地鐵板墻拉筋設置問題分析

杲 穎

(江蘇建筑職業技術學院，江蘇 徐州 221000)

在標準地下2層的地鐵車站中，車站的底板與側墻相交位置彎矩、剪力值均較大，而剪力設計值往往超過混凝土自身的抗剪能力，需要配置抗剪鋼筋。但對抗剪計算及抗剪鋼筋的配置，目前的做法比較混亂，需要統一思想，明確思路，保證設計安全經濟。為此，選取某城市地鐵3號線典型地鐵車站模型進行地鐵板墻抗剪設計分析。

1 計算模型

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，層高等均為常規要求(滿足規范最低標準，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。

對地鐵車站的結構設計，在建立計算模型時，近似將車站簡化為平面應變問題，計算模型簡圖如圖2所示。

實際是將車站結構的板、墻都視為1 m(每延米)寬度的梁。

2 計算分析

2.1 計算依據

地鐵車站的板墻的抗剪計算，根據GB 50010—2010混凝土結構設計規范(2015版)[1]，板墻的抗剪計算，屬于“6.3斜截面承載力計算”的內容。

V≤acr×ft×b×h0+fyV×n×ASV1×h0/s。

抗剪計算時，按照抗剪計算公式要求，在每延米寬度方向上拉筋的根數應該是可以計數得到的。

2.2 計算過程

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置，現設計通常的做法是：

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。

按照理論計算，各種拉筋布置方案提供的抗剪能力的根數如表1所示。

表1 各種拉筋方案統計表

按照《16G101-1》圖集的表達，對剪力墻結構中拉筋的相關規定，所謂@300×300(梅花形)，實際間距(轉化為矩形布置)為@212×212。

3 拉筋抗剪計算

3.1 混凝土抗剪承載力

當不配置箍筋及彎起鋼筋時，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

如各板墻的剪力設計值不大于表2中數值，則抗剪的拉筋配置可按照構造規定。

相應在剪力設計值大于表2中數值的，則應配置抗剪的拉筋或箍筋。

3.2 車站板墻剪力設計值

表3是以某城市地鐵3號線各標準地鐵車站(11 m站臺雙層島式站臺車站)的剪力設計值統計最大值(車站公共區標準段)，計算模型見圖3。

表3 抗剪力計算統計表

在表3中，對于剪力設計值與混凝土承載力差值在0.8%～1.5%之內的，可以認為實際對安全無影響。

僅底板及側墻底部2個位置的剪力設計值較大，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 結論

根據徐州3號線的數據，以及其他城市設計經驗，結論如下：

1)標準地下2層車站的板墻的抗剪，除底板與側墻相交處，其余部分抗剪滿足要求，抗剪的拉筋配置可按照構造要求布置。

2)標準地下2層車站的底板，在與側墻相交處，需配置拉筋，采用d10@450×450(矩形)布置可滿足抗剪要求；標準地下2層車站的側墻，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)對于標準地下2層車站的側墻、頂底板結構，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構形式的車站結構，需要相應計算，保證抗剪滿足要求。