原则：小管让大管，有压让无压，弱电让强电。

②位置关系：一般遵守电气管线（强电电缆桥架、强电电缆）在上层布置；通风空调风管在中间布置；给排水、空调冷冻、冷却水管和气体灭火系统的管线在下层布置，弱电电缆桥架位于风管下方和水管上方。

6 设备及管理用房区管线布置

6.1 设备房管理用房区管线布置基本要求

①充分利用设备用房上方的空间布置大风管，少量小风管可以布置在走道。

②任何水管都不能进入电气房间。

③空调送风口要避开电气设备。

④通风空调专业的大系统风管不要设在走道内。

大系统风管通常都在1.6～2.0m的宽度，高度也在0.8～1.0m的之间。如此巨大的管线安装在走道上方，把1.8m宽的走道占得所剩无几，低压配电专业的桥架无法安装在最上层，其他管线的吊架也无法在顶板上固定。大系统风管在走道内占据了大部分高度，会导致走道的吊顶高度达不到设计要求。

⑤走道上方避免横穿大管线。

横穿大管线导致走道局部高度不够。特别是离环控机房较近的走道，风管大而且多。如果风管要分支，尽可能在机房内分支后再出来，机房内管线标高满足人能通行即可。

6.2 内走道布置方式一（如图1）

管线分两侧布置，中间保证0.4～0.6m的检修空间。

分布两侧的管线应进行分类，一侧为无水管线，包含低压配电桥加、风管（1～4层）、通信信号线槽、FASBAS线槽、气灭管。另一侧为有水管线，包括给水管、通气管、污水管、空调水管、消防管。总的来说这样布置可以保证水管安装在高处而不会出现在电缆上方。

对于无水侧，电缆桥架设在最上方。风管从第二层开始，走道内的风管往往会有很多支管，支管要进入各房间又不能露在房间吊顶以下，所以主风管就得设在高处；弱电线槽设在风管下方，中间隔着风管加大了强电和弱电之间的距离，减少强弱电之间的影响；弱电电缆较多，线槽放在低处也方便放缆。气灭管比较小，而且进场施工较晚，所以气灭管设在最下层。气灭管的位置也比较灵活，如果无水侧的管线较多，可以把气灭管放到有水侧安装。

对于有水侧管线的安排，给水管由于卫生的要求应该设在最上层。消防管要引出支管接消火栓，有时还要跨走道，这种情况下，消防水管最好设在最下一层，这样支管可以直接水平引出跨过走道而不会出现在电缆上方。对于空调水管，因为须要保温而且保温工序放在最后，往往是在所有专业都安装完后才进行空调水管的保温工作，对于这种情况，空调水管设在较低处也是比较合理的。剩下的污水管和通气管，顺理成章就放在给水管与消防管或者空调管之间了。

对于这种布置方法，会产生一些问题：

①两根都有支管的风管不能并排安装，否侧有一根风管的支管没法伸出来，这种情况下，就得把两根主风管做宽做扁，上下重叠安装，但风管宽度最好控制在0.8m以内，极限1.0m宽。

②FASBAS两个小桥架通常会并排安装，但要注意这两个桥架的间距不能太小，宜0.3m，因为桥架要从侧面出线，而线管是DN10的钢管，如果空间不够，线管无法拐弯。

③风管的支管或者线槽进房间时，会与另一侧的水管发生冲突，这种情况下，尽量选择通气管拐弯，因为通气管拐几道弯也不会影响功能。

④弱电线槽进入房间处会与上方的水管十字交叉，出现水管在电线上方这种问题，现场也是很常见的，解决的办法就是避免电缆上方出现水管接头，或者在交叉处水管外面加套管。

⑤弱电桥架挡住了走道排烟口，这种情况，只能从风管侧面开口，做一弯头把风管引下来，如果走道不设吊顶，排烟口直接开设在风管的侧面。

⑥风管上的调节阀和防火阀不宜设置在走道内，尽量放到房间里。

6.3 内走道布置方式二（如图2）

管线上下布置，上面无水管线，下面有水管线，中间保证0.4～0.6m的检修空间。

这种布置方式就是把所有的水管都放在最下面，上面无水管线可以根据空间及管线尺寸灵活布置。这种布置方法有一定的局限性，管线横穿走道时，与另一侧的管线十字交叉不好处理。

7 站厅层公共区与设备区交界处的管线标高处理

从设备区到公共区的管线有大系统风管、低压配电桥架、通信信号线槽、FASBAS线槽、空调水管、给水管、消防管。此处管线标高由走道的2.6m突然变为3.2m，空间突然减少了0.6m，所有的管线都得重新布局到3.2m的标高上方，此处常出现公共区吊顶标高局部不足现象。

针对上述的问题，采取措施有：

①分散管线，弱电线槽如通信信号、FASBAS不一定非得从走道出公共区，可以先进入一些房间，然后再出到公共区，这样可让出一些空间给水管。

②空调大系统送回风管交叉处应远离走道，避免在管线集中处交叉，同时，送回风管的分支管不要太靠近设备区，应留出一定的空间，让设备区出来的管线在此处能有一个过渡空间。

管线出到公共区后，空间很宽敞，管线的标高通常是不会有问题的。但也要注意几点问题：

①侧墙的腋角。大系统回排风管靠侧墙安装，往往会碰到腋角而达不到设计标高，会间接影响公共区的吊顶标高，在布置站厅回风管时，应保证错开腋角。

②靠近侧墙处的吊顶往往是连续的灯带，灯带标高3.2m，很容易与侧墙安装的水管支架发生冲突。

③控制管线不要侵入造型区。装修专业喜欢在靠近中轴的区域设计各种造型，这种地方管线标高往往要求比较高，通常3.7m以上。

④通信信号线槽与FASBAS的线槽在公共区应尽量按不同的高度布置，因为它们有很多侧出的线管，通信信号的出线管通常是DN50的，拐弯有难度。如果不能分层安装，也得留有至少0.4m的空间让线管拐弯。

8 超长出入口通道净高

出入口通道的管线较少，净高通常控制在3.5m。通常管线综合图上也不反映这部分管线的内容。但是，对于长度超过60m的出入口通道，会增加排烟系统、空调系统。对于超长通道的净高要求，笔者结合一些参考值：

拱形顶面：吊顶离最高点应保证0.9-1.1m净高。对于拱形顶面，弱电最好采用穿线管贴拱形面安装。

方形顶面：吊顶上方净高应保证0.6-0.8m的净高。

若排烟风机设在通道吊顶上方，吊顶上方的净高应保证1.2-1.5m净高。

9 联络通道的管线

物业区与公共区之间的联络通道，会设置数道防火卷帘门。防火卷帘门上方要求0.6～0.8m的安装空间。在分配管线标高的时候，一定要考虑这个安装空间，否则防火卷帘都无法安装。

10 站台层公共区管线处理

在处理站台层管线标高时，先要弄清楚中板纵梁高度、扶梯孔、出土孔孔边梁的分置和高度。

站台层的管线主要有空调送回风管、低压配电桥架、通信信号线槽、FASBAS线槽，管线主要分布在靠近屏蔽门侧的吊顶上方空间里。

管线的处理方法：低压配电桥架在最上层，中间层是风管，最下层是通信信号线槽和FASBAS线槽，同时要保证0.4～0.6m的检修空间。

需要注意的问题：

①管线不要离屏蔽门太近，一般保持0.5m距离，或者管线高度在3.3m上方均不会对屏蔽门顶盒的开启产生影响；

②风管下面的线槽，不能挡住风口，如果下方线槽无法避开风口时，可以将FASBAS线槽中的一路改为穿线管；

③如果低压配电、通信信号、FASBAS三个专业的桥架出现在同一侧时，先试着排标高，如果标高不够，可以把低压配电专业的桥架移到另一侧；。

11 站台层设备区

站台层设备区管线相对较少，做管线综合设计时应注意几个地方：

①靠近轨行区的管线不能入侵限界；

②管线不能从吊装孔下方穿过；

③供电专业的房间门高至少2.7m，管线不能低于这个高度；

④供电设备上方不应该有任何风管。

12 设计心得

地铁车站抗震设计分析 篇4

1 地铁车站渗漏水现状

1.1 渗漏情况概述

城市地下空间的防水施工是一个复杂的系统工程, 其工程效果包括结构自防水、外部防水、围护结构及施工缝、变形缝、诱导缝等各个环节防水质量的综合体现;如若防水出现缺陷, 具有静压力的地下水会透过微小孔隙和裂隙进入混凝土, 从而造成地下空间的结构渗漏。

图1 所示为目前已运营的地铁车站常见渗漏水现象, 包括细部渗漏、湿渍、墙面返潮等, 主要集中在立柱、桩头、穿墙管、主体与附属接口、施工缝、变形缝和诱导缝等节点位置。

1.2 渗漏原因分析

1.2.1 结构自防水失效

对于混凝土自防水而言, 渗漏的原因是多方面的。一方面, 对于浇筑施工时, 先浇混凝土收缩变形已基本完成, 而后浇混凝土在收缩变形时易受先期浇筑混凝土的约束, 在其接触面上形成分布剪力, 诱导后浇混凝土产生裂缝;另一方面, 地下空间的地基承载力不一致, 基础沉降不均匀而使结构变形, 致使结构开裂[1];另外, 大面积混凝土浇筑后养护未到位, 易致使混凝土内外温差过大, 从而产生温度裂缝。

1.2.2 结构缝的影响

1) 变形缝:车站主体结构与出入口往往不是同时施工, 前期施工埋入的橡胶止水带易在后期施工过程中受到损坏, 故变形缝易渗漏[2];另外, 后期变形缝位置变形较大, 若连接的钢筋由于质量或受力不均而断开, 极易造成渗漏。

2) 施工缝: (1) 施工缝处先浇混凝土表面凿毛处理不到位, 造成新老混凝土的粘结性不佳, 后期产生裂缝; (2) 止水条或止水带安装不准确、固定不牢靠, 未能起到有效的止水作用; (3) 遇水膨胀胶条与混凝土基石不密贴, 或在浇筑混凝土前胶条受水浸泡先行膨胀, 后期无法起到作用。

