地下的建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)[建筑B類]

1、 遵 義 師 范 學(xué) 院 本科生課程設(shè)計(jì) 題 目淺埋矩形閉合框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 黎進(jìn)偉 學(xué) 號(hào) 144680201025 課程名稱地下建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院 工學(xué)院 所學(xué)專業(yè) 土木工程 指導(dǎo)教師 歐光照 一、課題設(shè)計(jì)與分工要求（一）設(shè)計(jì)課題課題：淺埋矩形閉合框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（二）課題分工與要求課題：所有同學(xué)完成，每位同學(xué)參數(shù)不同。二、目的和要求1、掌握常見各地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則與方法，了解基本的設(shè)計(jì)流程；2、綜合運(yùn)用地下工程設(shè)計(jì)原理、工程力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)及工程施工、工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)的基本知識(shí)、理論和方法，正確地依據(jù)和使用現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，并能科學(xué)地搜集與查閱資料（特別希望各位同學(xué)能夠充分利用好網(wǎng)絡(luò)

2、資源）；3、掌握地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載的確定；矩形閉合框架的計(jì)算、截面設(shè)計(jì)、構(gòu)造要求；附建式地下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算、荷載組合、截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造；基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算、變形計(jì)算及構(gòu)造設(shè)計(jì)；地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的施工過程及計(jì)算要點(diǎn)。4、掌握繪制地下結(jié)構(gòu)施工圖的基本要求、技能和方法；5、要求同學(xué)們以課題為核心，即要求團(tuán)結(jié)協(xié)作，培養(yǎng)和發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神，又要求養(yǎng)成獨(dú)立自主，勤奮學(xué)習(xí)，培養(yǎng)良好的自學(xué)能力和正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。三、應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作量（一）計(jì)算書一份 1、設(shè)計(jì)資料：任務(wù)書、附圖及必要的設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖； 2、荷載計(jì)算、尺寸的確定、內(nèi)力計(jì)算、截面的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算、穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗浮的驗(yàn)算、基礎(chǔ)承載力的計(jì)算等（根據(jù)各

3、課題的要求不同選擇計(jì)算內(nèi)容）； 3、關(guān)鍵部位配筋的注意事項(xiàng)。 4、可能的情況下提供多施工方案（兩個(gè)即可）比較。5、依據(jù)施工要求的截面尺寸設(shè)計(jì)。四、設(shè)計(jì)時(shí)間：兩周（12月17日至12月28日）五、主要參考資料1、地下建筑結(jié)構(gòu)（第一版），朱合華主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社編，20052、地下結(jié)構(gòu)工程，東南大學(xué)出版社，龔維明、童小東等編，20043、建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，19994、基坑工程手冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，劉建航、候?qū)W淵編，19975、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20026、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5000

4、7-2002），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20027、中華鋼結(jié)構(gòu)論壇（）。8、城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)（CJJ77-98）9、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）六、設(shè)計(jì)資料題目1：某淺埋地下通道，總長(zhǎng)度30m，所處位置及地質(zhì)剖面見圖1及表1。采用鋼筋砼矩形框架，地面活載為4.0KN/m2,恒載為8.0KN/m2。設(shè)計(jì)該框架通道，并分析其可靠性。表1 題目1各土層資料土層編號(hào)（從天然地面算起順序編號(hào)）天然重度（飽和重度）（kN/m3）彈性模量（kN/m2）內(nèi)磨擦角()粘聚力（kPa）結(jié)構(gòu)所處位置有無地下水1粉質(zhì)粘土18（19.5）-1510無2粘土17.5（19）50

5、001727無3粘土17.5（19）50001727有 天然地面h1h2h3HL123圖1 地質(zhì)剖面及設(shè)計(jì)斷面樣式學(xué)生分組及參數(shù)對(duì)應(yīng)表 指導(dǎo)教師：歐光照 施工方法：地下連續(xù)墻 h2=1.5m學(xué)號(hào) 通道參數(shù)土層參數(shù)H=5mH=5.5mL=9mL2=9.5mL3=10mL=9mL2=9.5mL3=10mh3=1mh1=2.0m001002003004005006h1=3.2m007008009010011012h3=2mh1=3.0m013014015016017018h1=2.5m019020021022023一、荷載計(jì)算.（1）頂板荷載計(jì)算1、覆土壓力：2、水壓力：3、 頂板自重：4、 底面超

