xx地鐵車(chē)站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc330887940”第一章課程設(shè)計(jì)任務(wù)概述 PAGEREF_Toc330887940\h1HYPERLINK\l”_Toc330887941"1.1. 課程設(shè)計(jì)目的 PAGEREF_Toc330887941\h1HYPERLINK\l"_Toc330887942”1.2. 設(shè)計(jì)規(guī)范及參考書(shū) PAGEREF_Toc330887942\h1HYPERLINK\l”_Toc330887943"1。3。 課程設(shè)計(jì)方案 PAGEREF_Toc330887943\h1HYPERLINK\l"_Toc330887944"1。4. 課程設(shè)計(jì)基本流程 PAGEREF_Toc330887944\h3HYPERLINK\l”_Toc330887945"第二章平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載計(jì)算 PAGEREF_Toc330887945\h4HYPERLINK\l”_Toc330887947"2.1。 平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 PAGEREF_Toc330887947\h4HYPERLINK\l"_Toc330887948"2。2. 荷載計(jì)算 PAGEREF_Toc330887948\h5HYPERLINK\l”_Toc330887949”第三章結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 PAGEREF_Toc330887949\h6HYPERLINK\l"_Toc330887951”3.1. 車(chē)站橫斷面荷載簡(jiǎn)圖 PAGEREF_Toc330887951\h6HYPERLINK\l"_Toc330887952”3。2. 內(nèi)力計(jì)算 PAGEREF_Toc330887952\h7HYPERLINK\l"_Toc330887953”3.3. 計(jì)算結(jié)果 PAGEREF_Toc330887953\h9HYPERLINK\l”_Toc330887954”第四章結(jié)構(gòu)(墻、板、柱)配筋計(jì)算 PAGEREF_Toc330887954\h11HYPERLINK\l"_Toc330887956"4。1。 車(chē)站頂板、中板、底板、側(cè)墻配筋計(jì)算 PAGEREF_Toc330887956\h11HYPERLINK\l"_Toc330887957”4.2. 車(chē)站中柱配筋計(jì)算 PAGEREF_Toc330887957\h14

第一章課程設(shè)計(jì)任務(wù)概述課程設(shè)計(jì)目的初步掌握地鐵車(chē)站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本流程；通過(guò)課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，熟悉地下工程“荷載—結(jié)構(gòu)”法的有限元計(jì)算過(guò)程；掌握平面簡(jiǎn)化模型的計(jì)算簡(jiǎn)圖、主動(dòng)荷載及荷載的組合方式、地層抗力及其如何在計(jì)算中體現(xiàn);通過(guò)實(shí)際操作，掌握有限元建模、劃分單元、施加約束、施加荷載的方法；掌握地下矩形框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布特點(diǎn)，并根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力完成配筋工作。為畢業(yè)設(shè)計(jì)及今后的實(shí)際工作做理論和實(shí)踐上的準(zhǔn)備.設(shè)計(jì)規(guī)范及參考書(shū)1、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》2、《地下鐵道》（高波主編，西南交通大學(xué)出版社）3、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材4、計(jì)算軟件基本使用教程相關(guān)的參考書(shū)（推薦用ANSYS）課程設(shè)計(jì)方案1、工程概況某地鐵車(chē)站采用明挖法施工，結(jié)構(gòu)為矩形框架結(jié)構(gòu)。車(chē)站埋深3m，地下水位距地面3m，縱向柱間距8m。車(chē)站橫斷面尺寸如圖1-1所示，結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)詳見(jiàn)表1-1.圍巖為均一土體，土體物理參數(shù)詳見(jiàn)表1-2,采用水土分算。路面荷載為(超載系數(shù)1。1），鋼筋混凝土重度，中板人群與設(shè)備荷載分別取、。荷載組合按表1-3取用，基本組合用于承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)組合用于正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。要求用電算軟件完成結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算,并根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》完成墻、板、柱的配筋。圖1-1 車(chē)站橫斷面示意圖（單位：mm）表1-1 結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)(單位:m）編號(hào)跨度L頂板厚h1中板厚h2底板厚h3墻厚T中柱B16.50.60。40。60。60.8×0.8表1-2 地層物理力學(xué)參數(shù)編號(hào)重度/浮重度彈性反力系數(shù)內(nèi)摩擦角內(nèi)聚力A519/2230024—表1-3 荷載組合表組合永久荷載可變荷載水土壓力水浮力人防荷載地震荷載基本組合1.351。41.351。3500標(biāo)準(zhǔn)組合1.01.01。01.0002、主要材料混凝土：板、墻用C30,柱子C40;彈性模量和泊松比查規(guī)范。鋼筋根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》選用。課程設(shè)計(jì)基本流程1、根據(jù)提供的尺寸，確定平面計(jì)算簡(jiǎn)圖（重點(diǎn)說(shuō)明中柱如何簡(jiǎn)化）；2、荷載計(jì)算。包括垂直荷載和側(cè)向荷載,采用水土分算；不考慮人防荷載和地震荷載.側(cè)向荷載統(tǒng)一用朗金主動(dòng)土壓力公式。荷載組合本次課程設(shè)計(jì)只考慮基本組合和標(biāo)準(zhǔn)組合兩種工況.3、有限元建模、施加約束、施加荷載、運(yùn)行計(jì)算以及計(jì)算結(jié)果的提取。注意土層約束簡(jiǎn)化為土彈簧，需滿足抗壓不抗拉的特性，即彈簧軸力不能為正。另要求計(jì)算結(jié)果必須包括結(jié)構(gòu)變形、彎矩、軸力、剪力。4、根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)配筋。先根據(jù)基本組合的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的配筋，然后根據(jù)此配筋結(jié)果檢算正常使用極限狀態(tài)（內(nèi)力采用標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算結(jié)果）是否通過(guò)？若通過(guò)，則完成配筋；若不通過(guò)，則調(diào)整配筋量，直至檢算通過(guò).5、完成計(jì)算說(shuō)明書(shū).第二章平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載計(jì)算