3) 诱导缝:相较于施工缝, 诱导缝更易开裂, 若设计施工不当, 更容易出现渗漏现象。

1.2.3 外包防水层

由于材料或施工方面的原因, 外包防水卷材、防水涂料未构成密闭结构, 形成了窜水层, 致使整体防水层失效。

1.2.4 细部结构

基坑的围护结构接头搭接处理欠佳、坑外止水帷幕未深入基坑底部导致基坑防水失效[3]。抗拔桩、承载桩的桩头及顶板出地面孔洞等部位未采取有效的加强防水, 导致地下水沿细部接缝处渗入车站结构。

2 地铁站台防水设计的相关探讨

2.1 结构缝设计

1) 尽量避免混凝土结构缝部位全部选用非定型产品。非定型产品需要经挤出成型和现场涂刷, 固化后起到防水作用, 如施工缝部位设置双道止水胶、单道止水胶+水泥基渗透结晶型防水涂料等。这种方案需要涂刷用量和成型尺寸严格符合设计要求、施工单位紧密配合, 施行起来较为困难;为避免出现隐患, 尽量避免混凝土结构缝部位全部选用非定型产品[4]。

2) 变形缝填缝材料性能应予以重视。相关规范对变形缝填缝材料性能指标虽作出一些规定, 如GB50108—2008《地下工程防水技术规范》[5]中规定, 遇水膨胀止水条 (胶) 应具有缓胀性能, 7 d净膨胀率≤最终膨胀率的60%, 最终膨胀率≥220%, 但目前我国并未对市场上的遇水膨胀止水条进行过质量抽检, 这对于地铁工程质量的保证是不利的。

3) 全断面注浆管设计时应充分考虑施工缝表面混凝土的平整度和混凝土振捣带来的破坏。已浇筑完成的混凝土表面进行凿毛处理后, 平整度较差, 全断面注浆管安装时往往位置不准确、固定不牢固, 防水设计难以贴合现场实际给出最实用的解决办法。

4) 重视中埋式钢边橡胶止水带的止水效果。地铁车站变形缝设计一般多采用外贴式橡胶止水带、中埋式钢边橡胶止水带和聚氨酯密封胶嵌缝的方法以加强防水。实践证明, 外贴式止水带与嵌缝材料仅起到辅助防水作用, 中埋式钢边橡胶止水带的防水效果起到决定性的作用, 包括橡胶可适应变形的能力和钢边与混凝土结合密封的能力。中埋式钢边橡胶止水带一旦安装位置不准确, 很容易引起变形缝渗漏水, 导致防水失效, 可适当增加止水带中橡胶的宽度, 使其出现安装偏差时也能确保防水效果。

5) 如条件容许, 顶板变形缝可考虑设置可卸式橡胶止水带。10J 301《地下建筑防水构造图集》中给出了顶板可卸式橡胶止水带 (图2) , 但工程实践中因施工精度要求高, 施工质量难以保障, 实际应用较少;虽图集示意需预埋角钢及螺栓, 但在不影响受力性能的前提下, 可采取钻眼+膨胀螺栓 (或化学锚杆) 的方式安装可卸式橡胶止水带。

2.2 幕墙设计

1) 非公共区壁墙不宜使用木质、纸浆质板件, 表面涂刷材料应具有防水防潮性能, 否则容易出现壁墙表面发霉的情况, 影响美观和使用年限。

2) 近些年新建的地铁车站站厅层一般设计为搪瓷钢板壁墙, 建议使用易拆卸的幕墙, 或设置足够的检查窗, 以便用于观察壁墙背后的渗漏水情况。

3) 由于地铁车站位于地下, 外墙的粉刷工艺会因返潮引起脱落, 不宜使用;可采用10J 301《地下建筑防水构造图集》[6]介绍的:先涂刷一道渗透结晶型水泥基防水涂料, 渗入混凝土内部并良好地粘结;中间涂刷一道高弹性水泥基防水涂料, 解决建筑结构本身的沉降及温度变化所引起的墙体细微开裂;最后再涂刷一道渗透结晶型水泥基防水涂料, 对混凝土的强度和防水性能皆具增强效果。

4) 非外挂壁墙的位置, 可采用聚合物水泥浆料+面砖, 或聚合物水泥砂浆抹面+涂料层打底+表面喷涂防水涂料的方案。

2.3 排水设计

1) 排水沟找坡应设计准确, 导水管间距不宜过长, 可考虑每个导水管独立设置找坡, 以增大坡度。

2) 出入口电梯端部下方易形成隐蔽的滞水区, 车站穿越中板的线缆及管路紧靠侧墙、与排水沟互相干扰, 易造成沿孔洞渗漏, 应注意这些薄弱环节的防排水设计。

3) 在变形缝、沉降缝、出入口顶板斜板转角位置应设置接水盒并流导至侧墙底部的排水沟。

2.4 地下管线引入设计

地下进水管、排水管一般按规范要求设计成柔性防水套管, 但弱电电缆预埋套管部分则是普通镀锌钢管形式;墙外侧设置工作井, 穿缆后用胶泥进行封堵。然而在使用期间, 镀锌钢管套管处因胶泥失效或工作井渗水, 易发生渗漏水致使地下水通过套管进入管线内部, 因此建议对镀锌钢管套管进行加强处理。

2.5 通风设计

地铁车站端头位置设备区应考虑通风措施, 不宜设计成独立密闭空间。南方地区返潮季节, 地下工程室内湿度可达90%, 长时间处于这种环境, 易对设备的使用年限造成影响。

对于出地面的排热风井, 在GB 50157—2013《地铁设计规范》中未对其开口方式做出明确要求, 设计时应尽量不设置敞口风井。一些排热风井被设计成敞口形式 (图3 左) , 上设钢构格栅、下单独设置集水井, 这种敞口风井设计上水泵利用率低, 集水井内易落入杂物及尘土, 同时雨后易使整个风亭结构潮湿。建议出地面风井优先考虑设计成有上盖风井 (图3 右) , 同时在满足人防规范要求的情况下, 将几个独立的风井排水沟串联, 隔墙预留排水孔, 共用一个集水坑。

2.6 其他设计方面

1) 地铁车站在设备层或端头位置多配备冷却机房、污水处理系统等, 这些设备机房一般设置排水沟, 而中板设计一般为普通非抗渗混凝土, 若排水沟防水处理不到位, 易造成中板发生渗漏。

2) 配电室等重点区域一旦顶板发生渗漏, 易造成电气事故, 因此这些区域的防水设计应重点考虑。

3) 地铁车站围护结构多采用地下连续墙、SMW工法桩、钻孔灌注桩加冠梁, 外加旋喷止水帷幕的形式。因围护结构一般高于结构顶板, 在达到基坑施工止水效果的同时, 也易引起后期车站运营时结构顶板渗水不易排出, 沿顶板裂缝侵入混凝土结构, 造成顶板及侧墙渗漏。

3 结语

近年来地铁工程技术飞速发展, 很多研究和设计观点、施工技术已通过工程实践的检验, 但总体上说地铁工程防水技术尚有不足之处, 诸如给排水与防水专业互相衔接不到位、地铁防水材料指标不统一、防水施工缺乏有效的检测手段等[7]。本文通过阐述地铁车站现有渗漏水情况, 对结构渗漏水成因及现有防水研究进行分析, 探讨地铁车站的结构缝防水及与之相关的幕墙、排水、通风等问题, 供业内参考。

参考文献

[1]齐锋, 陈晓宝.复合式地铁车站渗漏防治MPFC法[J].建筑技术, 2006 (7) :49-51.

[2]罗东光.地铁车站的渗漏水分析及处理[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (10) :47-49.

[3]方继涛.城市地铁车站的施工技术管理[D].成都:西南交通大学, 2007.

[4]胡勇红.地铁渗漏与防水设计、施工的关系[J].中国建筑防水.2013 (17) :6-10.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50108—2008地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社, 2008.

[6]中国建筑业协会建筑防水分会.10J 301地下建筑防水构造图集[S].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

地铁车站公共区装修设计浅谈 篇5

摘要 对车站公共区装修设计中材料的选用、色彩的搭配、路引、导向、标志、广告等的搭配进行了阐述，对装修设计中需要注意的问题进行了分析。关键词 地铁车站 公共区 装修设计 装修材料车站装修概述

装修是指在一定区域和范围内进行的，包括走水电施工、墙体、地板、天花板、景观等所实现的依据一定设计理念和美观规则形成的一整套施工和解决方案。

车站公共区是乘客进出车站所通过的空间，是乘客对车站最直观的了解，而地铁车站往往是一个狭长、净高低矮的空间。如何改善这种空间下乘客心理所产生的压抑、沉闷感;如何增强每座地下车站的可识别性;如何把车站设计成大气、空透、恰到好处的小体量，这些设计理念对于每个建筑师来说都是必须确切把握的。装修材料的选用 2． 1 地面

地面装修应采用耐磨、防滑、易清洁材料，站厅、站台层公共区一般采用石材地面，如西安地铁 2号线采用芝麻白花岗岩，杭州地铁 1 号线采用的是人造岗石。2． 2 墙面

车站内墙面常用的有釉面砖、人造大理石、烤瓷铝板、微晶玻璃板、硅钙涂装板、氟维特板、水泥压力板(NAFC 板)、马赛克、质量上等的美术型水磨石还包括西安地铁 2 号线采用的无机预涂板，杭州地铁 1 号线采用的陶瓷墙砖等。2． 3 柱面

柱的装饰面积较地坪、墙面少得多，故所用材料的档次可提高一些，常用的有人造大理石、花岗岩、铝合金复合板、马赛克、彩钢板、玻璃砖等。也可采用与地面相同的材料进行柱面装饰，如西安地铁 2 号线部分车站遍采用与地面材料相同的芝麻白花岗岩作为柱面装饰。2． 4 吊顶

地铁车站的吊顶设计应满足质轻、牢固、防火、防潮、防腐蚀、美观、易于安装，以及便于吊顶内部设备的维护、检修等要求。

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铝合金板有耐高温、防潮、防尘、抗腐蚀、自身重量轻，结构牢固、易拆装，抗冲击力强，不易磨损，吸音隔音，不受正负压影响，有利于通风口或其他设备散热等特性，作为大部分地区公共区吊顶的主选材料。

