南京地铁四号线鼓楼站（埋深4m）主体结构设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.1 选题意义

众所周知，地铁已成为当代大城市争相建设的宠儿，但是并不是所有大城市都适合建设地铁。需要与城市的发展规划、城市规模以及人口分布、空间结构相关。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1 本设计拟解决的问题

通过本课题拟解决以下几点问题：

1.熟悉地铁车站结构设计中常用的设计规范和专业知识，综合运用所学的基础理论知识，正确的解决工程设计中的各种实际问题，了解工程设计人员实际设计的内容、初步了解工程设计的基本方法，并能在设计中正确考虑影响设计的各项因素。

2.熟练得运用相关软件和绘图软件，所绘工程图纸应符合国家建筑制图的统一标准，并能正确清晰地表达设计意图。

3.掌握地铁车站结构设计的内容、方法和步骤，并了解地铁车站的一般特点和各种新的设计要求。结合车站所处自然条件及工程地质和水文地质等情况，以《地铁设计规范》为标准，合理选定结构设计方案以及适用的施工方法，力求使设计达到美观、适用、安全、经济。

2.2 准备工作和具体设计内容

设计之前，本课题需收集整理下列资料：

1、场地岩土工程勘察报告，车站基坑支护设计参数。

2、建筑红线、施工红线的地形平面图及基础结构设计图；建筑场地及其附近的地下管线、地下埋设物的位置、深度、结构形式及埋设时间等。

3、车站基坑附近的地面堆载及大型车辆的动、静荷载情况。

4、临近的已有建筑物的位置、层数、高度、结构类型、完好程度。已建时间以及基础类型、埋设深度、主要尺寸等。

5、周围地面排水情况，地面雨水与污水、上下水管排入和漏入基坑的可能性。

6、已有相似地铁车站设计的经验性资料。

本次地铁车站结构设计的主要内容如下：

1、设计资料的收集，系统学习地铁车站结构类型和相关计算理论；

2、地铁车站主体结构设计方案的比较和选择；

3、地铁车站围护结构设计方案的比较和选择；

4、地铁车站主体结构和围护结构的设计计算；

5、绘制地铁车站主体结构与围护结构工程施工图（车站总平面图、车站主体结构剖面图、围护结构剖面图、主体结构配筋图等）。

2.3设计资料

2.3.1 工程概况

为解决城市的交通问题，南京市政府决定建设南京地铁四号线一期工程。南京地铁四号线一期工程起于中保站，止于仙林东地区，线路全长33.782km，高架和地面线长1.259km，地下段长32.523km。沿线共设置16座车站，包括换乘站9处，设青龙车辆段1处，设锁金村、灵山主变电所2座，并设控制中心于灵山站附近。

南京地铁四号线一期工程地质勘察分为4个标段， D4-XK01标段范围为中保站~鼓楼站的四站三区间。该标段起于右CK10 700.000处，由中保站沿草场门大街东行，后由草场门大桥南侧穿越秦淮河后至北京西路，在北京西路与虎踞路交叉口设草场门站。沿北京西路东行经省委、省政府，过宁海路后，在云南路与北京西路交叉口设云南路站。沿北京西路继续东行，在鼓楼广场设鼓楼站。

2.3.2 场地及周边环境条件

本工程地处城市繁华地段的交通主干道交汇处，交通繁忙。场地附近高校、居民楼、商业建筑、办公楼较多，场内及周边附近道路下管线密集，且建有地铁一号线鼓楼站、鼓楼隧道、地下人防，施工环境条件较为复杂。

2.3.3 区域地质构造

南京地区大地构造属扬子准地台的下扬子凹陷褶皱带，这个凹陷从震旦纪以来长期交替沉积了各时代的海相、陆相和海陆相地层，下三迭系青龙群沉积以后，经印支运动、燕山运动发生断裂及岩浆活动，并在相邻凹陷区及山前山间盆地堆积了白垩纪及第三纪红色岩系及侏罗～白垩纪的火山岩系。沿线地质构造主要处于宁镇弧形褶皱西段，各类不同期次、不同性质，不同方向的褶皱，断裂十分发育，沿线重要地质构造有：

