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地铁车站压顶梁结构设计

摘要:在地铁结构设计时,若车站抗浮不满足要求,会优先考虑设置压顶梁抗浮型式。该型式利用围护结构参与抗浮、节省工程投资,且施工简便、抗浮性能可靠,在工程中广泛使用。本文主要探讨压顶梁受力计算及相关设计。

关键词:压顶梁;抗浮;受力分析;计算

一、压顶梁设置范围及连接节点

压顶梁设置在顶板上,沿车站全长布置,与顶板间200高为混凝土填充,压顶梁与顶板、填充混凝土均采用C35混凝土。压顶梁尺寸为800mmx800mm。

车站先施工地墙,地墙内预埋钢筋接驳器,随后施工顶板,再施工压顶梁及混凝土填充。压顶梁与地墙采用钢筋接驳器连接。

图一压顶梁布置剖面图???图二压顶梁与地墙连接剖面图?图三压顶梁配筋断面图

二、压顶梁受力分析

本次计算采用某地铁车站断面进行抗浮计算,车站信息如下:

车站覆土厚度:2.85m,顶板厚0.8m,顶板梁0.9x2m,中板厚0.4m,中板梁0.9x1m,底板厚0.9m,底板梁1.1x2.2m,柱子0.8x1.2m,柱跨为9m,侧墙宽0.7m,车站总高度13.85m,总宽度20.7m,地墙长度为32.5m。

抗浮计算过程如下:

K1=(2.85*20*20.7+25*19.3*(0.8+0.4+0.9)+20*19.3*0.15*2+25*(0.9*(2-0.8)+0.9*(1-0.4)+1.1*(2.2-0.9)+0.8*1.2*(13.85-0.8-0.4-0.9)/9+0.7*13.85*2+0.8*0.8*2)+15*32.5*0.8*2+0.3*0.9/2*6)/(10*20.3*(2.85+13.85-0.5))=1.131.1,满足要求。

每侧单位长度压顶梁所受剪力V=(单位长度水反力X1.1-单位长度结构自重-单位长度覆土重)/2=327.7KN。

压顶梁受地墙参与抗浮传来的剪力及由剪力引起的弯矩。

剪力设计值V1=1.1X1.25V=450.6KN

弯矩设计值M1=1.1X1.25(VH)=1.1X1.25X(327.7X0.4)=180.3KN.M

三、压顶梁结构设计

3.1正截面承载力验算

1)构件编号:压顶梁

2)设计依据

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

3)计算信息

1.几何参数

截面类型:矩形

截面宽度:b=1000mm

截面高度:h=800mm

2.材料信息

混凝土等级:C35fc=16.7N/mm2ft=1.57N/mm2

钢筋种类:HRB400fy=360N/mm2

最小配筋率:ρmin=0.200%

纵筋合力点至近边距离:as=50mm

3.受力信息

M=180.300kN*m

4.设计参数

结构重要性系数:γo=1.1

4)计算过程

1.计算截面有效高度

ho=h-as=800-50=750mm

2.计算相对界限受压区高度

ξb=β1/(1+fy/(Es*εcu))=0.80/(1+360/(2.0*105*0.0033))=0.518

3.确定计算系数

αs=γo*M/(α1*fc*b*ho*ho)=1.1*180.300*106/(1.0*16.7*1000*750*750)=0.021

4.计算相对受压区高度

ξ=1-sqrt(1-2αs)=1-sqrt(1-2*0.021)=0.021≤ξb=0.518满足要求。

5.计算纵向受拉筋面积

As=α1*fc*b*ho*ξ/fy=1.0*16.7*1000*750*0.021/360=742mm2

6.验算最小配筋率

ρ=As/(b*h)=742/(1000*800)=0.093%

ρ=0.093%ρmin=0.200%,不满足最小配筋率要求,

取As=ρmin*b*h=0.200%*1000*800=1600mm2

实配6根20(As=1885mm2)1600mm2,满足要求。

3.2斜截面承载力验算

1)构件编号:压顶梁

2)设计依据

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

3)计算信息

1.几何参数

截面类型:矩形

截面宽度:b=1000mm

截面高度:h=800mm

2.材料信息

混凝土等级:C35fc=16.7N/mm2ft=1.57N/mm2

箍筋种类:HRB400fyv=360N/mm2

箍筋间距:s=200mm

最小配箍率:ρmin=0.200%

纵筋合力点至近边距离:as=50mm

3.荷载信息

V=450.600kN

4.设计参数

结构重要性系数:γo=1.1

4)计算过程

1.计算截面有效高度和腹板高度

ho=h-as=800-50=750mm

hw=ho=750mm

2.确定受剪面是否符合条件

当hw/b=750/1000=0.750≤4时

V≤0.25*βc*fc*b*ho/

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