其形式有单片、井式、U 形片、条板、方板、弧形板及其冲孔铝合金板，金属网架等。2． 5 其他

公共区与设备区连接处的防火门、隔声门应采用金属材料;如需采用木材时应采用耐火极限不低于 3 h 的防火材料贴面。车控室观察窗位于防火分区界面上时，应采用 C 类甲级防火玻璃。当楼梯栏板采用玻璃时应采用钢化玻璃、夹丝玻璃等。色彩的搭配

色彩是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。人对颜色的感觉不仅仅由光的物理性质所决定，人类对颜色的感觉往往受到周围颜色的影响。

车站公共区的最基本要求是保持客流畅通，无堵塞拥挤，需满足正常情况下客流的通行和紧急情况下的疏散。而在色彩中，冷色调会给人以距离、凉爽之感不会引起客流的滞留，可促进乘客快进快出;而适当的暖色可给乘客带来一丝暖意，避免产生冷冰冰无人情味的印象，所以车站公共区应以冷色调为基础，辅以局部暖色。

设在站台层休息椅的色彩可配合本车站主色调或一条线主色调选用，其色调可鲜艳夺目，当配合每座车站主色调选用时，将会大大增强车站的识别性。

在一个城市的整个线网中，各线应有各自的色彩。每条线开行列车、站台上可开行方向的指示牌等的色带均采用同一标色，这样即增加各线的可识别性，又体现每条线的统一性。路引、导向、标志、广告 4． 1 地铁标志

地铁标志是代表一个城市地铁含义的形象符号，往往需要通过征集并向市民公示后采用。地铁标注应便于识别且具有个性，能引导乘客进入车站。地铁标记往往设置在出入口、道路指示标识等明显部位，一般配有灯光，便于夜间识别。图1 为世界部分城市地铁标志。

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4． 2 指示标志

指示标志是表示地铁在某处的职能或某场所用途，一些能供乘客使用或与乘客联系密切的场所，如售票处、检票口、补票处、问讯处、站长室、站铭牌、公共厕所、无障碍电梯等等，此种标志应全线统一，且与国际准、国内标准尽量统一。4． 3 导向标志

导向标志其作用是引导指示乘客行进方向。导向标志极为重要，一般设在通道内的交叉口、转弯处及不易判明走向的地方，此种标志应全线统一，同时配有英文。

目前国内的导向标识基本以矩形牌为其主要形式，有些城市的导向标志也进行了一些细节设计，将导向标志做的新颖、独特。如西安地铁 2 号线导向牌的基本造型取自人们熟悉的基本建筑构件“瓦”，将瓦的原型进行艺术的加工处理、简化、升华，形成西安地铁二号线导向牌的侧面造型“U”，瓦即为意，意即形的灵魂，语意蕴含了形态升华与凝练的情感，意与形之间如“影”随“形”。在设计导向标志中，省去诸多方形的棱角的冰冷，采用圆滑过渡，多了更多的人性化。4． 4 疏散导向标志

疏散导向标志是当地铁发生事故时，引导乘客迅速、安全疏散必须设置的标志，所以其规格尺寸、图文、形式、安装位置、高度、用色、供电需求等均应符合国家有关规定。一般距地面1 m 或在地面处设置。其间距一般不大于 15 m。如区间设有应急通道则每隔 20 m 设一处。同时疏散导向标志还应采用荧光材料，当无光源时可自行发光，引导乘疏散。4． 5 广告灯箱

广告灯箱是给地铁运营单位带来经济效益的一种重要手段，已成为各城市地铁不可缺少的设置。

现今的地铁设计中，广告灯箱的尺寸已基本模数化，由于新建地铁车站墙面采用干挂形式，广告灯箱可内嵌于车站装修层中，不会对乘客通行产生印象。同时也应注意广告灯箱的位置不能阻挡、影响车站指示、导向等标志功能使用;广告的用色不能对地铁信号功能产生任何影响;广告箱不可采用易燃材料。装修中应该注重的几个要点

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(1)应以安全、适用、美观为总原则，以速度、秩序、通畅、易识别以体现快捷性交通建筑的特点，力求简洁、明快、朴实、经济、不追求豪华、并最大限度地体现各城市的风貌为目标。

(2)避免单纯从装饰效果考虑而减小乘客的通行面积。在通道、出入口等处不应设置有碍于通行的装饰和凹凸界面。

(3)对于平顶结构应防止平顶装饰材料及悬挂物的脱落。

(4)墙面、柱面的阳角在人体接触高度范围内不应成锐角，选用的材料宜较坚固，不易碰坏，不易玷污。

(5)凡乘客涉足的地坪在小高差处应铺砌成坡道。

结束语

目前我国地铁空间呈现出向大型化、综合化、网络化发展的趋势。然而无论如何演变，人性化的设计思想必须贯穿始终，关注并尊重人的生理、心理乃至更高层次的文化审美需求是每个设计者所要恪守的准则，而通过设计手法的表现，创造即有人性化又能达到体现车站特点则是每个设计者的最高理想与最终目标。

地铁车站抗震设计分析 篇6

关键词：地铁车站;设计;不足;

随着交通建设的快速发展，地铁交通目前已成为国内大城市居民选用的交通方式之一。地铁交通的出现有效地缓解了城市交通压力，且地铁运行一般不会发生交通拥堵现象，深受广大市民的青睐。但纵观国内地铁车站建筑设计现状而言，仍存在许多问题，无法给人们提供宽松、便捷的出行空间环境。为了能够更好地发展地铁交通，加强对地铁车站建筑创新设计，从满足人的需求的角度出发，优化和改进车站建筑设计是当今地铁车站设计单位函待研究的课题。本文就地铁车站建筑设计存在的不足进行了简要的分析和探讨，提出了地铁车站建筑创新设计策略，以期能够对发展我国地铁交通事业贡献绵薄之力。

1.我国城市地铁车站的设计理念

地铁车站的建设是当前城市化建设中的重要内容，是现代化建设过程中的必然趋势，它在推动我国城市化建设进程中发挥着重要的作用，给人们的生产生活带来了极大的便捷，同时也激发了城市建设的活力和发展的动力，在城市的建设中有着极为重要的影响。根据我国当前城市化建设现状以及地铁车站建设设计的发展情况进行综合的分析，可以从以下几个方面对我国城市规划中地铁车站设计未来的发展方向进行探讨。在城市发展规划中，要将地铁车站的联合开发纳为我国地铁车站建设的主要内容，使其不断的深人到我国城市化建设的各个环节中，同时通过不断的融合和相互协调，使我国城市规划呈现出一个整体共同开发和发展的局面。将过去传统的有政府作为主导的开发模式转化为先进的综合性开发模式，不断完善交通联合机制，设立跨部门合作的地铁车站设计建设和城市规划共融的联合性的开发机构，同时通过相关的政策指导作为辅助，以保障整个工程的安全有序进行，从而从根本上使我国地铁车站的开发设计得到保证。

2.设计思路

2.设计指导思想

（1）总结已建成的地铁的经验，吸取国内外地铁建设经验，在我国目前技术水平可能达到的情况下，采取创新的思路，做出适合我国国情、符合本线实际情况，功能合理、运营可靠、降低造价，效益好的设计方案。

（2）强调“安全地铁、公众地铁、绿色地铁、经营地铁”的设计理念，使乘客乘车方便、快捷、安全、可靠，并能够为地铁的发展打下经济基础。

（3）地铁车站设计应能满足设计远期客流集散量和运营管理的需要，应具有良好的外部环境条件，最大限度地吸引乘客。折返站应能满足其功能要求。应注意车站分向客流、突发客流对站位的影响和出入口布置的要求。

3.地铁车站建筑设计存在的不足

3.1地铁车站建筑形式千篇一律

就目前多数城市地铁车站建筑来看，不管是在车站进出口设计、平而布置设计还是空间效果都基本一致，多数是以低矮狭长的矩形站台和站厅为主，同时在站台和站厅的装饰材料选用和装饰风格方面也相差不大崇尚个性化是现代刹一会发展的潮流，如何将地域特点及文化等元素融入到设计中是当今地铁车站建筑设计的方向。

3.2地铁车站建筑功能设计未从以人为本的角度出发

地铁车站功能性是否健全，同乘客使用感受密切相关，完善的车站建筑功能能够给乘客带来愉悦的享受，但目前部分城市的地铁车站建筑在功能设计和细部设计方面没有进行综合性考虑功能性欠缺，细部设计不合理难以给乘客提供优质的服务。比如有些城市地铁车站内未设置公共卫生间、垃圾桶及供乘客临时休息的座椅等，给乘客带来了极大的不便所以，为了能够给乘客提供更好的服务，需加强对地铁车站建筑的功能设计。

3.3地铁车站建筑功能单一化

目前，多数城市的地铁车站建筑的功能比较单一，仅仅是作为交通站点而存在，在建筑功能化方面缺乏深度开发。随着现代社会的发展，商业活动开展的日益活跃，地铁车站应该发展为既具各服务乘客乘车功能，同时也要具各对商业活动进行宣传的功能，比如在地铁车站内设置一些便利超市、公用电话厅或者水吧等，这样一来不仅能力便乘客，更能给地铁车站带来可观的经济效益。

3.4铁车站建筑设计缺乏可持续发展思路

多数城市在地铁车站规划设计时往往是设计规划一条线路建设  一条线路，而没有对整个地铁网络进行总体规划，即同其他交通线路之间的换乘问题未作充分考虑。缺乏可持续发展的地铁车站建筑设计必将会给后期的地铁线路的增设及各线路地铁车站建筑建设及站点间的换乘带来诸多不便。比如有些地铁线路车站在规划设计时未结合车站周边的人流量大小进行站点位置设置，使得有些车站的乘客量较大，有些地铁车站的乘客量较小。

4.地铁车站建筑设计的创新

地铁车站建筑的主要功能是服务于乘客，满足乘客的行为及心理需求。所以在地铁车站建筑设计时要坚持以人为本理念。将人性化元素融入到设计作品中，只有这样才能体现出地铁车站建筑设计作品的价值笔者认为创新地铁车站建筑设计应从以下几方面入手：