平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖1、中柱的簡(jiǎn)化中柱簡(jiǎn)化采用剛度等效法，是基于考慮地鐵車(chē)站的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其寬度，可作為平面應(yīng)變問(wèn)題來(lái)考慮,框架結(jié)構(gòu)沿縱向取一延米來(lái)進(jìn)行計(jì)算。由于中柱在縱上的不連續(xù)性，將中柱按照剛度等效的原則換算為墻進(jìn)行計(jì)算.然后以等效的墻厚為b的墻代替柱來(lái)進(jìn)行平面框架有限元計(jì)算，所求得的“墻"內(nèi)力即為柱的內(nèi)力并以此來(lái)進(jìn)行配筋及強(qiáng)度驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)中有：QUOTEEA1=EA2，即0。8×0.8=8×b，得b2、墻、板的簡(jiǎn)化由于墻和板在空間上是連續(xù)結(jié)構(gòu),故不需簡(jiǎn)化.計(jì)算簡(jiǎn)圖取中心線，平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2—1。

圖2-1 平面結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖荷載計(jì)算1、垂直荷載(1）頂板垂直荷載。頂板垂直荷載由路面活載及垂直土壓力組成。路面均布荷載?。?/p>

垂直土壓力為:

頂板垂直荷載設(shè)計(jì)值為：

（2）中板垂直荷載。中板垂直荷載由人群及設(shè)備荷載組成，其設(shè)計(jì)值為:

2、側(cè)向荷載,側(cè)壓力系數(shù)：

側(cè)墻頂板處側(cè)壓力：

側(cè)墻底板處土壓力:

側(cè)墻底板處水壓力：

將荷載乘以各分項(xiàng)系數(shù)：側(cè)墻頂板處側(cè)壓力：側(cè)墻底板處側(cè)壓力：3、水浮力

4、彈簧取值第三章結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

車(chē)站橫斷面荷載簡(jiǎn)圖地基對(duì)結(jié)構(gòu)的彈性反力用彈簧代替。由于結(jié)構(gòu)與荷載均對(duì)稱(chēng)，結(jié)構(gòu)的中軸在水平方向上沒(méi)有位移，所以對(duì)中軸底端位移進(jìn)行水平方向約束u=0。作用在主體結(jié)構(gòu)上的荷載如圖3—1所示。107.8kPa

45.0kPa

16.8kPa

314.7kPa

179。0kPa圖3-1 荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖內(nèi)力計(jì)算使用ANSYS10.0計(jì)算主體結(jié)構(gòu)橫斷面的內(nèi)力。內(nèi)力計(jì)算命令：/PREP7ET，1，3ET,2，10KEYOPT,2，3，1R，1，1*0。6,1*0。6*0。6＊0.6/12,0.6R,2,1＊0.4，1＊0。4*0。4＊0.4/12，0.4R，3,1*0。08,1＊0.08*0.08*0.08/12，0。08R，4,1*0.5MP，EX，1,3e10MP，PRXY，1，0.2MP，DENS,1，2500MP，EX，2,3.25e10MP，PRXY，2，0.2MP，DENS，2，2500MP,EX，3,1。5e8

*DO，I,1，27N，I，0。5*I-0。5，0N，I+150,0。5*I-0。5,—1N,I+27,0.5＊I-0.5,12.66＊ENDDO＊DO，I,1,24N，I+54，0,0。5*IN,I+178，-1，0.5＊IN,I+78,13，0.5＊IN，I+204，14，0。5＊I*ENDDON,178，-1。0,0。00N,203,-1。0,12.66N，204,14。0,0。00N，229，14.0,12.66*DO，I，1,25N，I+102,0.5＊I，7。5＊ENDDO＊DO,I,1，14N,I+127,6。5，0.5＊I*ENDDO*DO,I,1,9N，I+141,6。5，7.5+0。5＊I＊ENDDO＊DO，I，1，25N，I+102，0.5＊I，7.5＊ENDDO

TYPE，1REAL,1MAT，1*DO,I,1,26E,I,I+1＊ENDDO*DO，I,28，53E，I，I+1＊ENDDOE，1，55＊DO，I，55,77E，I，I+1＊ENDDOE，78，28E,27,79＊DO，I，79,101E,I，I+1*ENDDOE,102，54