（1）龙~仓复背斜

沿长江南岸断续展布，由幕府山，栖霞山，龙潭等复背斜组成，轴向北东～近东西向。由于燕山期侵入岩的占据和侏罗系～白垩系地层的覆盖，走向上不连续，北翼被沿江断裂断失，只出露南翼。

（2）南京~湖熟断裂

该断裂自安徽滁县经南京延至溧阳，是一条区域性隐伏断裂。区内为其中一段（南京至湖熟），长30公里，宽度不明，走向300~320，倾向南西，倾角60，从场地北端经过。北东侧为宁镇弧形隆起带，南西侧为宁芜火山岩盆地，断裂被中、新生界覆盖，地表不明显。

（3）沿江断裂带

该断裂带位于宁镇隆起的北缘，自幕府山一镇江焦山，区内仅为西段一部份。北东东向延伸，长达36公里，断层面倾向北，倾角陡，南北盘落差可达数公里。

（4）定淮门~马群断裂

该断裂由定淮门开始沿SEE方向经鼓楼、琵琶湖、梅花山至马群南，长约16.5km，断层产状NW290/SW80，为张扭性断裂，左行，切割深度约20km。

（5）逆冲断裂

沿线主要有幕府山逆冲断裂组、老山逆冲断裂组等。该类断裂倾角大多在60以上，往往数条断层平行发育，构成逆冲断层，规模不大，倾角较陡，有的几乎直立。

2.4设计计算方法

本设计采用结构力学方法荷载结构模型法进行设计计算。荷载结构模型认为地层对结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载（包括主动地层压力和被动地层抗力），衬砌在荷载的作用下产生内力和变形，与其相应的计算方法称为荷载结构法。这一方法与设计地面结构时习惯采用的方法基本一致，区别是计算衬砌内力时需考虑周围地层介质对结构变形的约束作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，保证衬砌结构能安全可靠的承受地层压力等荷载的作用下，按弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌的内力，并进行结构截面设计。早年常用的弹性连续框架（含拱形构件）、假定抗力法和弹性地基梁（含曲梁）法等都可归属于荷载结构法。

本设计基于荷载结构模型采用结构力学弯矩分配法计算。在此方法中，用弯矩分配法计算分层单元的杆端弯矩时，任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的所有杆件。而弯矩二次分配法假定任一节点的不平衡弯矩只影响至与该节点相交的各杆件的远端。因此可将弯矩分配法的循环次数简化到一次分配、一次传递、再一次分配。

2.5 设计原则

1. 地铁车站应根据工程地质及水文地质条件，结合环境影响和使用要求等因素，通过综合分析比较，选择安全可靠、经济合理、方便施工的结构形式和施工方法。

2. 结构按施工阶段和正常使用阶段进行强度、刚度、稳定性计算，保证结构在施工及运营期间有足够的强度、刚度和稳定性。钢筋混凝土结构还应进行裂缝宽度检算。

3. 地铁从既有构筑物下面通过时，设计应采取有效措施，确保构筑物的安全及使用功能不受影响。

4. 地铁车站满足建筑防(火)灾的要求，同时结构设计应考虑平战转换，预留人防所需埋件。

5. 车站结构防水等级按一级标准进行设计，即顶板不允许渗漏水，侧墙表面只允许有少量偶见湿迹。车站结构应按最不利情况进行抗浮稳定验算。

6. 地铁车站的变形缝应尽量少设，暗挖车站主体结构一般不设变形缝；但在明暗挖交界处、结构型式、地基基础及荷载发生显著变化部位，则设置变形缝，变形缝的宽度为20mm。

7. 地铁车站结构设计必须以地质勘察资料为依据。设计时应根据结构或构件类型、使用条件及荷载特性等，选用与其特点相近的结构设计方法。新奥法施工的隧道设计参数可按工程类比或理论计算进行确定，并依信息反馈进行设计修正。

2.6 工作安排