4.1考虑人的行为

地铁车站中最为显著的特征是人流量大，人群密集;从人的行为活动分析，主要分为两种：即滞留和通过;通过指的是乘客的基本行为和主要行为;所以，在地铁车站建筑设计时要做到乘客所通过的线路无障碍、畅通;特别注意的是尽可能低避免通过与滞留之间的相互影响例如，乘客乘车的程序是：经过地铁站出入口一经过通道到达售票厅一买票一安檢一进闸机一乘坐电梯达到地铁站台在乘客整个乘车过程中，乘客最为集中的地方是售票厅位置，因此设计人员应结合地铁站的空间环境实际情况尽可能加大售票厅周边的空间;此外，为了有效地分散人流，可在售票厅附近多加设一些自动售票机但需注意的是自动售票机之间的距离应尽可能大，避免过多的购票乘客拥挤在一起。

4.2考虑人的需求

在地铁车站建筑设计中设计人员应尽可能低考虑乘客的需求，有哪些需求，需求什么。关于这方面国外的一些地铁车站建筑设计成果我们可以借鉴和参考，比如在车站通道的墙壁上设置内嵌式的储物柜，可方便乘客购买的一些物品暂时储存在储存柜内，待办完事务后回来再取，极大地方便了乘客;另外，笔者建议在地铁车站内可适当地设置一些早点房，这样可以方便早晨上班乘客购买早点的需求但是需要明确的一点是，这些配套的建筑设施必须在地铁车站规划设计中就要考虑进去，不能在地铁车站运行后再临时增设。

4.3考虑弱势人群的需求

在地铁车站建筑设计过程中要考虑到弱势人群的需求，为残、弱、病、残、孕人群提供行动方便、安全的空间环境;比如为了照顾弱势人群可通过设置盲道、残疾人专用电梯、残疾人专用卫生间、无障碍坡道、孕妇临时休息座椅等设施

5.结语

总而言之，就我国地铁车站建筑设计情况来看，存在的问题较多，同国外地铁车站建筑设计水平相比存在的差距较大，为了能够提高我国地铁车站建筑水平，地铁车站建筑设计人员应从满足人的需求为根本设计思路努力探索完善及改进地铁车站设计不足的措施。

参考文献：

[1] 梁鉴波. 地铁建筑设计思路浅谈[J]. 铁道勘测与设计，2013，10：48-50

[2] 王鸣暄，赵鹏. 浅谈电信光纤通信技术[J]信息通信，2014，07：240-241.

[3] 张君. 浅析光纤通信技术的应用与发展[J]. 无线互联科技，2014，11：39.

地铁车站抗震设计分析 篇7

国内明挖法地铁车站结构主要由围护结构、主体结构、内部结构等三大部分组成, 其中内部结构 (如站台板、楼梯等) 设计比较简单, 一般采用民用建筑计算程序进行分析, 其结构方案选择本文从略;围护结构、主体结构等主要受力构件常兼有临时结构与永久结构的双重功能, 其结构形式、构件组成、结构刚度、支承条件和荷载情况在结构形成的过程中不断变化, 结构体系应力转换频繁而复杂, 新施作的构件是在既有结构体系已产生变形和应力的情况下设置的, 荷载效应有连续性。如何合理考虑车站在施工期间的应力及变形的继承, 在保证结构安全的前提下尽量减轻结构计算分析工作量, 是工程界多年来探索的课题, 因此, 对车站结构的设计分析方法进行总结是非常必要的。

1 结构选型

1.1 围护结构选型

工程实践表明, 明挖地铁车站的经济性主要由围护结构控制, 因此, 选择合适的围护结构相当重要。目前, 国内地铁车站建设常用的围护结构形式较多, 其优缺点, 见表1。

明挖法车站围护结构应紧密结合工程地质和水文地质条件及对周边环境保护的要求确定。所选定的围护结构, 首先应具有施工的可行性、应能满足根据施工区环境所确定的基坑保护等级对水平位移和地表沉降的限制要求, 并考虑所在地区的基坑施工经验和设备配置, 在满足上述要求的前提下, 经技术、经济比较后确定最终的围护结构形式;当基坑保护等级要求较高时, 宜采用刚度大、止水性好的围护结构。总结起来, 明挖法地铁车站围护结构方案可按以下原则选用。

(1) 当基坑深度10m以下时 (出入口、风道结构) :

在场地条件允许时, 优先考虑最经济的放坡开挖。如场地条件受限, 可选择采用重力式挡墙、土钉墙、SMW工法桩等围护结构形式。

(2) 当基坑深度10～15m时 (单层站) :

该类基坑可选用SMW工法桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、钻孔咬合桩、地下连续墙等围护结构形式。

(3) 当基坑深度15～18m时 (双层站) :

该类基坑可选用人工挖孔桩、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩、地下连续墙等围护结构形式。

1.2 主体结构选型

地铁车站主体结构型式的选择应在“安全、经济、方便施工”的基础上, 经多方案比选确定, 明挖法地铁车站主体结构一般采用现浇钢筋混凝土箱型框架结构。根据建筑布置及站台宽度一般按如下规则采用:当站台宽度为8m时, 车站标准断面为无柱单跨箱形结构;当站台宽度为10m时, 车站标准断面为单柱双跨箱形结构;当站台宽度为12、14m时, 车站标准断面为双柱三跨箱形结构。明挖法车站主体结构典型断面, 如图1-a、1-b所示。

1.3 围护结构与主体结构的组合方式

国内地铁明挖车站结构设计中, 围护结构与主体结构之间的组合方式主要有如图2所示, 4种类型。

类型1 (临时墙结构) 类型2 (单一墙结构) 类型3 (叠合墙结构) 类型4 (复合墙结构)

1.3.1 临时墙结构

围护结构仅作为施工期间的临时支护, 不考虑其在使用期间的作用。当围护结构采用柱列式, 且与主体结构密贴式布置时, 主体结构仅在各层板处对围护结构起水平支撑作用。临时墙结构一般选用重力式挡墙、土钉墙、SMW工法桩、柱列桩等围护结构形式, 防水方案应采用全包防水方式 (附加全外包防水层) 。

1.3.2 单一墙结构

围护结构直接用作主体结构的外墙, 采取构造措施使围护结构与主体结构的各层板 (水平构件) 可靠连接。该结构体系的优点是结构构造简单, 内部不需另做受力结构的外墙, 内外层钢筋得到充分利用, 在一定条件下可节省混凝土及钢筋, 但其节点构造比较复杂, 要在围护结构上预留接驳钢筋, 防水尤其是节点处的防渗需做专门处理。此种结构形式仅在上海等城市地铁工程中少量采用, 由于其耐久性很难进行定性的分析, 故新地铁规范对此种结构形式的运用有严格的限制。采用单一墙结构时, 围护结构应采用地下连续墙, 防水方案采用半包防水方式 (仅顶板增设附加防水层) 。

1.3.3 叠合墙结构

在单一墙结构基础上, 围护结构内侧另加一层钢筋混凝土内墙, 并保证围护与主体顶、中、底板节点处的刚接。围护结构与内衬墙全面凿毛或设置足够的连接筋, 使之成为一个整体结构。该结构体系墙体刚度大, 防渗性能较单一墙结构好, 但对新老混凝土间的结合质量要求较高;此外新老混凝土之间因干燥收缩不同而产生的应变差会使结构产生较大的应力, 易导致内墙混凝土开裂。采用叠合墙结构时, 围护结构应采用地下连续墙, 防水方案采用半包防水方式。

1.3.4 复合墙结构

复合墙结构是目前国内明挖法地铁车站应用最为广泛的结构体系, 复合墙结构在围护结构内侧另做主体结构, 两者之间设有隔离层 (防水层) , 两者之间能传递压力而不能传递拉力、剪力和弯矩。该体系主体结构的防水性能较其它结构形式好, 结构受力也较为明晰。复合墙结构一般选用柱列桩或地下连续墙等围护形式, 防水方案应采用全包防水方式 (附加全外包防水层) 。

2 国内工程界常用的分析方法

临时支护与永久结构即围护与主体二者合一是目前地铁结构设计的一大特点。明挖地铁车站多采用桩墙式挡土结构作为基坑的支护, 它们同时又是主体结构侧墙或侧墙的一部分。其施工阶段围护结构的受力一般采用专用基坑支护软件进行分析;使用阶段的受力分析, 国内有两种基本方法, 即所谓考虑施工影响的分析方法和不考虑施工影响的分析方法。前者视结构使用阶段的受力为施工阶段受力的继续, 认为使用阶段的受力是在施工阶段已产生的应力和变形的基础上由于外部荷载的改变而累加的结果。后者则把结构施工阶段的受力与使用阶段的受力分开, 分别进行计算, 它们之间的应力和变形不存在直接联系。

根据《地铁设计规范》 (GB50157-2003) 第10.5.1. (3) 条规定, “当受力过程中受力体系、荷载形式等有较大变化时, 宜根据构件的施作顺序及受力条件, 按结构的实际受载过程进行分析, 考虑结构体系变形的连续性”, 考虑施工影响的分析方法能较好地反映使用阶段的结构受力对施工阶段受力的继承以及结构实际的受力过程, 且墙体配筋一般较为经济, 是车站结构分析比较好的方法, 但因缺乏计算机专用分析程序, 该方法分析过程相当复杂, 由此导致的误差大大降低了设计人员采用此分析方法的初衷, 在实际工程设计中较少采用, 目前, 实际工程多采用不考虑施工影响的分析方法。比分析结果表明, 不考虑施工影响的分析结果在做必要修正后能满足结构安全性要求。

3 明挖法地铁车站全过程设计分析方法

明挖法地铁车站结构设计分为三部分:围护结构设计、主体结构设计及内部构件设计, 目前工程界采用的基本设计分析方法如下。

围护结构设计利用“同济启明星”、“理正”等基坑支护专用分析程序, 采用增量法, 原则上根据基坑开挖、架设或拆除支撑、浇筑内部结构的顺序和荷载变化, 分步进行计算, 分析围护结构的内力和变形, 确定围护结构的设计参数;主体结构浇筑前和主体结构浇筑以后, 支挡结构均按竖向弹性地基梁模型计算, 一般把主体结构的水平构件模拟为仅有拉压刚度的弹簧, 不考虑内衬墙的作用。

主体结构设计采用荷载-结构模型, 采用SAP2000、MIDAS-GEN等有限元分析程序, 将围护结构设计结果作为输入条件, 考虑围护与主体结构的共同作用。按弹性地基上的框架模型, 根据实际作用在结构上的荷载计算, 分析主体结构的受力和变形, 此模型不考虑结构的内力和变形对施工阶段的继承;车站标准段采用二维平面模型即可满足设计精度要求, 对空间作用明显部位 (如盾构端头井、换乘节点等部位) 应采用三维空间模型进行模拟。

内部构件 (如站台板、楼梯等) 设计采用民用建筑计算程序进行分析。

4 建议

明挖法基于其施工的安全性和方便性, 具有其它施工方法不具备的优越性, 是目前及未来我国地铁车站采用的基本工法。建议相关部门组织力量, 结合明挖法车站结构的受力特点, 开发专用有限元分析设计软件, 以在确保地铁结构安全、适用、经济的前提下, 提高设计效率。

摘要：明挖法具有施工简单、快捷、安全、经济的优点, 是世界各国地铁车站施工的首选方法, 在地铁施工中占据着不可替代的重要地位。明挖法地铁车站结构的形成需经历开挖→加撑→回筑→拆撑等多个步序, 受力转换复杂。分析了明挖法地铁车站设计中两大组成部分围护结构、主体结构的设计方案选择, 探讨了围护结构和主体结构二者之间的组合方式, 对国内工程界广泛采用的分析方法进行了总结, 提出了明挖法地铁车站结构全过程设计分析方法。

关键词：明挖法,地铁车站,全过程,设计分析方法

参考文献

[1]施仲衡, 张弥.地下铁道设计与施工[M].西安.陕西科学技术出版社, 2006.

