地下建筑结构课程设计.doc

遵 义 师 范 学 院 本科生课程设计 题 目浅埋矩形闭合框架结构设计学生姓名 黎进伟 学 号 144680201025 课程名称地下建筑结构课程设计 学 院 工学院 所学专业 土木工程 指导教师 欧光照 一、课题设计与分工要求（一）设计课题课题：浅埋矩形闭合框架结构设计（二）课题分工与要求课题：所有同学完成，每位同学参数不同。二、目的和要求1、掌握常见各地下结构的设计原则与方法，了解基本的设计流程；2、综合运用地下工程设计原理、工程力学、钢筋混凝土结构学及工程施工、工程技术经济的基本知识、理论和方法，正确地依据和使用现行技术规范，并能科学地搜集与查阅资料（特别希望各位同学能够充分利用好网络资源）；3、掌握地下建筑结构的荷载的确定；矩形闭合框架的计算、截面设计、构造要求；附建式地下结构的内力计算、荷载组合、截面设计及构造；基坑围护结构的内力计算、稳定性验算、变形计算及构造设计；地下连续墙结构的施工过程及计算要点。4、掌握绘制地下结构施工图的基本要求、技能和方法；5、要求同学们以课题为核心，即要求团结协作，培养和发扬团队精神，又要求养成独立自主，勤奋学习，培养良好的自学能力和正确的学习态度。三、应完成的设计工作量（一）计算书一份 1、设计资料：任务书、附图及必要的设计计算简图； 2、荷载计算、尺寸的确定、内力计算、截面的设计及验算、稳定性验算、抗浮的验算、基础承载力的计算等（根据各课题的要求不同选择计算内容）； 3、关键部位配筋的注意事项。 4、可能的情况下提供多施工方案（两个即可）比较。5、依据施工要求的截面尺寸设计。四、设计时间：两周（12月17日至12月28日）五、主要参考资料1、地下建筑结构（第一版），朱合华主编，中国建筑工业出版社编，20052、地下结构工程，东南大学出版社，龚维明、童小东等编，20043、建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99），中国建筑工业出版社，19994、基坑工程手册，中国建筑工业出版社，刘建航、候学渊编，19975、钢筋混凝土结构设计规范（GB50010-2002），中国建筑工业出版社，20026、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，20027、中华钢结构论坛（www.okok.org）。8、城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）9、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）六、设计资料题目1：某浅埋地下通道，总长度30m，所处位置及地质剖面见图1及表1。采用钢筋砼矩形框架，地面活载为4.0KN/m2,恒载为8.0KN/m2。设计该框架通道，并分析其可靠性。表1 题目1各土层资料土层编号（从天然地面算起顺序编号）天然重度（饱和重度）（kN/m3）弹性模量（kN/m2）内磨擦角(°)粘聚力（kPa）结构所处位置有无地下水1粉质粘土18（19.5）-1510无2粘土17.5（19）50001727无3粘土17.5（19）50001727有 天然地面h1h2h3HL123图1 地质剖面及设计断面样式学生分组及参数对应表 指导教师：欧光照 施工方法：地下连续墙 h2=1.5m学号 通道参数土层参数H=5mH=5.5mL=9mL2=9.5mL3=10mL=9mL2=9.5mL3=10mh3=1mh1=2.0m001002003004005006h1=3.2m007008009010011012h3=2mh1=3.0m013014015016017018h1=2.5m019020021022023一、荷载计算.（1）顶板荷载计算1、覆土压力：2、水压力：3、 顶板自重：4、 底面超载：5、 综上所述，（2） 板底荷载计算（3）地基反力计算地下通道结构刚度远大于地基土的刚度，故假定地基反力为直线分布。 (4) 侧墙荷载计算根据朗肯主动土压力计算方法，计算土中侧向土压力。并且用土水分算法，计算侧向水压力。1、侧向土压力主动土压力其中ka为主动土压力系数1. 土的侧向压力顶板处土的侧向压力底板处土的侧向压力2、 侧向水压力顶板处水压力底板处水压力综上所述,顶板侧压力为：底板侧压力为二、内力计算（1）弯矩分配法计算内力1、计算简图其计算简图如下；内力计算 弯矩图剪力图轴力图（3） 设计弯矩、剪力、轴力， 考虑到安全因素，在基数按设计弯矩、剪力、轴力，以及之后的配筋过程中，均按照弯矩分配法算得内力进行计算。易知，最大弯矩均出现在中轴线处。然而，底板与顶板与侧墙与中隔墙现浇在一起。截面刚度相对较大，危险截面一般出现在支座边缘。所以，要计算设计弯矩、剪力和轴力。1、 顶板与侧墙交点 52、 顶板与中隔墙交点；3、 底板与侧墙交点；4、 底板与中隔墙交点；（4） 抗浮验算取1m宽板带，进行验算。所以；在不安全范围内。 