杲 穎

(江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221000)

在標(biāo)準(zhǔn)地下2層的地鐵車站中，車站的底板與側(cè)墻相交位置彎矩、剪力值均較大，而剪力設(shè)計(jì)值往往超過混凝土自身的抗剪能力，需要配置抗剪鋼筋。但對抗剪計(jì)算及抗剪鋼筋的配置，目前的做法比較混亂，需要統(tǒng)一思想，明確思路，保證設(shè)計(jì)安全經(jīng)濟(jì)。為此，選取某城市地鐵3號線典型地鐵車站模型進(jìn)行地鐵板墻抗剪設(shè)計(jì)分析。

1 計(jì)算模型

對于常見的地鐵車站，一般為2層11 m站臺地鐵車站，覆土3 m，水位為地下1 m的條件，層高等均為常規(guī)要求(滿足規(guī)范最低標(biāo)準(zhǔn)，即裝修后建筑層高站廳層3.2 m、站臺層3.0 m)。具體的車站橫斷面如圖1所示。

對地鐵車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在建立計(jì)算模型時(shí)，近似將車站簡化為平面應(yīng)變問題，計(jì)算模型簡圖如圖2所示。

實(shí)際是將車站結(jié)構(gòu)的板、墻都視為1 m(每延米)寬度的梁。

2 計(jì)算分析

2.1 計(jì)算依據(jù)

地鐵車站的板墻的抗剪計(jì)算，根據(jù)GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(2015版)[1]，板墻的抗剪計(jì)算，屬于“6.3斜截面承載力計(jì)算”的內(nèi)容。

V≤acr×ft×b×h0+fyV×n×ASV1×h0/s。

抗剪計(jì)算時(shí)，按照抗剪計(jì)算公式要求，在每延米寬度方向上拉筋的根數(shù)應(yīng)該是可以計(jì)數(shù)得到的。

2.2 計(jì)算過程

一般地鐵車站中，主筋及分布筋間距為@150，較少采用@200。因此對于地鐵車站板墻的拉筋設(shè)置，現(xiàn)設(shè)計(jì)通常的做法是：

1)剪力小，墻板混凝土抵抗剪力可以滿足要求的位置，采用構(gòu)造拉筋，@450×450(梅花形)的布置方案。

2)剪力墻板混凝土抵抗剪力不能滿足要求的位置，采用@300×300(梅花形)甚至@150×150(梅花形)的布置方案。

按照理論計(jì)算，各種拉筋布置方案提供的抗剪能力的根數(shù)如表1所示。

表1 各種拉筋方案統(tǒng)計(jì)表

按照《16G101-1》圖集的表達(dá)，對剪力墻結(jié)構(gòu)中拉筋的相關(guān)規(guī)定，所謂@300×300(梅花形)，實(shí)際間距(轉(zhuǎn)化為矩形布置)為@212×212。

3 拉筋抗剪計(jì)算

3.1 混凝土抗剪承載力

當(dāng)不配置箍筋及彎起鋼筋時(shí)，板墻抗剪承載力:

VC≤0.7×βh×ft×b×h0。

按照板墻混凝土等級為C35，可得到板墻混凝土的抗剪承載力如表2所示[2]。

表2 板墻混凝土抗剪承載力

如各板墻的剪力設(shè)計(jì)值不大于表2中數(shù)值，則抗剪的拉筋配置可按照構(gòu)造規(guī)定。

相應(yīng)在剪力設(shè)計(jì)值大于表2中數(shù)值的，則應(yīng)配置抗剪的拉筋或箍筋。

3.2 車站板墻剪力設(shè)計(jì)值

表3是以某城市地鐵3號線各標(biāo)準(zhǔn)地鐵車站(11 m站臺雙層島式站臺車站)的剪力設(shè)計(jì)值統(tǒng)計(jì)最大值(車站公共區(qū)標(biāo)準(zhǔn)段)，計(jì)算模型見圖3。

表3 抗剪力計(jì)算統(tǒng)計(jì)表

在表3中，對于剪力設(shè)計(jì)值與混凝土承載力差值在0.8%～1.5%之內(nèi)的，可以認(rèn)為實(shí)際對安全無影響。

僅底板及側(cè)墻底部2個(gè)位置的剪力設(shè)計(jì)值較大，需要配置拉筋(或箍筋)以滿足抗剪要求。

3.3 鋼筋抗剪承載力

拉筋的抗剪承載力計(jì)算公式：

VS=fyV×n×ASV1×h0/s。

1)底板。

按照拉筋為HRB300鋼筋，選用d10鋼筋，則fyV=270 MPa，ASV1=78.5 mm2，h0=900-60=840 mm。

對于@450×450(矩形)，n/s=4。

VS=270×4×78.5×840=71.2 kN>47 kN。

2)側(cè)墻。

按照拉筋為HRB300鋼筋，選用d12鋼筋，則fyV=270 MPa，ASV1=113 mm2，h0=700-60=640 mm。

對于@300×300(梅花形)，n/s=22。

VS=270×22×113×640=429.6 kN>409 kN。

4 結(jié)論

根據(jù)徐州3號線的數(shù)據(jù)，以及其他城市設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)論如下：

1)標(biāo)準(zhǔn)地下2層車站的板墻的抗剪，除底板與側(cè)墻相交處，其余部分抗剪滿足要求，抗剪的拉筋配置可按照構(gòu)造要求布置。

2)標(biāo)準(zhǔn)地下2層車站的底板，在與側(cè)墻相交處，需配置拉筋，采用d10@450×450(矩形)布置可滿足抗剪要求；標(biāo)準(zhǔn)地下2層車站的側(cè)墻，在與底板相交附近的墻體抗剪，需要配置拉筋，并采用d12 @300×300(梅花形)布置。

3)對于標(biāo)準(zhǔn)地下2層車站的側(cè)墻、頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)，拉筋是不需要采用@150×150(梅花形)布置的。

4)對于其他站臺寬度或者特殊結(jié)構(gòu)形式的車站結(jié)構(gòu)，需要相應(yīng)計(jì)算，保證抗剪滿足要求。