讨论地铁结构设计中存在的问题

刘春宇

摘要：随着我国国民经济持续快速发展，科技不断进步，城市化进程也在不断的加快，城市交通设施与城市化发展的矛盾逐渐显现，尤其是城市化进程的加快和城市人口的增加给城市的交通带来了一定的压力和负担。地铁出现了前所未有的发展趋势，但是在进行地铁的设计中存在一些问题，主要表现在地铁的结构设计中，问题的出现造成设施布置的不合理，结构使用性不强，抗震能力差，不能很好地承担外界带来的压力等，这些问题的出现给地铁的可持续发展带来了严重的影响，影响了地铁的很好发展。

关键词：地铁；结构设计；结构内力

前言

城市發展的过程中出现一些问题，如交通拥堵的问题，为了解决交通问题，修建大型的地铁和轻轨已经成为许多大城市的必要选择。现阶段，地铁建设已经取得了一定的成就，在一些大城市，如上海、天津、广州、深圳等地区都建成了比较完善的地铁系统。地铁在城市发展和经济建设所起的作用是不容忽视的。但是在进行地铁结构的设计中还存在一些问题，在设计中，因为岩土具有一定的复杂性和多变性，设计会有一定的瓶颈，因此在设计中要进行不断的完善和发展。

1、地铁结构设计

地铁有自身的优点，如速度比价快，运载能力大，比较小的污染，同时能够对空间进行很好的利用等，所以，在城市中有着很重要的作用。在一些大中型城市中为了缓解交通带来的压力而开始进行地铁的建设，尤其像上海、深圳、北京这样的城市。然而在进行地铁的修建中存在一定的问题，尤其是设计方面，因为地铁的结构设计比较复杂，可能受到环境因素的影响，同时还受到地上建筑、地下管线和交通等方面的影响。如何才能保证设计的完善，提高地铁的强度、耐久性和刚度是所有地铁设计师共同面临的问题。地铁的设计和施工技术和方案有很大的关系，与其它的结构相比较，地铁结构有自身的优点，对技术的要求比较高，同时由于投资规模大，设计的专业比较多，需要的部门多，而且具有工期长的特点，在设计的过程中需要对这些因素进行综合的考虑。在准备比較充分的条件下才能进行。同时，地铁结构的设计还应该对运行条件、地面环境、地质条件等因素进行考虑，只有各项指标合格之后才能进行合理的施工。在进行方案设计中，应该设计多种方案，对不同的方案进行比较，找到比较适合方案，这种方案应该满足工程费用和施工便利的条件。

2、地铁结构设计中的若干问题

2.1结构计算

因为地铁具有的特殊功能，所采用的结构形式是箱型框架结构，地铁在修建的过程中，不能够影响地下的管线，需要在最上面覆盖三米的覆土，这样的话，深基坑的深度应该在十五米到二十米之间。水压和车辆产生的压力都会给地铁的结构带来一定的荷载力。因此，为了保证地铁结构有足够的荷载力，必须严格要求梁、墙和板的厚度。在进行地铁结构设计中需要遵循一定的力学原理。对其中各个因素的受力问题进行分析，通过计算的方式对其中的元素进行合理的计算，应该做到以下方面：

第一，横断面计算法。这种计算方式比较常见和普通，具有简单易操作的特点。通过不同的荷载组合对结构的内力进行计算。然而，其有一定的缺点，如忽略了梁的受力带来的影响。在一些车站中，在一定的范围内进行计算时的纵向弯矩容易被忽视，而且忽视了对梁的弯矩分担，继而导致出现一些部位纵向配筋不够大额情况。

第二，通过使用有限元法的方式对梁单元体系荷载作用节点进行内力的分析和计算。

第三，空间板系计算方式。依据空间体系的方式对结构进行划分，主要划分出墙、梁、柱的尺寸，进行结构内力计算的方式是有限元法，采用四节点和八节点等参元。

第四，空间梁板系计算法。依据板和墙不同的厚度进行结构内力的计算，同样采用四节点或者八节点的参元划分成板单元的梁柱。

2.2地铁结构抗震分析

我国是地震的频发地区，在许多地区对抗震结构的设计不够合理和完善，没有进行抗震结构的规范。地震对地铁的危害比较大，可能造成混凝土的掉落，钢筋的暴露，顶板的坍塌等问题，给城市的正常交通和人们的出行安全带来一定的问题。因此，应该对地铁结构中的抗震性能进行很好的研究和设计。对地铁结构的抗震性能的计算方式是静力理论，但是这种理论不能很好的满足地下工程的需要。目前，比较常用的抗震计算方式是线性反应谱理论，之后又出现了加速度谱法等计算方式。这种计算方式的合理性是能够对接结构的内力和变形状态进行及时的了解，通过发现变形的集中地发现有问题的地方。

2.3耐久性

地铁的用途比较特殊，同时需要考虑其耐久性。地铁一般在地下几米到十几米，受到地下因素的影响比较大，对其耐久性是一个考验。地铁的耐久性主要和下面的因素有一定的联系。

第一，环境因素。地下的温度、湿度和砌体等

第二，材料因素和混凝土的配比等

第三，结构力学因素等

第四，施工因素，施工中的各种技术，如混凝土浇筑和振捣技术，管理技术等。

在结构设计中应该对变形缝有一定的重视程度，尤其是软土结构。除此之外，还需要对混凝土的刚性和持久性进行研究。

2.4防水设计

在进行防水设计中，不要使用太杂的材料，防水设计应该便于日后的维修。在变形缝出更应该重视防水设计。在进行防水施工之前要进行一定的讨论。尽量较少出现渗漏的可能，重视仰拱和底板变形缝以及施工缝的防水和施工，对施工缝渗漏水进行完善的处理，同时注意工程接口问题。

2.5参数法”绘图

因为地铁的结构设计具有一定的特点，如有较强的地域性和技术性，同时相应的规范和标准没有跟上发展的步伐。因此，在进行绘图的过程中，对结构类型的表达方式和规范性之间存在一定的不同之处。所以，在进行“参数法”的绘图中，应该依据不同的结构尺寸和相关的条件进行各种因素的确定。如对尺寸和数量等因素的确定等，在进行图纸的审核中，对相关的计算流程和思路进行梳理，进而实现达到复核的结果。此种绘图方式的优点是节约，在施工过程中能够对相关的数据进行处理。

3、结束语

地铁中的结构设计对地铁的发展起着重要的作用，为了实现更好的为人们服务和促进城市的发展，应该对结构设计中的荷载能力等因素进行不断的完善，不断总结经验，不断提高地铁的利用率。

参考文献

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