TYPE,1REAL，2MAT,1E,69,103*DO,I，103,126E，I，I+1*ENDDOE,127，93

TYPE,1REAL，3MAT,2E，14,128*DO,I，128，140E,I,I+1*ENDDOE，141，115E,115,142*DO,I,142，149E,I，I+1*ENDDOE，150,41

TYPE,2REAL,4MAT,3*DO，I,1,27E，I,I+150*ENDDOE，1，178＊DO,I,55，78E，I,I+124*ENDDOE,28,203E，27，204*DO，I,79，102E,I,I+126＊ENDDOE,54，229

NSEL，S,，，151，229D，ALL,ALLNSEL,ALL

ESEL,S，,,1,26SFBEAM，ALL，1,PRES,—179000ESEL,S,,,27，52SFBEAM,ALL,1，PRES，107800ESEL,S,，，103，128SFBEAM,ALL,1,PRES，16800ESEL，ALL*DO,I，1，24SFBEAM，I+52，1，PRES,336003—10652*I,314700—10652＊I＊ENDDOSFBEAM,77,1,PRES,59052,45000*DO，I，1，24SFBEAM，I+77,1，PRES，10652＊I-336003,10652＊I—314700＊ENDDOSFBEAM，102，1,PRES，—59052，—45000ESEL,ALL

/PREP7ALLSACEL，0,10，0NROPT,FULLALLSELOUTRES,ALL,ALL

/SOLSOLVEFINISHSAVE

/POST1ESEL，S,,,1,153PLDISP,1ETABLE，F(xiàn)NI,SMISC，1ETABLE,FNJ，SMISC,7ETABLE，F(xiàn)QI，SMISC,2ETABLE,FQJ,SMISC,8ETABLE，MI,SMISC，6ETABLE，MJ,SMISC，12PLLS，F(xiàn)NI,FNJ，1PLLS，F(xiàn)QI,FQJ,1PLLS，MI，MJ，-1計(jì)算結(jié)果車(chē)站頂板、底板、側(cè)墻、中柱計(jì)算結(jié)果如圖3-2~圖3-4所示。

圖3-2 軸力圖（單位：N）

圖3—3 剪力圖(單位：N）圖3—4 彎矩圖(單位：N·m）要進(jìn)行結(jié)構(gòu)斷面配筋,選用的彎矩和軸力是在考慮最不利位置處.斷面結(jié)構(gòu)內(nèi)力值見(jiàn)表3—1.表3—1 標(biāo)準(zhǔn)斷面結(jié)構(gòu)內(nèi)力構(gòu)件彎矩M/（kN·m）軸力N/kN剪力V/kN尺寸b×h/（mm×mm）頂板上緣432.6288。4417.81000×600頂板下緣277.5288。4417.81000×600中板上緣250。21200126。21000×400中板下緣46.21200126.21000×400底板上緣225.11030724.11000×600底板下緣10601030724。11000×600側(cè)墻迎土面1060733。810301000×600側(cè)墻背土面727。8733.810301000×600中柱0882.30800×800第四章結(jié)構(gòu)（墻、板、柱）配筋計(jì)算

車(chē)站頂板、中板、底板、側(cè)墻配筋計(jì)算C30混凝土:，,，HRB335鋼筋：，1、偏心距計(jì)算見(jiàn)表4—1表4-1 標(biāo)準(zhǔn)截面偏心距計(jì)算頂板上緣頂板下緣中板上緣中板下緣底板上緣底板下緣側(cè)墻上緣側(cè)墻下緣505050505050505055055035035055055055055010。810。816.316。310。810.812。512.530330319319330330330330315379862093921910291445992202020202020202015571006229592391049146510122、判斷大小偏心受壓見(jiàn)表4—2。表4-2 大小偏心受壓判斷頂板上緣頂板下緣中板上緣中板下緣底板上緣底板下緣側(cè)墻上緣側(cè)墻下緣15。2取1。015。2取1.02.4取1。02。4取1.04.2取1。04。2取1.05.8取1.05.8取1.01。01。00.990.991。01.01。001。001.0301.0461。2852。1141.1931.0441。0421。06116516510510516516516516516031052294124285109515261073由表4—2可知各截面位置都屬于大偏心受壓.2、鋼筋面積計(jì)算見(jiàn)表4—3表4—3 鋼筋計(jì)算表頂板上緣頂板下緣中板上緣中板下緣底板上緣底板下緣側(cè)墻上緣側(cè)墻下緣18531302444274535134517761323-10115-11149-4152—6419-9921—4355—4903—7118120012008008001200120012001200選取受壓鋼筋520420520420420520520520受壓鋼筋面積15711257157112571257157115711571受壓區(qū)高度x45。324。2109。055.749。3184。1168.7112.01353802——2635———25391505——351238—-——-2764—-691371664463選取受拉鋼筋82552010205205208409401032受拉鋼筋面積39271571314215711571100531131080420.1370.0550.1320。0820.0550。3520.3950.2810.00650。00260。00630.00390.00260.01680.01880。0134由表4-3可知截面各位置非超筋、非少筋。3、裂縫寬度驗(yàn)算根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)