车站设备区砌筑墙高厚比验算

车站设备区砌筑墙高厚比验算

刘丹 1，胡贤国 1， 2，胡倩倩 3，罗程 1

1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江省杭州市 310000； 2.浙江省智慧轨道交通工程技术研究中心，浙江省杭州市 310000； 3.宏润建设集团股份有限公司，浙江宁波， 200235

内容摘要：地铁车站设备区砌筑墙通过增设圈梁、过梁、构造柱等措施保证砌筑墙稳定性要求。各线根据层高采用墙厚的标准未统一，但根据以往设计经验取值，使部分车站砌体墙设计过于饱和而造成经济浪费或不满足高厚比要求为施工、运营带来风险。本文以成都地铁8号线顺风站为例，基于砌体墙高厚比的验算结构，对比分析不同砌体墙厚的经济及安全性，以达到优化砌体厚度、节约投资等效果，为类似工程提供一定的参考及借鉴意义。

关键词：地铁车站 砌体墙 高厚比

1 概述

根据成都地铁8号线施工图阶段统一要求“设备区6m以上层高采用300mm厚实心页岩砖砌筑墙、砂浆强度≥M7.5、实心页岩砖：强度等级≥MU10。”^[1]8号线一期工程顺风站位于成都市双流区，站位位于机场路与顺风路交叉路口东侧，临机场高架沿机场路东西向布设。车站共设置4个出入口，1个安全出口、2组风亭，1座冷却塔，1座无障碍电梯、站后设元华停车场出入场线。车站为地下二层12m岛式车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，车站外包总长297.6 m，车站总建筑面积16120.58 m²。为配合站后区间穿越淤泥质黏土，优化区间加固措施，确保盾构底部无淤泥、车站轨面下压3m、轨面埋深18.07m，车站站厅层结构层高6.85m、站台层高4.85m。根据8号线一期施工图阶段砌筑墙统一要求：车站设备区采用300mm厚实心页岩砖砌筑墙、按4m间距设置构造柱，于门高2.3m处设置圈梁（兼门洞过梁）及4.4m层高处增设一道圈梁。站厅层非风道内砌筑墙工程量约1125 m³，按单价0.15万/m³计算，工程造价约168.75万元

笔者基于圈梁构造柱设置不变的原则，对砌筑墙高厚比进行验算，以优化砌筑墙厚度，节约投资。

2 高厚比验算

笔者选取考虑砌体墙厚度为240mm。风道内砌筑墙需满足风压承载要求，暂不考虑依照此公式优化。

根据《砌体结构设计规范》^[2]6.6.1条：墙柱的高厚比应按下式验算：

β=H0/h≤μ1*μ2 *[β]

其中H0为受压构件的计算高度,非结构层高H，设备区砌筑墙为周边拉结自承重墙，应按表5.1.3根据相邻横墙之间间距s与结构层高关系选择相应的H0计算高度，因此应当根据各类型墙长对以上三种类型H0取值对高厚比进行具体验算

由变形公式得知H0≤μ1*μ2 *[β]*h 根据6.1.3 厚度不大于240mm的自承重墙，允许高厚比修正系数μ1，应按下列公式采用：1.墙厚为240mm时，μ1取1.2；

另根据表6.1.1 墙、柱的允许高厚比[β]值得知[β]=26；故μ1、[β]、h等数据在240mm墙厚取值下均为定值，μ1=1.2 [β]=26（无配筋砌体、砂浆强度≥M7.5） h(墙厚)=0.24mm 故H0≤μ1*μ2 *[β]*h=1.2*26*0.24*μ2

根据公式6.1.2考虑构造柱设置对[β]值放大系数μc=1+γbc/l

（因Bc/l取值在0~0.25之间，γ取值在0~1.5之间故，γbc/l取值在0~0.375之间，始终为正，故μc取值在1~1.375之间，因此为放大系数）μc =1+γbc/l =1+1.5（其他砌体）*0.24/4（构造柱间距按照规范要求不大于4m设置）=1+0.09=1.09