6、載：5、 綜上所述，（2） 板底荷載計(jì)算（3）地基反力計(jì)算地下通道結(jié)構(gòu)剛度遠(yuǎn)大于地基土的剛度，故假定地基反力為直線分布。 (4) 側(cè)墻荷載計(jì)算根據(jù)朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算方法，計(jì)算土中側(cè)向土壓力。并且用土水分算法，計(jì)算側(cè)向水壓力。1、側(cè)向土壓力主動(dòng)土壓力其中ka為主動(dòng)土壓力系數(shù)1. 土的側(cè)向壓力頂板處土的側(cè)向壓力底板處土的側(cè)向壓力2、 側(cè)向水壓力頂板處水壓力底板處水壓力綜上所述,頂板側(cè)壓力為：底板側(cè)壓力為二、內(nèi)力計(jì)算（1）彎矩分配法計(jì)算內(nèi)力1、計(jì)算簡(jiǎn)圖其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下；內(nèi)力計(jì)算 彎矩圖剪力圖軸力圖（3） 設(shè)計(jì)彎矩、剪力、軸力， 考慮到安全因素，在基數(shù)按設(shè)計(jì)彎矩、剪力、軸力，以及之后的配筋過程中，均按照

7、彎矩分配法算得內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。易知，最大彎矩均出現(xiàn)在中軸線處。然而，底板與頂板與側(cè)墻與中隔墻現(xiàn)澆在一起。截面剛度相對(duì)較大，危險(xiǎn)截面一般出現(xiàn)在支座邊緣。所以，要計(jì)算設(shè)計(jì)彎矩、剪力和軸力。1、 頂板與側(cè)墻交點(diǎn) 52、 頂板與中隔墻交點(diǎn)；3、 底板與側(cè)墻交點(diǎn)；4、 底板與中隔墻交點(diǎn)；（4） 抗浮驗(yàn)算取1m寬板帶，進(jìn)行驗(yàn)算。所以；在不安全范圍內(nèi)。 三、配筋計(jì)算（1）跨中正截面配筋計(jì)算（除中隔墻外）1、截面尺寸考慮到結(jié)構(gòu)為地下建筑物，鋼筋保護(hù)層厚度一般至少要增大10mm,取保護(hù)層厚度40mm，取as55mm。2、確定小偏心還是大偏心對(duì)于C30等級(jí)混凝土，HPB335等級(jí)鋼筋，界限相對(duì)受壓區(qū)高度在內(nèi)力計(jì)算中

8、得到的軸力都遠(yuǎn)小于控制內(nèi)力，構(gòu)件認(rèn)為是大偏心構(gòu)件。3、 配筋計(jì)算（采用對(duì)稱配筋）給據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范第5.3.10條規(guī)定。計(jì)算偏心受壓構(gòu)件正截面承載力時(shí)，對(duì)長(zhǎng)細(xì)比lo/i17.5的構(gòu)件，應(yīng)考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對(duì)軸向力偏心距的影響，將軸向力對(duì)截面重心軸的偏心距eo乘以偏心距增大系數(shù)n，相關(guān)公式如下；其中；（2）節(jié)點(diǎn)正截面配筋計(jì)算1、截面尺寸考慮到結(jié)構(gòu)為地下建筑物，鋼筋保護(hù)層厚度一般至少要增大10mm,取保護(hù)層厚度40mm，取as55mm。2、確定小偏心還是大偏心由于由計(jì)算簡(jiǎn)圖算出的內(nèi)力為節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力，而實(shí)際的不利截面是側(cè)墻邊緣處的截面，對(duì)應(yīng)此截面的彎矩即為設(shè)計(jì)

