地铁设计开题报告

一、毕业设计题目来源随着城市化进程的加快，城市人口的急速膨胀和现代化生活节奏加快，人们出行次数增多以及汽车的普及，相应的城市交通量大大增加，由于道路资源的低效率分配利用以及市区道路的结构性缺陷等原因，城市中道路的相对不足和机动车辆的飞速增加带来了交通阻塞、车速下降、事故频繁等一系列问题，使得城市交通问题日益突出．解决城市的交通速度问题，不能仅仅把希望寄托在无休止的增加道路上，而轨道交通正是解决长期交通堵塞的较好方案．地铁，是一座城市融入国际大都市现代化交通的显著标志．它不仅是一个国家的国力和科技水平的实力展现，而且是解决大都市交通紧张状况最理想的交通方式．中国城市地铁建设正处于起步阶段，政府在解决人民群众基本需求，特别是交通需求方面的任务异常艰巨和繁重．公共交通需求急剧上升，修建地铁和轻轨已是各大城市基础建设的必要内容，是现代化大都市的标志，未来5～10年将是中国城市地铁大发展的黄金时期．”十一五”规划纲要提出：”加快发展铁路运输．重点建设客运专线、城际轨道交通、煤运通道，初步形成快速客运和煤炭运输网络．”这表明中国城市进入了地铁时代．二、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．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．三、毕业设计基本要求(1)建筑面积规模：9000～10000㎡，其中站厅层考虑地下街约4000㎡；(2)使用功能：地下一层为站厅与地下街层，地下二层为站台层；(3)层高与埋深：覆土厚度为8～9m,地下一层为站厅与地下街层，地下二层为站台层；(4)出入口设计：出入口设计应与总图设计、地面街景协调统一，并设自动扶梯；(5)地下一层考虑增加地下街管理用房，包括办公、财务、库房及卫生间、水暖电设备用房等。地铁车站建筑由以下几部分组成：①乘客使用部分：出入口、地面站厅、地下中间站厅、楼梯、电梯、坡道、步行道、售票、检票、站台、厕所等。②运营管理部分：行车主副值班室、站长室、办公室、会议室、广播室、信号用房、通讯室、工务工区、休息值班室等。③技术用房部分：电器用房、通风用房、给排水用房、电梯机房等。④生活辅助部分：客运服务人员休息室、清洁工具室、贮藏室等。表2-1地铁车站房间功能分配名称面积/m2位置行车主值班室15~20下行线一侧行车副值班室8~10上行线一侧信号设备、继电器30主副值班室中间信号值班15站台层办公、会议、广播各15~20主值班室、站长室附近或位于地面工务工区10~15站长室10~15站厅层、靠近控制室车站控制室25~35站厅层(6)建筑等级：建筑安全等级为一级，防护等级6级，考虑平战功能转换，建筑抗震等级为6级；站务室及会计室10~15站厅层保卫室15站厅层休息室及更衣室2×152×15站台、站厅清扫工具间2×6站台层、站厅层各一处清扫员室8站厅层盥洗室6~8厕所间2×8内部、站台或站厅售票处2×6站厅层问讯处2×3接近售票处补票处2×3付费区内公用电话2×2站厅层备用间15站厅或站台层乘务员休息10～15站台层休息宿舍40站台层牵引变电所350站台层降压变电所150站厅层、靠车站控制室防灾控制20靠车站控制室消防泵房50带贮水池污水泵房20站台端部废水泵房20蓄电池22配电室80进风机室200排风机室2001544(7)战时功能：战时可用于人员疏散、车库、物资库，交通等功能；(8)建筑层数：地下2层，地下一层为站厅层，地下二层为站台层；(9)建筑功能布局：地下一层：地下商业街和地铁站厅，设备用房；地下二层：地下商业街和站台。四、建筑设计构思1、地铁车站建筑设计各阶段要点首先，要有前期准备，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。在设计过程中要有创新精神，但要严把质量关。在方案设汁阶段，要明确该阶段的主要任务是稳定线位、站位和车站形式。在线位稳定方面，从整体走向来分析，从客流吸引、远期规划、征地拆迁、工程实施、环境保护等方面来综合比较；在站位稳定方面，应根据使用功能优劣，出人口、风亭设置位置，地下管线情况，地面交通情况，施工场地布置，施I：工法等综合考虑，决定是路中还是路侧、是跨路口还是不跨路口；在车站形式方而，应根据规划线网和本站功能要求，是中间站还是换乘站，是几层车站、是岛式还是侧式、有无配线，找出本站特点，决定车站形式。