由此可知当墙厚取值240mm时、H0≤μ1*μ2 *[β]*h*μc =1.2*26*0.24*1.09*μ2

因此μ2取值为H0最终计算的关键。

由6.1.4式可知μ2=1-0.4bs/s、且0.7≤ μ2 ≤ 1、其中当洞口高度等于或小于墙高的1/5时、μ2=1 。

顺风站站厅层结构层高为6.85m、当墙上洞口高度≤6.85/5=1.37m时μ2=1、H0≤ 1.2*26*0.24*1.09*1=8.16m 。

根据表5.1.3当s≥2H时、H0=H=6.85m≤8.16m，故设备区砌筑墙墙长s＞13.7m、墙上开洞高度小于1.37m时采用240mm厚墙体均满足高厚比要求。

当2H≥s＞H 即13.7≥s≥6.85时、H0=0.4s+0.2H=0.4s+1.37=（0.4*13.7+1.37）~（0.4*6.85+1.37）=（4.11~6.85）≤8.16m、故设备区砌筑墙墙长13.7≥s≥6.85、墙上开洞高度小于1.37m时采用240mm厚墙体均满足高厚比要求。

当s≤H H0=0.6s即s≤6.85、H0=0.6*6.85=4.11≤8.16m、故设备区砌筑墙墙长s≤6.85、墙上开洞高度小于1.37m时采用240mm厚墙体均满足高厚比要求。

故当墙上开孔高度≤1.37m时，墙厚均可优化为240mm厚。

当墙上洞口高度≥1.37m时,因0.7≤μ2 ＜ 1 、考虑最不利条件μ2=0.7 H0=1.2*26*0.24*1.09*0.7=5.71m。

另根据6.1.1式注2“当与墙连接的相邻两横墙间的距离s ≤μ1*μ2 *[β]*h时、墙的高度可不受本条限制” 即针对240mm厚砌筑墙、μ2考虑最不利情况下μ2=0.7（即忽略墙洞高度）横墙间距s小于5.71m时，墙高不受限制。

当s≤H H0=0.6s =4.11＜5.71

因此本站横墙间距小于6.85m时墙厚均可优化为240mm。

其余情况根据墙体门窗洞口开洞宽度及风管穿管高度等结合s与H之间关系选择H0具体验算

3 经济比选

顺风站站厅层结构层高为6.85m，由验算得知，除风道内砌筑墙外，设备区砌筑墙墙厚可由300mm优化为240mm。采用240mm厚砌筑墙工程量约900m³、造价约135万元。相比于未优化前节省经济规模约33.75万。

成都地铁8号线一期工程共计25座车站，结合服务标准品质提升要求，站厅层吊顶下净高需满足3.5m-4m要求，三层站考虑设备运输路径、换乘节点净高等要求站厅层、设备层结构层高一般大于6m，该设计优化空间较大。

4 结论

笔者通过对该车站砌筑墙高厚比验算，发现砌筑墙厚可以根据实际情况调整以节约投资。笔者建议车站砌筑墙厚度应根据不同层高、横墙间距及墙上开洞高度和宽度具体验算，其工程造价根据车站经济规模差异明显，车站砌筑墙设计中应综合考虑、以节约经济投资。同时结合BIM技术日新月异的发展，可考虑将该验算作为一种具备自动纠察及验算功能的程序整合进平台中进行具体设计。

注：本验算仅适用于非风道内砌筑墙墙。

参考文献：

[1] 成都交通轨道集团.成都地铁8号线一期工程施工图技术要求统一规定。 [2] GB50003-2011 砌体结构设计规范

[3] GB 50157-2013地铁设计规范[S]．

项目基金：本论文受中电建成都建设投资有限公司科技项目经费资助。

作者简介：刘丹、男、学士、研究方向：地铁工程建筑设计、BIM应用

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