地铁区间风井断面结构设计计算研究

摘 要：地铁区间风井以其显著的三维效应，成为地铁设计中的一个特殊环节。目前广泛采用的仍是截取断面，按照常规加载方式计算其内力。文章研究发现，该方法计算结果过于保守，同时提出对其荷载进行折减处理的方法，并通过三维分析，对荷载折减法进行对比，得出荷载折减法的结果偏安全且不过分保守。文章结论对实际工程设计具有重要的参考意义。

关键词：地铁区间风井；结构设计；计算研究

引言

当区间过长时，为满足区间通风要求，需要在区间设置风井。风井结构给设计带来了很大不便，通过三维计算虽然可以较为全面的掌握风井受力特性，但是其耗时巨大且计算结果尚未广泛应用到具体设计中，因此通常不被设计采用。目前广泛采用的仍是截取断面，按照常规加载方式计算其内力。然而，本文研究发现，该截取断面法未考虑与计算截面平行的侧墙的重力，导致模型底部水浮力大于实际情况，使得计算结果过于保守，造成大量浪费。基于上述原因，本文提出对风井荷载进行折减处理的方法，即将模型底部水浮力减去与计算断面平行的侧墙的重力后作为新的水浮力。最后通过与三维模型对比，得出该方法结果偏安全且不过分保守。本文结论对实际工程设计具有重要的参考意义。

武汉轨道交通6号线一期工程江城大道站～老关村站区间（后简称江老区间）风井位于武汉市汉阳区太子湖北路与规划道路交叉口处。风井主体结构为四层三跨箱型结构。风井底板埋深28.7m左右，顶板以上覆土约4.9m。本区间风井中心里程为右K5+065.041。结构采用明挖法施工；风井所处位置主要有道路及空地，地表高程21.2～21.7m。风井结构底板位于10-2角砾层中。如图1所示。

图1 风井地质剖面图

岩土物理力学参数如表1所示。

1 常规分析方法

按照常规分析方法，其计算结果如下图所示。按该常规方法计算，其最大弯矩达到1551kN・m/m，其最大剪力达到1354kN/m，其结果数值偏大，甚至对配筋造成很大不便。

2 荷载折减处理方法及对比

本节对风井荷载进行折减处理，即将模型底部水浮力减去与计算断面平行的侧墙的重力后作为新的水浮力，并与三维计算结构进行对比，结果如图5所示。通过对比发现该简化方法与三维计算结果变化规律相似，受到柱轴力影响，仅在柱截面位置，相差较大，三维计算结构较为平滑。

二者弯矩数值对比如下表所示。通过对比发现，荷载折减处理方法较为安全，但并不偏于保守。弯矩对比如表2所示。

表2 弯矩对比图

3 结束语

（1）常规计算中未考虑与计算截面平行的侧墙的重力，导致模型底部水浮力大于实际情况，计算结果过于保守，造成大量浪费。（2）简化计算与三维计算结果变化规律近似，仅受柱轴力影响处差别较大，简化计算较为安全，但并不偏于保守。

参考文献

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作者简介：殷凯，男，湖北武汉人，助理工程师，硕士。