地铁车站抗震设计分析 篇8

目前, 地下车站的防水体系分为全包防水和半包防水两种, 这两种防水体系的理念不尽相同。本文从深圳地铁3号线地下车站防水设计和施工质量等方面对两种防水体系进行比较, 并提出一些观点供同行讨论。

1 工程概况

深圳市地铁3号线工程, 是国家批复的《深圳市城市轨道交通建设规划》中的建设项目之一, 是《深圳市城市轨道交通建设近中期发展综合规划》线网中的骨干线, 连接特区中心组团、中部服务组团、东部物流组团、龙岗中心组团, 及布吉、横岗、龙岗三个卫星新城。3号线位于城市东部的产业发展轴上, 由特区沿深惠路, 经布吉、横岗、龙城、大工业区、坪地向惠州方向伸展, 是与粤东地区联系的主要通道和极具潜力的产业带。地铁3号线的修建把特区内外和沿线组团连接起来, 带动了东部发展轴快速发展, 促进了沿线土地开发和经济发展。2011年6月深圳成功举办第26界世界大学生运动会, 作为连接深圳市中心区与大运会所的“大运线”, 地铁3号线起到了重要作用。

2 地下车站防水设计

深圳地铁3号线全线长约42 km, 共设站30座, 其中地下车站14座。地下车站除少年宫站、莲花村站采用复合结构形式的车站外, 其余12座地下站均采用叠合结构。地下车站的防水设计依据GB 50157—2003《地铁设计规范》和GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》, 并结合深圳地铁3号线的工程环境、地质水文、土壤腐蚀性等条件, 按防水防腐综合考虑的思路, 本着“使用安全、经济合理”的精神, 深圳地铁3号线地下车站按下列原则确定防水模式:强调结构自防水, 并遵循“以防为主、刚柔相济、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则。

2.1 复合结构防水设计

复合结构通过围护结构与主体结构侧墙之间敷设柔性防水层 (1.5 mm厚防水板) , 顶板涂刷2.5 mm厚聚氨酯防水涂膜, 底板下方铺设1.5 mm厚防水板来实现全包防水的设计理念。图1为全包防水横断面构造图, 图2为全包防水设计下顶板与侧墙交接处构造图, 图3为全包防水设计下底板与侧墙交接处构造图。

1—素土分层回填夯实;2—70厚细石混凝土保护层;3—纸胎油毡隔离层;4—2.5厚聚氨酯涂膜防水层;5—现浇防水混凝土车站顶板;6—现浇防水混凝土车站侧墙;7—柔性防水层;8—围护结构;9—止水构件;10—注浆嘴;11—现浇防水混凝土车站底板;12—混凝土垫层;13—施工缝

2.2 叠合结构防水设计

叠合结构的车站围护结构采用800 mm或1 000mm厚的地下连续墙+400 mm的内衬墙作为车站正常使用阶段的侧墙, 地下连续墙与内衬墙之间通过设置连接钢筋连接为一体。叠合结构通过顶板设置2.5mm厚聚氨酯涂膜防水层, 内衬墙与底板内侧涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料来实现半包防水理念。图4为半包防水横断面构造图, 图5为半包防水设计下顶板与侧墙交接处构造图, 图6为半包防水设计下底板与侧墙防水构造图。

3 地下车站渗漏水分析

据跟踪地下车站的施工过程及施工质量, 地下车站渗漏水的主要表现形式有:点漏、施工缝渗漏、大面积渗水、裂缝渗漏等[1]。以下分别描述复合结构及叠合结构渗漏水的表现形式, 并分析原因。

1—素土分层回填夯实;2—70厚细石混凝土保护层;3—2.5厚聚氨酯涂膜防水层;4—抗裂金属扩张网 (顶板外侧钢筋保护层内设计) ;5—现浇防水混凝土车站顶板;6—水泥基渗透结晶型防水涂料;7—防水抗裂钢筋混凝土车站侧墙;8—围护结构;9—止水构件;10—注浆嘴;11—施工缝;12—现浇防水混凝土车站底板;13—混凝土垫层

3.1 复合结构车站

复合结构的渗漏水以点漏、施工缝渗漏、裂缝渗漏为主, 渗水部位主要集中在底板和侧墙的施工缝、混凝土收缩裂缝、混凝土浇筑振捣不密实处。单纯以防水施工质量而言, 底板的柔性防水层铺设质量、顶板的防水涂料涂刷质量均易得到保证。但是, 侧墙防水层的敷设质量往往难以达到预期效果, 其原因分析如下:

1) 柔性防水层的基面设计要求:铺设防水层前, 需保证地下连续墙无明水 (允许潮湿) ;地下连续墙平整度应满足D/L≤1/6 (D为基面相邻两凸面凹进去的深度, L为基面相邻两凸面间的距离) 。然而现场施工时, 由于工程进度、质量控制等因素, 往往难以达到设计要求。

2) 柔性防水层的固定要求:设计要求防水层敷设平整后, 采用专用固定钉进行固定, 以避免浇筑主体结构混凝土时防水层脱落。然后, 在现场施工时, 往往会随意采用水泥钉等固定措施来替代专用钉, 造成防水层局部破损。侧墙钢筋绑扎时, 也有造成防水层破损的现象发生。

3) 侧墙柔性防水层的粘结:普通自粘防水卷材的粘结机理为物理吸附, 受湿热循环、水泡等外界影响, 粘结力下降, 容易空鼓、窜水。

3.2 叠合结构车站

叠合结构的渗漏水以点漏、缝漏和面漏为主, 主要集中在顶板以外的其他部位, 其漏水原因分析如下:

1) 连续墙施工质量:地下连续墙成槽质量与地质条件有很大关系, 由于采用水下混凝土浇筑施工, 连续墙的施工质量难以保证。现场存在连续墙露筋、墙间夹泥等现象, 导致地下水形成渗水通道。

2) 地下连续墙接头:连续墙接头采用“燕尾形”钢板连接, 连续墙混凝土浇筑时, 在接头位置易形成渗水通道。

3) 侧墙裂缝:地下连续墙作为侧墙的主要部分, 先于内衬墙浇筑施工, 内衬墙混凝土浇筑时其基本上完成了混凝土的收缩变形, 待内衬墙凝固收缩时, 受地下连续墙的约束易形成张拉裂缝。

4) 水泥基渗透结晶型防水涂料的涂刷:水泥基渗透结晶型防水涂料是以硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材, 掺入活性化学物质制成的一种新型刚性防水材料, 它与水作用后, 材料中含有的活性化学物质通过载体向内部渗透, 在混凝土中形成不溶于水的结晶体, 堵塞毛细孔道, 使混凝土致密、防水[2]。叠合结构在侧墙内侧涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料, 从现场施工质量来看, 防水效果并不理想, 这或许与其涂刷质量难以检测有关。

3.3 复合结构与叠合结构比较

复合结构与叠合结构的防水设计可从以下几个方面进行比较。

1) 造价:复合结构侧墙比叠合结构侧墙厚约400mm, 加上基坑开挖时增加土方量, 故复合结构造价要高于叠合结构。

2) 防水理念:复合结构强调防水层防水, 主体结构自防水作为防水设计的第2道防线;叠合结构强调结构自防水, 水泥基渗透结晶型防水涂料作为防水设计的第2道防线。

3) 结构独立性和完整性:复合结构侧墙独立浇筑, 从各个角度来讲其侧墙的完整性均比叠合结构要好, 这样更有利于结构自防水。

4) 防水效果:从地下车站渗漏水情况来看, 车站注浆堵漏前, 复合结构的防水效果要优于叠合结构。

5) 渗漏水治理:通常复合结构与叠合结构治理渗漏水均采用注浆堵漏处理, 叠合结构侧墙内侧涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料的优势并未在渗漏治理中得以体现。

4 总结及建议

地下车站渗漏水原因众多, 防水设计又是一个系统工程, 防水设计宗旨即为防止地下水通过渗水路径渗入车站内, 其控制措施主要是防止产生渗水通道和堵塞既有的通道。结合深圳地铁3号线的防水设计及施工质量, 对地下车站的防水设计及施工进行总结和建议, 以供同行讨论。

1) 加强主体结构自防水:不管是复合结构还是叠合结构, 只要能做到主体结构混凝土浇筑密实, 无贯通缝隙产生, 基本上可满足GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》中各防水等级的相关要求。

2) 加强防水施工质量控制:地下车站防水工程分部验收往往是与主体结构分部验收同时进行的, 其验收标准是根据主体结构的渗漏水情况来反映防水工程施工质量的, 而防水施工过程中监管力度不够, 导致防水施工质量得不到保证。

3) 结构形式的选择:复合结构的主体结构受围护结构影响较小, 结构受力明确, 同时防水体系完整, 主体结构自防水能形成第2道防线;叠合结构虽然建设期间相对复合结构造价低, 但后期渗漏病害治理费用较高。因此, 结合后期运营综合考虑, 建议采用复合结构。

4) 侧墙柔性防水层选择:考虑侧墙防水层铺设和主体结构混凝土浇筑时的影响, 建议侧墙防水层采用能与侧墙混凝土发生物理吸附和化学作用、形成有效粘结的卷材。

摘要：根据深圳地铁3号线地下车站的防水设计及实际施工质量分析, 对地下车站采用的叠合结构和复合结构形式的防水设计、施工质量、防水效果进行了比较和总结, 并提出相应的建议以供同行讨论。

关键词：深圳地铁,地下车站,叠合结构,复合结构

参考文献

[1]刘梅斌.地下铁道车站几种渗漏现象的原因分析[J].建筑技术, 2001, 32 (4) :256-257.