在初步设计阶段，要明确本阶段的重点是确定车站规模、控制投资。规模的确定是根据计算和经验确定车站的站台宽度、车站的长度，层数、层高、覆土深度等得出的；投资的控制要有节约意识，综合比较，能省则省，但要适宜。施工设计阶段主要保证罔纸的完整、精确，施工的可行性。设计图纸、说明书、设备材料表等文件要满足使用要求，满足施、安装和加工等多方面要求。还要注意，各专业图纸中管线、门窗、隔墙、孔洞、预留、预埋对应问题。另外还要注重后期配合，为工程服务，为现场服务，主要解决图纸中不详的问题和T程中遇到的实际问题，并以合适的方式及时处理。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1．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，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。由于地铁车站建于地下，在建筑设计上必须注意以下的设计原则：（1）地铁车站是人流比较集中的公共交通建筑，在设计中首先要满足其使用功能要求，地铁车站的站位应该为乘客提供最大可能的方便，使多数乘客步行的距离最短。车站布局还须考虑与其它公共交通有方便的换乘条件，将旅游景点、游乐中心、住宅密集区、办公密集区等与车站相通，为乘客提供无太阳晒、无雨淋的乘车条件，使车站建筑具有合理的、完善的、流畅的使用功能。（2）车站布设应与旧城改造和新区土地的开发相结合，车站分布应方便施工，减少拆迁，降低造价，并注重城市轨道交通建设与周边经济发展的互动效应，为可持续发展创造条件。（3）地铁车站是建于地下的公共交通建筑除了结构应有的安全可靠性外车站建筑的设计中也应考虑所有的安全因素如楼梯和自动梯数量、位置及宽度的考虑必须满足在灾害情况下的紧急疏散要求，有足够明亮的照明设施，以降低人在地下的恐惧心理，有清晰详尽的导向标志，安全出口通道有完善的消防设施及有足够的新风和排风排烟设施。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。五、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、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。六、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》(GB111—87)、《建筑抗震设计规范》(GB50011--2001)。其中《建筑抗震设计规范》是针对地上建筑的研究、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相互作用。《铁路工程抗震设计规范》(GB11l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。地震发生时，结构及其上部覆盖层产生与地表地震加速度成比例的惯性力，同时地震引起主动侧压力的增量，满足此种工况的条件必须是结构单位体积的重量(含结构净空在内)大于围岩的比重。但由于地铁结构内净空较大，结构单位体积的重量小于围岩的比重，地震发生时，结构与围岩几乎一同变形，采用上述理论也是难于反映真实的地震作用，同时该规范在地下结构构造上也没有明确的要求。根据一般的地面建筑的概念，为增加框架柱的延性，结构往往设计成强柱弱梁的体系，根据结构类型和抗震等级，框架柱的轴压比都受到严格的限制，其箍筋的体积配箍率也有明确的规定。而地下结构由于覆土较大，导致框架柱承受的荷载较大，为满足承载和限界的要求，往往设计成强梁弱柱的结构体系，由于规范中对地下结构的抗震等级没有给出统一的要求。这就有可能在设计中忽略弱柱问题，使框架柱成为地震中的薄弱环节，而形成箱体的梁、板、墙纵向刚度较大，延性好，具有较强的抗震能力。日本的一些地震工程实例中，地铁结构产生的破坏也往往是柱的脆性破坏，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。由于地铁框架柱的纵向尺寸一般较大(一般为0．8～1．2m)，柱的纵向间距一般为6～8m，以柱纵向尺寸为0．9m，柱的纵向间距为8