9、彎矩，在之前已經(jīng)求出。對(duì)于C30等級(jí)混凝土，HPB335等級(jí)鋼筋，界限相對(duì)受壓區(qū)高4、 配筋計(jì)算（采用對(duì)稱配筋）給據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范第5.3.10條規(guī)定。計(jì)算偏心受壓構(gòu)件正截面承載力時(shí)，對(duì)長(zhǎng)細(xì)比lo/b5的構(gòu)件，應(yīng)考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對(duì)軸向力偏心距的影響，將軸向力對(duì)截面重心軸的偏心距eo乘以偏心距增大系數(shù)n，相關(guān)公式如下：其中：（3）斜截面抗剪配筋計(jì)算跨中剪力值較?。?KN），可不做斜截面承載力驗(yàn)算。對(duì)于節(jié)點(diǎn)剪力，根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范第5.2.9條規(guī)定：最大剪力為結(jié)構(gòu)所有節(jié)點(diǎn)處剪力均滿足要求。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵

10、設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范第5.2.10條規(guī)定：上式中1.25 為板式受彎構(gòu)件提高系數(shù).除中隔板底部剪力略大于430KN之外，其他截面均滿足要求。但考慮到，配筋采用彎矩分配法。計(jì)算時(shí)，比較保守。同時(shí)，參考彈性地基梁計(jì)算中隔板底部的內(nèi)力，認(rèn)為也滿足要求。由此說明斷面厚度足夠，不用配置箍筋。(4)中隔板配筋計(jì)算對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，其承載力為：根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范第9.1.12條規(guī)定，軸心受壓構(gòu)件全部縱筋配筋率不得小于0.5%；同時(shí)，一側(cè)鋼筋配筋率不得小于0.2%。所以，受拉區(qū)和受壓區(qū)配筋率都取0.25%四、構(gòu)造說明（1）混凝土保護(hù)層厚度地下結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是外側(cè)與土、水相接觸，內(nèi)測(cè)相對(duì)濕度較

11、高。故受力鋼筋保護(hù)層厚度最小厚度比地面機(jī)構(gòu)增加510mm。本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中c=40mm。（2）橫向受力鋼筋為便于施工，將橫向受力鋼筋與縱向分布鋼筋制成焊網(wǎng)。外側(cè)橫向鋼筋制成為一閉合鋼筋圈。內(nèi)側(cè)鋼筋則沿橫向通長(zhǎng)配置。（3）縱向分布鋼筋由于考慮混凝土的收縮、溫差影響、不均勻沉降等因素的作用，必須配置一定數(shù)量的縱向分布鋼筋。 縱向分布鋼筋的配筋率：頂、底板應(yīng)大于0.15%，對(duì)側(cè)墻應(yīng)大于0.20%。 在本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，縱向分布鋼筋采用： 頂板（一側(cè)）：0.50.15%1000600=450mm2，配置12250(AS=452mm2)； 底板（一側(cè)）：0.50.15%1000600=450mm2，配置1225

12、0(AS=452mm2)； 側(cè)墻（一側(cè)）：0.50.2%1000600=600mm2，配置14250(AS=616mm2)； 中隔墻（一側(cè)）：0.50.2%1000600=600mm2，配置14250(AS=616mm2)。 （4）縱向與橫向分布網(wǎng)片在側(cè)墻與中隔墻中，橫向分布網(wǎng)片取12400。在頂板與底板中，縱向分布網(wǎng)片取12400。（5）箍筋斷面厚度足夠，不用配置箍筋。（6）剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造框架轉(zhuǎn)角處的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)保證整體性，根據(jù)此處鋼筋的布置原則，此點(diǎn)構(gòu)造說明如下：沿斜托單獨(dú)配置斜向直線鋼筋18250。沿著框架轉(zhuǎn)角處外側(cè)的鋼筋，其鋼筋彎曲半徑R=200mm10d=1810=180mm。為避免在轉(zhuǎn)角部分的內(nèi)側(cè)發(fā)生拉力時(shí)，內(nèi)側(cè)鋼筋與外側(cè)鋼筋無聯(lián)系，是表面混凝土容易脫落，故在外側(cè)鋼筋的周圍