地铁车站抗震设计分析 篇9

目前对地铁等地下结构抗震性能的研究主要是通过原型观测、模型试验及数值模拟进行, 由于抗震问题的复杂性, 没有哪一种方法能够全面且真实的解释和模拟地铁等地下工程结构的动力性能, 而需要结合三种方法的结论进行综合比较分析。本文主要分析总结地铁抗震分析设计中的几个关键问题。

1 结构和土相互作用的分析模型

在地震作用时, 地铁等地下工程结构和土会出现弹塑性和非线性的特点, 相互之间的接触有可能出现局部的滑移和脱离。因此, 在建立结构和土相互作用结构模型时要考虑结构材料的非线性、结构和地基接触的非线性、近场地基和远场地基的非线性等因素。目前对这几种非线性的单个研究已经很成熟, 但是在实际工程中如何综合利用这些非线性的研究成果来建立合理的地铁等地下工程结构的分析模型还要进一步的讨论。

地铁车站等地下结构受到场地周围地基地震反应的影响十分显著, 在地震作用时, 地铁周围的土特别是上层覆土的重力作用对地铁结构的影响不容忽视, 因此, 如何在分析模型中体现地铁地基的静力作用和地基的半无限性也是一个很重要的问题。解决这一问题主要靠合理的设定静力人工边界和动力人工边界, 但是目前的边界模型一般来说不适合应用与地下结构, 很有必要发展一种对静力分析及动力分析都可以适用的静力—动力人工边界, 直接在边界上输入地震波, 计算结构的地震反应。

2 结构的地震破坏模式及抗震能力的评估

现在常用的动力时程分析方法适合分析地铁等地下工程结构, 但是应用这种方法进行地铁等地下工程结构的承载力极限状态评估和抗震设计时就有一些不足。地面建筑结构主要通过验算结构在地震作用下的弹塑性变形来进行抗震能力的评估, 对于地铁等地下工程结构来说, 计算结构在地震作用下的弹塑性变形也是十分必要的。相对地面结构来说, 在应用地震时程分析方法对地下结构的地震反应进行计算时计算量很大, 且计算的结果手地震波的影响也很大, 计算结果应用与地铁等地下工程结构的抗震设计时有困难。此外广泛应用于地上结构抗震计算的静力增量分析法和push-over方法, 受到地上结构和地下结构地震反应规律不同的影响, 也无法适用于地铁等地下工程结构的抗震计算。此外, 和地上结构不同, 地铁等地下工程结构受到周围地基的约束很大, 地下结构整体在发生很小的变形时, 在局部会产生很大的内力, 不能把地上结构的极限状态标准应用于地下结构。总结地铁等地下工程结构受到地震作用时的内力-变形规律和破坏模式, 有必要进行进一步的试验研究和理论分析, 考虑地下结构受到地基约束的特点, 提出地铁等地下工程结构基于位移的抗震设计和分析方法, 建立地铁等地下工程结构抗震性能的量化指标体系, 使地铁等地下工程结构的抗震设计更加合理。

3 地铁结构的抗震构造措施

目前, 国内对地铁等地下工程结构构件的抗震构造措施没有统一认识和标准。有人认为在地下结构和地上结构一同建造时, 才需要按照地面结构的抗震构造措施进行设置, 当只有地下结构时, 地下结构受到地基的约束较强, 地震作用时不会有交变内力出现, 不需要对单建的地下结构进行抗震构造的设计。另一种观点认为地铁等地下工程结构需要按照地面民用建筑的抗震构造措施进行设计。总的来看, 这两种观点都不全面, 地下结构不同于地上结构, 但是也不能忽视地震对地下结构的破坏, 而是应该根据不同的施工方法和围岩条件, 计算分析地下结构在地震作用时的破坏特点进行有针对性的抗震构造设计。抗震构造是提高结构在地震作用时整体抗震能力, 增加结构延性的重要手段, 在一定的条件下, 设置抗震构造措施会比单一的提高结构抗震设防标准更加经济合理。地铁等地下工程结构的抗震构造应该重在改善结构的薄弱部位, 提高结构的耗能能力, 增加结构的整体延性。

4 地铁等地下结构穿越地震断层时的设计和施工

我国的《建筑抗震设计规范》GB50011-2001要求建筑物的选址应该避开地震断层, 防止地震作用时对结构造成破坏。这一要求对地面建筑来说是合适可行的, 但是对于地铁等地下工程结构来说, 穿越地震断层有时候无法避免。目前我国有对地埋管线和地下管道等小断面结构穿越地震断层的抗震设计研究, 对地铁等地下工程结构的研究还不多。伴随着在我国北京上海等大城市进行的地震活动断层的勘探, 对地震断层区域的掌握, 有必要根据地震活动断层的特点, 对地铁等地下工程结构进行必要的抗震设计, 保证结构的安全可靠。

5 结论

地铁等地下工程结构的造价高、设计使用周期长, 是生命线工程, 发生破坏时, 造成的损失巨大, 修复十分困难, 造成的经济损失大。伴随着我国地铁建设高潮的来临, 有必要完善地铁等地下工程结构的抗震分析设计方法和抗震结构构造, 开展地铁等地下工程结构的抗震试验研究、理论分析和数值模拟都具有重要的工程应用价值。

参考文献

[1]马险峰.地下结构的震害研究[D].上海:同济大学, 2000.

[2]董鹏, 周健.土与结构相互作用下的地下建筑物动力可靠性分析[J].建筑结构学报, 2004.

[3]毕继红, 张鸿, 邓芃.基于耦合分析法的地铁隧道抗震研究[J].岩土力学, 2003.

地铁车站抗震设计分析 篇10

关键词：暗挖车站,浅埋桥基,下穿,洞桩法

随着我国经济建设以及城市现代化建设的高速发展, 越来越多的城市重视地下轨道交通的发展, 如北京、广州、深圳、上海等大城市都正在修建大量地铁。而城市轨道交通线路基本都位于主城区, 地铁车站大部分位于城市主干道及市政管网下方, 工程地质及周边环境十分复杂, 邻近市政桥梁等重要构筑物, 施工风险极高。如何减小施工风险, 降低施工难度, 确保既有构筑物结构安全, 合理确定施工方法及风险处理措施是设计方案所要面对的重要问题。

本文以北京地铁8号线二期工程安华桥站为例, 针对车站近距离旁穿浅埋桥基的多种设计方案采取数值模拟对比分析, 确定最终风险可控的设计方案。同时, 通过与现场监测数据对比, 可以进一步了解施工过程中施工步序对既有桥梁的影响, 指导现场安全现场施工。

1 工程概况

1.1 地铁安华桥站工程概况

北京市地铁八号线二期工程安华桥站位于鼓楼外大街、北辰路与北三环交叉路口的安华桥西侧, 横跨北三环中路, 沿北辰路-鼓楼外大街南北向布置。安华桥西北是中国科技馆;东北是安贞西里小区;西南是北京医疗器械研究所;东南角是绿化带。

车站北端至南端依次为:明挖三层段, 长15.6m, 顶板覆土约为4.23m, 底板埋深约为25.74m;洞柱法暗挖双层段, 长65.1m, 顶板覆土约为9.85m, 底板埋深约为25m;暗挖单层段, 长65.0m, 顶板覆土约为12.83米, 底板埋深约为25.31m;洞柱法暗挖双层段, 长65.4m, 顶板覆土约为11.15m, 底板埋深约为26.61m;明挖三层段, 长15.6m, 顶板覆土约为5.09m, 底板埋深约为28.49m。其中, 车站暗挖单层段左线距离安华桥桥基较近, 采用洞桩法施工;右线暗挖单层段采用CRD工法分六步施工。

车站总长226.7m, 标准段宽度为22.8m。北端北安区间为矿山法区间, 南端安安区间为盾构区间, 盾构在车站南端盾构井接收。车站共设置6个出入口通道及2个风道。地铁车站与安华桥的平面位置关系见图1。

1.2 工程地质概况

安华桥站场地范围内地形基本平坦, 地层条件较为复杂, 由上而下依次为:杂填土 (1) 层、粉质粘土 (3) 层、细粉砂 (4) 3层、粉土 (6) 2层、粉质粘土 (6) 层、粉细砂 (7) 4层;圆砾-卵石 (8) 9层和中细砂 (9) 4层。勘探深度范围内主要揭露4层地下水:第一层为上层滞水, 含水层为粉质粘土 (3) 层、粉土 (3) 2层, 静止水位埋深6.60~10.00m。第二层为层间滞水, 水位埋深15.70~16.20m, 主要含水层为粉细砂 (4) 3层、粉土 (6) 2层。第三层为层间滞水, 水位埋深24.80m, 主要含水层为圆砾、卵石 (8) 9层, 该层水不连续。第四层为潜水, 主要含水层为圆砾、卵石 (10) 9层等, 水位埋深31.60~34.70m, 连续, 水量丰富。

其中, 安华桥站旁穿桥基及北三环中路段顶部位于粉质粘土层、粘土层, 覆土厚约12.8m。车站暗挖单层段拱顶以上1.5m处为粉细砂层, 有少量层间滞水;拱腰及底板位于粉细砂层及圆砾、卵石层, 有少量层间滞水。潜水水位:13m。地下水对车站主体结构施工有一定的威胁。

1.3 安华桥概况

安华桥为大型苜蓿叶式互通式立交桥, 位于北京北三环和中轴线的交点, 车流量极大, 已建成运营20余年, 经检测其技术状况仅为C级 (合格状态, 需小修) 。桥基为条型扩大基础, 基础埋深仅2.4m, 车站主体距离条基平面距离仅5.4m。此外, 安华桥过街通道结构为钢筋混凝土闭合框架, 底板为现浇钢筋混凝土, 侧墙、顶板、搭板为钢筋混凝土预制构件。每个通道设有2~4条伸缩缝, 经检测其技术状况仅为B级。现状桥基及过街通道结构抗变形能力较差, 不均匀沉降控制值仅为5mm, 对变形控制要求极高。大体量暗挖车站近距离下穿浅埋桥基及过街通道实现毫米级的沉降控制是重大难题。