三、配筋计算（1）跨中正截面配筋计算（除中隔墙外）1、截面尺寸考虑到结构为地下建筑物，钢筋保护层厚度一般至少要增大10mm,取保护层厚度40mm，取as55mm。2、确定小偏心还是大偏心对于C30等级混凝土，HPB335等级钢筋，界限相对受压区高度在内力计算中得到的轴力都远小于控制内力，构件认为是大偏心构件。3、 配筋计算（采用对称配筋）给据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第5.3.10条规定。计算偏心受压构件正截面承载力时，对长细比lo/i17.5的构件，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，将轴向力对截面重心轴的偏心距eo乘以偏心距增大系数n，相关公式如下；其中；（2）节点正截面配筋计算1、截面尺寸考虑到结构为地下建筑物，钢筋保护层厚度一般至少要增大10mm,取保护层厚度40mm，取as55mm。2、确定小偏心还是大偏心由于由计算简图算出的内力为节点处内力，而实际的不利截面是侧墙边缘处的截面，对应此截面的弯矩即为设计弯矩，在之前已经求出。对于C30等级混凝土，HPB335等级钢筋，界限相对受压区高4、 配筋计算（采用对称配筋）给据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第5.3.10条规定。计算偏心受压构件正截面承载力时，对长细比lo/b5的构件，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，将轴向力对截面重心轴的偏心距eo乘以偏心距增大系数n，相关公式如下：其中：（3）斜截面抗剪配筋计算跨中剪力值较小（0KN），可不做斜截面承载力验算。对于节点剪力，根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第5.2.9条规定：最大剪力为结构所有节点处剪力均满足要求。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第5.2.10条规定：上式中1.25 为板式受弯构件提高系数.除中隔板底部剪力略大于430KN之外，其他截面均满足要求。但考虑到，配筋采用弯矩分配法。计算时，比较保守。同时，参考弹性地基梁计算中隔板底部的内力，认为也满足要求。由此说明断面厚度足够，不用配置箍筋。(4)中隔板配筋计算对于轴心受压构件，其承载力为：根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第9.1.12条规定，轴心受压构件全部纵筋配筋率不得小于0.5%；同时，一侧钢筋配筋率不得小于0.2%。所以，受拉区和受压区配筋率都取0.25%四、构造说明（1）混凝土保护层厚度地下结构的特点是外侧与土、水相接触，内测相对湿度较高。故受力钢筋保护层厚度最小厚度比地面机构增加510mm。本结构设计中c=40mm。（2）横向受力钢筋为便于施工，将横向受力钢筋与纵向分布钢筋制成焊网。外侧横向钢筋制成为一闭合钢筋圈。内侧钢筋则沿横向通长配置。（3）纵向分布钢筋由于考虑混凝土的收缩、温差影响、不均匀沉降等因素的作用，必须配置一定数量的纵向分布钢筋。 纵向分布钢筋的配筋率：顶、底板应大于0.15%，对侧墙应大于0.20%。 在本结构设计中，纵向分布钢筋采用： 顶板（一侧）：0.5×0.15%×1000×600=450mm2，配置12250(AS=452mm2)； 底板（一侧）：0.5×0.15%×1000×600=450mm2，配置12250(AS=452mm2)； 侧墙（一侧）：0.5×0.2%×1000×600=600mm2，配置14250(AS=616mm2)； 中隔墙（一侧）：0.5×0.2%×1000×600=600mm2，配置14250(AS=616mm2)。 （4）纵向与横向分布网片在侧墙与中隔墙中，横向分布网片取12400。在顶板与底板中，纵向分布网片取12400。（5）箍筋断面厚度足够，不用配置箍筋。（6）刚性节点构造框架转角处的节点构造应保证整体性，根据此处钢筋的布置原则，此点构造说明如下：沿斜托单独配置斜向直线钢筋18250。沿着框架转角处外侧的钢筋，其钢筋弯曲半径R=200mm>10d=18×10=180mm。为避免在转角部分的内侧发生拉力时，内侧钢筋与外侧钢筋无联系，是表面混凝土容易脱落，故在外侧钢筋的周围，要加密纵向分布钢筋。故配置514钢筋。（7）锚固长度根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第9.1.4条规定：对于受压钢筋：la25d=25×20=500mm对于受拉钢筋（直端）：la30d=30×20=600mm对于受拉钢筋（弯钩段）：la20d=25×20=500mm（8）钢筋截断长度顶板与底板在中隔墙处，横向受力钢筋要加密。其截断长度（从支座边缘起算）取：