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摘要：根据轨道交通工程人民防空设计规范规定，地下轨道交通工程需具备人民防空的需要。新建地下轨道交通工程人民防空设计包括5级设防和6级设防。本文针对长春地区某明挖二层单柱双层站进行5级人防荷载作用下的受力分析，并通过对比正常使用阶段荷载作用下的受力分析，明确两种不同工况下的车站结构受力特点。
关键词：地铁车站 人民防空 5级设防
1 工程概况
某站为地下两层车站。地下一层为站厅层，地下二层为站台层。地形处于西底东高的走势，局部高低不平，地面标高201.86m～202.69m。
车站为地下两层单柱双跨岛式带单渡线车站，地下主体总长220m，有效站台长118m。标准段宽19.7m，岛式站台宽11.0m；站台层层高 6 m，站厅层净高5m。，覆土厚度在3m-4m之间。主体结构底板埋深约为17 ~19.5m。地层自上而下依次为：杂填土层、粉质粘土层、中粗砂层、全风化泥岩层、强风化泥岩层和中风化泥岩层。车站的底板坐落在强风化泥岩层。车站主体采用明挖法施工。
主体结构标准段为单柱两跨双层箱形结构，侧墙厚度0.7m，顶板0.8m，底板0.9m，中板0.4m。中柱0.8x1.2m，柱跨为9m。顶纵梁尺寸1.5mx1.8m，中纵梁1x1m，底纵梁1.6mx2m。墙、板、梁材料为C40防水钢筋混凝土，防水等级P8。柱材料为C50防水钢筋混凝土，防水等级P8。普通钢混凝土结构的钢筋采用HPB300、HRB400级钢筋。
本工程设防标准属甲类人防工程，工程防核武器抗力级别5级，防常规武器抗力级别5级。工程设计使用年限为100年。
2 受力计算
2.1计算荷载
2.1.1荷载
（1）永久荷载：结构计算时应考虑以下荷载组合：包括结构自重、覆土荷载、设备荷载、水浮力、侧向水土压力和地基抗力。结构自重按实际重量计算，钢筋混凝土容重r=25KN/m3。覆土压力按实际覆土深度、物理力学参数及地下水位情况计算，覆土容重取加权平均值
（2）人防荷载：核爆炸动荷载等效静荷载的计算，按现行国家标准《轨道交通工程人民防空设计规范》执行。
2.2 荷载计算
2.2.1正常使用阶段荷载标准值计算
地面超载为q2=20KN/m2，地面超载引起的结构侧压力为e21=e22=10KN/m2，水土压力按抗浮水位考虑。地面标高为h0=202.44m，结构外顶标高为h1=198.99m，结构内底标高为h2=186.43m，抗浮水位标高为hw1=199.84m，结构顶板厚度为t1=0.8m，结构底板厚度为t2=0.9m，结构上覆土层加权重度为γ1=19.5KN/m3，结构所在土层加权重度为γ2=19.5KN/m3，结构所在土层加权静土压系数为K0=0.5。
2.3计算结果
经计算得出顶板、底板及侧墙的均布等效静荷载标准值（人防工况施加的均布力），根据横断面荷载计算出水压力、土压力、超载等力施加到结构体系上。
结构的安全等级为一级，按荷载效应基本组合进行承载能力计算时重要性系数为1.1。明挖结构正常使用极限状态验算，钢筋混凝土非临土构件正截面裂缝的最大裂缝宽度允许值≤0.3mm。临土侧构件的裂缝宽度允许值≤0.2mm。根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分布进行荷载（效应）组合，并取各自最不利的效应组合进行设计。对于承载力极限状态，按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载（效应）组合。分析结果如下
根据计算结果显示明挖车站节点受力大部分由基本组合控制，包括中板各跨支座和跨中，底板各跨跨中，侧墙的各跨跨中。由标准组合控制的包括顶板各跨支座，底板各跨支座，侧墙各跨支座。由人防组合控制的包括顶板各跨跨中。
箱形框架结构，临土构件的支座位置受力主要由标准组合控制，跨中位置主要由基本组合控制，顶板跨中由人防组合控制。中板受力全部由基本组合控制。
进一步分析原因，临土侧构件支座位置由于有防水要求，裂缝控制较严格，为0.2mm，因此主要受标准组合控制。顶板跨中由人防组合荷载控制，主要是因为顶板受人防荷载冲击作用较明显。
3 结论
1）根据分析结果可知，主体结构人防设计等级为5级时，顶板跨中配筋由人防使用阶段荷载组合控制，其余位置配筋不受人防荷载控制。五级人防荷载对地铁车站结构受力不起决定性作用，可以仅考虑人防荷载对车站顶板受力的影响。
2）箱形框架结构，临土构件的支座位置受力主要由标准组合控制，跨中位置主要由基本组合控制，顶板跨中由人防组合控制。中板受力全部由基本组合控制。
3）临土侧构件支座位置受标准组合控制，主要受防水要求的影响，裂缝控制。
参考文献:
[1].《轨道交通工程人民防空设计规范》RFJ 02-2009
[2].张晓漪. 人防工程结构设计中的等价等效静载法[J]. 地下空间与工程学报, 1992(2):105-109.
论文作者:修常红
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/30
标签：荷载论文; 组合论文; 人防论文; 顶板论文; 结构论文; 支座论文; 受力论文; 《防护工程》2019年第4期论文;