2 设计方案比选

2.1 原设计方案

由于安华桥位于北京北三环和中轴线的交点, 车流量极大, 而桥梁修建年代较久, 桥基埋深较浅, 其抗变形能力较差, 且车站距离条基平面距离仅5.4m。为确保施工过程中, 保证桥梁不均匀沉降控制值在5mm以内, 地表沉降控制在15mm以内, 车站下穿安华桥桥基段初步采用左右线单层单洞结构形式, 施工方法为CRD工法。同时, 在靠近桥基一侧打设双排φ150复合锚杆桩, 间距0.5m。单层段断面如下图。

单层段断面采用复合式衬砌, 结构尺寸为9.6m×9.78m (宽×高) .初期支护采用C20喷射混凝土 (350mm厚) 、钢筋网、格栅钢架及超前小导管, 二衬为C40防水钢筋混凝土 (600mm厚) 。超前支护采用双排φ42普通钢管, 壁厚3.5mm, 外排长度为4m, 内排长度为2m, 沿拱部150°范围内环向布设, 环向间距0.3m, 纵向间距0.5m, 注浆材料为水泥-水玻璃双液浆。

2.2 施工影响预测

2.2.1 模拟计算分析

CRD暗挖段安华桥特级风险源为控制性风险源, 因此该段风险工程控制的关键是最大限度的控制安华桥变形, 从而保证其他风险源的安全。

(1) 数值模拟计算分析

计算采用三维岩土力学有限差分程序FLAC3D进行模拟分析, 考虑围岩与结构的共同作用、分步施工过程。计算范围取沿车站方向90米长, 横向90米长, 从地面起60米深范围的土体;安华桥桥基受力按照安华桥竣工图所提供:慢车道汽—20t挂—100t, 慢车道350kg/m, 15t车验算。单层暗挖结构计算模型如图5所示。

(2) 计算模型与单元划分

单层暗挖结构有限差分法施工模拟计算共生成66977个节点, 62550个单元。

(3) 计算结果及分析

(1) 主应力情况

从结构的主应力图上分析, 洞周围岩应力集中, 有明显的成拱作用, 沿洞周环向切向应力增大, 法向应力减小, 利于洞室稳定。洞周围岩墙脚外侧下方、土体发生小范围的塑性屈服和破坏, 破坏深度2~2.5m左右。采用小导管注浆加固, 如图5。

由计算可得, 施工期间地面最大沉降量为22mm。

由于车站开挖, 造成地面沉降, 从而引起安华桥基础的位移变化如下图7。

经计算, 桥梁条形基础随施工沉降量不断加大, 基础最大沉降量为8.2mm时趋于稳定。

该计算模型是在完全理想的状态下模拟完成, 由于施工期间车站开挖肯定会对土体造成扰动, 且在周围各种环境的作用下引起的地面沉降有局部不确定性, 为保证满足桥通所提出容许最大沉降量5mm的要求, 因此施工前首先对桥基进行保护, 以保证施工期间沉降量控制在5mm范围内。

2.3 设计方案确定

由于受条件制约, 现场无法围挡施作降水井及隔离桩, 故需要重新制定施工方案。为保证暗挖施工的无水作业, 车站暗挖单层段采用洞内帷幕深孔注浆止水方案, 同时结合针对桥基的保护方案综合考虑工程技术措施。

2.3.1 施工工法比选

结合现场实际情况, 采用洞内帷幕注浆止水方案, 并结合双侧壁导坑法、CRD工法及洞桩法等三种施工方法, 利用数值模拟计算, 对比分析不同施工方法对浅埋桥基的沉降控制效果。

下表为各种工法隧道拱顶及对应地表位置处的沉降值。洞桩法引起的隧道拱顶沉降及地表沉降最小, CRD工法次之, 双侧壁导坑法最大。

从拱顶沉降值的历时曲线可以明显看出, 三种工法的拱顶沉降均经历了前期沉降、快速沉降、沉降收敛三个阶段。相比之下采用洞桩法和中洞法施工时, 前期控制沉降较好, 中洞法后期控制沉降较差。综合以上分析可以看出, 采用洞桩法造成的施工影响要相对小于另外两种工法。

2.3.2 设计方案确定

由于该段为车站旁穿桥基段特级风险源, 地表沉降应控制在10mm, 洞桩法工法虽然对地表扰动已经是最小的, 依然无法满足设计要求, 故需要采用洞桩工法的同时, 对地层进行注浆加固, 进一步较小对地表桥梁基础的的不均匀沉降的影响。所以, 改进方案模型图如下所示:

洞桩法注浆加固最终沉降值分布曲线如下:

改良注浆加固方案, 最终地表沉降值为6.7mm, 满足设计要求以及对地表桥梁基础的不均匀沉降控制。

(1) 左线采用单层洞桩法施工, 右线采用CRD工法施工 (因线间距小, 不能布置两个洞桩结构) ;

(2) 对洞桩小导洞实施全断面超前帷幕注浆固结地层, 固结范围:外轮廓线5m范围内, 采用水泥砂浆, 注浆终压:0.5MPa。

方案的优点:

(1) 不妨碍交通, 节约钢筋砼隔离桩, 节约大管棚;

(2) 改为开设小导洞减小了扩散及扰动范围, 发挥了挖孔桩承载力大, 对土体扰动小;

(3) 小导洞全断面超前帷幕注浆固结地层, 又一次减小了扩散角, 对控制沉降起了决定性的作用。下穿安华桥桥基最终实施方案见下图:

3 现场施工效果

(1) 通过单层洞桩法与帷幕注浆相结合方案下穿三环主路, 确保了安华桥的安全, 由于技术先进, 措施得力, 桥基施工期间总沉降量仅3.5mm (图11) , 通过当年特大暴雨的考验, 该桥完好无损, 交通持续正常, 受到业主及社会各界好评。

(2) 单层洞桩与原方案相比:节约Φ1000mm钻孔灌注桩760m, 节约Φ108mm大管棚2520m, 工期提前30天, 创造了较好的经济效益。

以上过程可以看出:通过优化设计方案减小了施工风险;通过采取一系列的措施, 使风险转化为安全;通过设置风险预案, 可将风险损失降至最少;达到规避风险的目的。

4 结论与讨论

由于安华桥站位于北京北三环主路上, 无法进行降水施工。为保证车站暗挖施工的无水作业条件, 同时结合针对桥基的保护方案综合考虑工程技术措施, 在车站靠近桥基侧的暗挖单层段采用了“洞桩法+洞内帷幕深孔注浆止水和加固”组合设计方案, 施工引起的桥基总沉降量仅为3.5mm, 桥梁处于安全可控状态, 取得了较好的社会和经济效益。本设计方案及技术措施同时为地铁建设提供了良好的工程实例, 对今后的类似工程具有很强的借鉴和指导意义。

参考文献

[1]中铁隧道勘测设计院有限公司.北京地铁8号线二期工程安华桥站施工图设计.北京, 2011.

[2]北京市地质工程勘察院.北京二地铁8号线二期工程02合同段岩土工程勘察报告.北京, 2007.

[3]李立.北京地铁8号线二期南段工程设计与施工.隧道建设.2013, 33 (12) :983~988.

[4]刘肖.北京地铁暗挖车站超近距离下穿既有桥梁施工技术.城市建设理论研究.2012 (4) :1-11.

地铁车站抗震设计分析 篇11

关键词：施工机械作业 风险分析 风险应对

中图分类号：U231文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0116-02

近年来，随着我国城市化进程的不断加快，交通问题成为城市发展的瓶颈因素。为改善此问题，城市地铁以其速度快、空间要求低等特点成为较好选择。与此同时，地铁工程施工阶段的安全问题也成为了各界普遍关注的焦点。由于地铁车站施工使用的机械技术复杂、种类繁多，设备流动性也很大，机械设备的使用过程中本身就蕴含有巨大的安全风险，加之国内地铁建设中经常面临工期紧张、资源投入强度大的情况，很容易导致在地铁车站施工中发生与机械设备有关的安全事故，现场的风险管理人员应当在掌握地铁车站施工方法的基础上，结合地铁车站施工机械作业安全风险因素分析，进行恰当地评价、跟踪和应对。

1 地铁车站施工方法

在地铁车站工程的施工中，土建工程费用一般要占到总造价的40%～70%。其中，施工方法的选择对工程的造价、工期、质量和安全具有很大的影响。

在地铁车站施工中，常用的施工方法有明挖法、盖挖逆筑法和浅埋暗挖法。其中，采取支护结构的明挖法施工应用得最普遍，这种方法具有技术简单、经济合理的优点，但是也具有各类机械交互作业、环境复杂，风险较大的不足，因此在整个施工过程中，需要对机械作业安全进行重点控制。

2 地铁车站施工机械作业安全风险分析

根据《生产过程危险和有害因素分类与代码》中相关内容的规定，考虑到生产过程中危险和有害因素和机械作业过程的细节，可以将地铁施工机械作业的风险因素分为人员、机械、环境和管理四个方面。

2.1 人员操作因素

在施工机械作业中操作不当所导致的危害，主要分为人的生理和心理因素和风险（比如健康状况异常、负荷超限、心理异常、从事禁忌作业等），还有各种操作行为因素和风险（比如操作错误、指挥错误和监护失误）这两方面。由于人员操作不当或者异常身心。

2.2 机械本体因素

有物理性危险和有害因素（含设备、附件缺陷、设施、工具、防护缺陷，振动伤害和信号缺陷）等，由于机械本身所带来的危害。

2.3 环境条件因素

环境条件时作业的外部条件，对于作业安全也有着重要的影响，特别是当作业环境处于潮湿、高温、低温、黑暗等不利条件时。由于室外作业场地环境不良（含恶劣气候与环境，作业场地狭窄，作业场地杂乱，作业场地和交通设施湿滑，作业场地安全通道缺陷，作业场地光照不良，作业场地不平，建筑物和其他结构缺陷，作业场地基础下沉，作业场地空气不良等），及地下（和水下）作业环境不良（含隧道顶面缺陷、地下作业面空气不良、隧道正面或侧壁缺陷等）等原因导致的施工机械作业风险事件。

