地铁板墙拉筋设置问题分析

杲 颖

(江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221000)

在标准地下2层的地铁车站中，车站的底板与侧墙相交位置弯矩、剪力值均较大，而剪力设计值往往超过混凝土自身的抗剪能力，需要配置抗剪钢筋。但对抗剪计算及抗剪钢筋的配置，目前的做法比较混乱，需要统一思想，明确思路，保证设计安全经济。为此，选取某城市地铁3号线典型地铁车站模型进行地铁板墙抗剪设计分析。

1 计算模型

对于常见的地铁车站，一般为2层11 m站台地铁车站，覆土3 m，水位为地下1 m的条件，层高等均为常规要求(满足规范最低标准，即装修后建筑层高站厅层3.2 m、站台层3.0 m)。具体的车站横断面如图1所示。

对地铁车站的结构设计，在建立计算模型时，近似将车站简化为平面应变问题，计算模型简图如图2所示。

实际是将车站结构的板、墙都视为1 m(每延米)宽度的梁。

2 计算分析

2.1 计算依据

地铁车站的板墙的抗剪计算，根据GB 50010—2010混凝土结构设计规范(2015版)[1]，板墙的抗剪计算，属于“6.3斜截面承载力计算”的内容。

V≤acr×ft×b×h0+fyV×n×ASV1×h0/s。

抗剪计算时，按照抗剪计算公式要求，在每延米宽度方向上拉筋的根数应该是可以计数得到的。

2.2 计算过程

一般地铁车站中，主筋及分布筋间距为@150，较少采用@200。因此对于地铁车站板墙的拉筋设置，现设计通常的做法是：

1)剪力小，墙板混凝土抵抗剪力可以满足要求的位置，采用构造拉筋，@450×450(梅花形)的布置方案。

2)剪力墙板混凝土抵抗剪力不能满足要求的位置，采用@300×300(梅花形)甚至@150×150(梅花形)的布置方案。

按照理论计算，各种拉筋布置方案提供的抗剪能力的根数如表1所示。

表1 各种拉筋方案统计表

按照《16G101-1》图集的表达，对剪力墙结构中拉筋的相关规定，所谓@300×300(梅花形)，实际间距(转化为矩形布置)为@212×212。

3 拉筋抗剪计算

3.1 混凝土抗剪承载力

当不配置箍筋及弯起钢筋时，板墙抗剪承载力:

VC≤0.7×βh×ft×b×h0。

按照板墙混凝土等级为C35，可得到板墙混凝土的抗剪承载力如表2所示[2]。

表2 板墙混凝土抗剪承载力

如各板墙的剪力设计值不大于表2中数值，则抗剪的拉筋配置可按照构造规定。

相应在剪力设计值大于表2中数值的，则应配置抗剪的拉筋或箍筋。

3.2 车站板墙剪力设计值

表3是以某城市地铁3号线各标准地铁车站(11 m站台双层岛式站台车站)的剪力设计值统计最大值(车站公共区标准段)，计算模型见图3。

表3 抗剪力计算统计表

在表3中，对于剪力设计值与混凝土承载力差值在0.8%～1.5%之内的，可以认为实际对安全无影响。

仅底板及侧墙底部2个位置的剪力设计值较大，需要配置拉筋(或箍筋)以满足抗剪要求。

3.3 钢筋抗剪承载力

拉筋的抗剪承载力计算公式：

VS=fyV×n×ASV1×h0/s。

1)底板。

按照拉筋为HRB300钢筋，选用d10钢筋，则fyV=270 MPa，ASV1=78.5 mm2，h0=900-60=840 mm。

对于@450×450(矩形)，n/s=4。

VS=270×4×78.5×840=71.2 kN>47 kN。

2)侧墙。

按照拉筋为HRB300钢筋，选用d12钢筋，则fyV=270 MPa，ASV1=113 mm2，h0=700-60=640 mm。

对于@300×300(梅花形)，n/s=22。

VS=270×22×113×640=429.6 kN>409 kN。

4 结论

根据徐州3号线的数据，以及其他城市设计经验，结论如下：

1)标准地下2层车站的板墙的抗剪，除底板与侧墙相交处，其余部分抗剪满足要求，抗剪的拉筋配置可按照构造要求布置。

2)标准地下2层车站的底板，在与侧墙相交处，需配置拉筋，采用d10@450×450(矩形)布置可满足抗剪要求；标准地下2层车站的侧墙，在与底板相交附近的墙体抗剪，需要配置拉筋，并采用d12 @300×300(梅花形)布置。

3)对于标准地下2层车站的侧墙、顶底板结构，拉筋是不需要采用@150×150(梅花形)布置的。

4)对于其他站台宽度或者特殊结构形式的车站结构，需要相应计算，保证抗剪满足要求。