2.4 管理制度因素

管理制度方面的风险因素主要指安全卫生组织机构的不健全、安全卫生投入较低、职业健康管理不完善，相关的安全卫生责任制没有得到彻底落实，同时，安全卫生的相关规章制度不够完善等引起的在施工机械作业过程中出现风险事件。

3 作业安全风险管理对策分析

3.1 进行恰当的作业安全风险现状评价

在系统的生产运行阶段中，安全风险现状的评价指的是，对系统的整体运行状况进行调查和分析，对系统运行中存在的危险有害因素运用系统安全工程的方法进行辨识、评价并提出安全对策措施。地铁车站施工机械作业过程的安全风险现状评价的目的是为地铁车站施工安全风险管理提供支撑。

通过对地铁车站施工过程中机械作业安全风险的各种因素、条件和动态进行实施跟踪检查分析和评价，将日常的安全检查和作业风险检查纳入到地铁工程建设安全管理保障体系中去，建立起以项目经理负责制为基础的施工机械安全风险评价体系。

3.2 细化安全风险检查

施工机械现场作业的风险检查是风险管理的必要步驟。作为动态管理的一部分，风险检查有助于查找现场存在的不足、整理出需要改进和注意的方面，并持续地提升作业和管理绩效。根据地铁工程的建设进度，安全检查应当确定安全检查的频率和细化安全检查人员的职责两方面的检查制度。

（1）安全检查频率

检查频率涉及到在怎样的情况下或者在一定时期内以多高的频率进行安全检查。主要有两种类型：一是定期检查，指的是为确保项目的机械作业安全风险，要定期检查，最好是每周一次的检查频率，对施工作业的本体和其周围的施工环境进行安全风险的检查和评估，并进行相应的检查记录和评分。二是作业监控检查，它指的是在机械作业的过程中，要安排监控安全的管理人员对施工机械的本体，施工人员以及施工管理制度等方面进行安全风险的检查记录和评估。

（2）安全检查人员职责

管理制度需要具体的人员进行落实，特别是项目经理和相关的安全监控人员，更是具有重要的安全职责，对这些职责细化和落实，将是决定地铁车站施工机械作业安全风险管理质量的根本因素。

项目经理在安全风险管理方面的主要职责有：一是负责项目全面的安全风险检查工作，二是根据施工进度对施工过程中的施工小组的安全风险检查及人员的要求，对安全风险检查的情况的实施都要进行及时的跟踪了解，同时，也要对安全检查过程中出现的各种问题及时恰当的处理和分析。

而作为专职安全管理人员，安全监控人员的主要职责有：一是根据项目所需的安排要求，对所施工段和施工作要进行全方面的跟踪和调查，二是对安全风险进行检查和评分，建立考核和评价体系。作为技术基础，安全监控人员需要掌握必要的安全技术知识，对地铁施工作业现场的安全检查项目条款要非常清楚。在现场巡视和在与工作人员的沟通过程中，掌握现场的情况，存在的问题和潜在的隐患等，根据规范要求进行记录和评分，对违规情况要及时上报。

3.3 严格执行规范建立现场规章制度

施工过程中所使用的机械设备必须按照作业标准严格执行，对于现场机械的管理也需要制定有效的管理细则：（1）现场施工机械设备需要有专职人员管理，并负责到底。（2）除了技术人员之外，施工现场应当有相关的机械设备管理制度和与安全安全管理职责、安全技术交底、交接班等有关的规章制度。（3）不得使机械设备电气设备和施工机具带病运转。

3.4 完善技术档案

对建筑机械在现场的进出情况进行动态跟踪，并注意收集施工过程中的安全管理数据和资料，及时设立和完善技术档案。通过技术档案能够快速了解现场的施工状态，方便安全检查，也有利于安全管理目标的核查和实现。通过落实岗位安全生产责任，细化技术档案的管理，真正地量化管理绩效。

3.5 加强人员培训坚持持证上岗

在人员培训中，应当把握好操作人员的准入关，将三级安全教育工作做到位；制定相应的安全生产知识和操作手册，要做到每个操作人员人手一份；对机械的操作和维修人员，应当着力提高操作人员的设备危险性意识和处理事故的能力以及安全操作技能和预防事故发生的实际能力，防止风险事故的发生。

4 结语

在地铁车站工程施工中，施工机械的安全作业时是影响工程整体安全风险的重要因素。地铁车站施工机械作业特性决定了现场管理的复杂性。在施工机械作业的安全管理中，可采取加强检查、日常巡视和人员培训等措施进行恰当应对。

参考文献

[1]徐建中.地铁施工机械设备的安全管理浅议[J].建筑机械化，2012（8）.

[2]刘静.地铁车站施工中机械设备安全施工的管理[J].工程建设与设计，2013（10）.

[3]张素珍.关于施工企业安全管理措施的重要性[J].土木建筑教育改革理论与实践，2012（10）.

地下车站结构抗震分析 篇12

关键词：地下结构,反应位移法,时程分析

0 引言

随着地上交通的日益拥挤, 地铁地下车站成为缓解交通问题的重要形式。近年来, 我国的地铁建设发展迅速, 地下结构的设计规范也日趋完善, 但对地下结构抗震方面的研究相对欠缺。实践证明, 地下车站结构一旦遭受震害, 震后修复工作将十分困难, 地下交通也会受到很大影响。因此, 研究地下结构的抗震问题具有重大意义[1,2]。

为了研究地下车站结构的抗震性能, 本文运用SAP2000对车站标准段建立二维模型, 然后分别进行静力计算和抗震分析, 得出结构在地震作用下的受力特性, 为工程实践提出建议[3,4,5,6,7,8,9,10]。

1 工程概况

本文以哈尔滨地铁2号线文化宫站为工程背景, 建立有限元模型并进行静力计算和抗震分析。

1.1 车站结构基本概况

文化宫站位于中山路工人文化宫附近, 沿中山路布置, 呈西北—东南走向。文化宫站为地下2层标准岛式车站, 车站内包尺寸为224.2 m (长) ×18.3 m (宽) /22.1 m (盾构加宽处) , 站台宽度11.0 m, 地下1层为站厅层, 地下2层为站台层。标准段地面标高取136.39 m, 底板埋深约为17.36 m, 顶板覆土厚约4 m, 结构总高度13.36 m, 文化宫站抗浮水位为128.50 m。车站主体结构尺寸见表1, 车站结构标准段横剖面见图1。

mm

1.2 工程地质条件

根据哈尔滨地铁2号线岩土工程勘察报告资料, 选取WHZC-01钻孔的地层参数并综合考虑站区地质条件进行计算, 场地土参数见表2。

2 计算模型与计算方法

文化宫站为地下2层单柱双跨现浇钢筋混凝土长条形箱形框架结构, 内部结构横断面为板式箱形框架。结构计算模型为支承在弹性地基上的平面框架结构, 结构底与土层之间的连接用弹簧模拟。本站分布均匀、规则且纵向较长, 标准段为典型纵向平面受力结构, 故沿纵向取单位长度进行典型断面结构分析。抗震计算分别采用反应位移法与时程分析法, 计算时假定结构侧墙和地层之间通过弹簧相互作用, 弹簧刚度根据土层的物理性质确定。

2.1 静力工况标准段结构内力计算

静力工况下结构计算采用荷载结构模式, 采用有限元结构计算程序SAP2000进行计算分析。标准断面结构的计算简图见图2。

2.2 反应位移法

采用反应位移法进行地下结构地震反应计算时, 考虑三种力的作用:土层位移产生的等效荷载、结构自身惯性力和结构周围剪力, 计算模型采用梁单元, 周围土体用地基弹簧模拟。反应位移法计算简图如图3所示。

2.3 时程分析法

地下车站结构主要受水平地震的影响, 因此在计算中只对结构施加水平地震波。哈尔滨地区没有发生过较大强度的地震, 因此在应用软件进行地震分析时采用常用的美国EL-Centro波, 并将加速度峰值按下式进行调整:。EL-Centro波加速度时程曲线见图4。

3 计算结果

1) 静力工况标准断面内力计算结果见图5。

内力统计截面位置见图6。静力工况结构标准段内力计算见表3。

由表3计算结果可见:从整体上看, 结构下层由于受到较大的水反力作用, 产生的弯矩和剪力与上层相比较大;结构顶、底板与侧墙的交接处都承受较大的弯矩和剪力, 其中最大值出现在底板与侧墙交接处。另外, 在顶底板与柱结合处也有较大的内力产生。所以在设计过程中, 为了防止出现破坏, 在内力较大的位置应采取一定的加强措施。

2) 反应位移法计算结果见图7。

3) 时程分析法计算结果见图8。

主体结构标准段反应位移法与时程分析法内力计算结果对比见表4。

将分析结果进行对比可知:选择不同抗震计算方法, 得到的结构内力计算结果有差异, 反应位移法计算得出结构的最大弯矩发生在底板与侧墙交接处;而运用时程分析法, 得到结构的最大弯矩发生在结构顶板与侧墙交接处。因此, 在做结构的抗震计算分析时, 应选取不同的计算方法进行对比分析, 综合考虑结构在地震作用下的内力。

4 结语

1) 通过对静力法、反应位移法及时程分析法的计算结果比较发现, 反应位移法得到的结构内力最高为静力分析所得内力的46%, 时程分析法得出的结构内力最高可达静力分析内力的75%, 所以在实际的地铁车站设计中必须考虑结构的抗震要求。

2) 结果表明, 时程分析法得到的内力在结构上层起控制作用, 反应位移法得到的内力在结构下层起控制作用, 总体而言, 反应位移法计算结果相对较小。作为一种静力分析方法, 反应位移法不能准确模拟动态的地震作用, 分析结果可能存在安全隐患。

3) 通过建立有限元模型, 对结构进行静力计算和抗震分析, 可以发现:结构顶板、底板中部, 两侧墙与板交接处应力和变形较大, 容易破坏。因此在地下车站结构的设计和施工过程中, 对上述部位应加以重视。

参考文献

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[8]GB 50157—2013, 地铁设计规范[S].

[9]GB 50011—2010, 建筑抗震设计规范[S].