地下建筑結構課程設計

1、.遵義師范學院本科生課程設計題目 淺埋矩形閉合框架結構設計學生姓名黎進偉學號課 程 名 稱地下建筑結構課程設計學院工學院資料 .所學專業(yè)土木工程指導教師歐光照一、課題設計與分工要求（一）設計課題課題：淺埋矩形閉合框架結構設計（二）課題分工與要求課題：所有同學完成，每位同學參數(shù)不同。二、目的和要求1、掌握常見各地下結構的設計原則與方法，了解基本的設計流程；資料 .2、綜合運用地下工程設計原理、工程力學、鋼筋混凝土結構學及工程施工、工程技術經(jīng)濟的基本知識、理論和方法，正確地依據(jù)和使用現(xiàn)行技術規(guī)范，并能科學地搜集與查閱資料（特別希望各位同學能夠充分利用好網(wǎng)絡資源）；3、掌握地下建筑結構的荷載的確定；

2、矩形閉合框架的計算、截面設計、構造要求；附建式地下結構的內(nèi)力計算、荷載組合、截面設計及構造；基坑圍護結構的內(nèi)力計算、穩(wěn)定性驗算、變形計算及構造設計；地下連續(xù)墻結構的施工過程及計算要點。4、掌握繪制地下結構施工圖的基本要求、技能和方法；5、要求同學們以課題為核心，即要求團結協(xié)作，培養(yǎng)和發(fā)揚團隊精神，又要求養(yǎng)成獨立自主，勤奮學習，培養(yǎng)良好的自學能力和正確的學習態(tài)度。三、應完成的設計工作量（一）計算書一份1、設計資料：任務書、附圖及必要的設計計算簡圖；2、荷載計算、尺寸的確定、內(nèi)力計算、截面的設計及驗算、穩(wěn)定性驗算、抗浮的驗算、基礎承載力的計算等（根據(jù)各課題的要求不同選擇計算內(nèi)容）；3、關鍵部位配筋

3、的注意事項。4、可能的情況下提供多施工方案（兩個即可）比較。5、依據(jù)施工要求的截面尺寸設計。四、設計時間：兩周（12 月 17 日至 12 月 28 日）資料 .五、主要參考資料1、地下建筑結構（第一版），朱合華主編，中國建筑工業(yè)出版社編， 20052、地下結構工程 ，東南大學出版社， 龔維明、童小東等編， 20043、建筑基坑支護技術規(guī)程（JGJ120-99 ），中國建筑工業(yè)出版社， 19994、基坑工程手冊，中國建筑工業(yè)出版社，劉建航、候學淵編，19975、鋼筋混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2002 ），中國建筑工業(yè)出版社， 20026、建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002

4、 ），中國建筑工業(yè)出版社， 20027、中華鋼結構論壇（）。8、城市橋梁設計荷載標準（CJJ77-98 ）9、公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004 ）六、設計資料題目 1：某淺埋地下通道，總長度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/m 2,恒載為8.0KN/m 2。設計該框架通道，并分析其可靠性。表 1題目 1 各土層資料土層編號（從天然重度（飽彈性模量內(nèi)磨擦粘聚力結構所處位置天然地面算和重度）（kN/m 2）角(°)（kPa有無地下水資料 .起順序編號）（kN/m 3）1 粉質(zhì)粘土18（19.5 ）-1510無2 粘土17.5

5、 （19）50001727無3 粘土17.5 （19）50001727有天然地面1h12h23h3HL圖 1地質(zhì)剖面及設計斷面樣式學生分組及參數(shù)對應表指導教師：歐光照施工方法：地下連續(xù)墻h2=1.5m資料 .學號通道H=5mH=5.5m參數(shù)L=9L2=9.5L3=10L=9L2=9.5L3=10土層參數(shù)mmmmmmh1=2.0001002003004005006mh3=1mh1=3.2007008009010011012mh1=3.0013014015016017018mh3=2mh1=2.5019020021022023m一、荷載計算 .（1）頂板荷載計算1、覆土壓力：q土r h18 3.2

6、17.5 1.5(17.510)191.35KN / m2ii2、水壓力：2q水rw hw10110N / m資料 .3、頂板自重：4、底面超載：qd270.5514.85KN / q12KN/m25、綜上所述，q 頂91 .351014.8512128 .2 KN / （2）板底荷載計算q底q頂 1.2p（0.55 0.550.4） 3.63 25 / 9146.35KN / 128.2 1.2L（3）地基反力計算地下通道結構剛度遠大于地基土的剛度，故假定地基反力為直線分布。q反q底 1.2 d 164.17N / (4) 側墻荷載計算根據(jù)朗肯主動土壓力計算方法，計算土中側向土壓力。并且用土

7、水分算法， 計算側向水壓力。1、側向土壓力主動土壓力pa（ z q）ka2c k a其中ka 為主動 katan 2 ( 452) 土壓力系數(shù)1.土的側向壓力頂板處土的側向壓力e ( ri hi ) tan2 (45) 40 （18 3.2 17.5 1.57.5 1） 0.548 40 10.05KN / m 2i2底板處土的側向壓力資料 .e ( ri hi ) tan2 (45) 40 （18 3.2 17.5 1.57.5 5.5） 0.548 40 28.55KN / m 2i22、側向水壓力頂板處水壓力eww h0.71017KN / m2底板處水壓力ewh0.7105.5 38.

8、5KN / m2w綜上所述 ,頂板側壓力為：q側1.2(eew） 1.2(10.057) 20.46KN / m2底板側壓力為q側1.2(eew） 1.2( 28.5538.5) 80.46KN / m2二、內(nèi)力計算（1）彎矩分配法計算內(nèi)力1、計算簡圖其計算簡圖如下；資料 .內(nèi)力計算資料 .彎矩圖剪力圖資料 .軸力圖資料 .（3）設計彎矩、剪力、軸力，考慮到安全因素，在基數(shù)按設計彎矩、剪力、軸力，以及之后的配筋過程中，均按照彎矩分配法算得內(nèi)力進行計算。易知， 最大彎矩均出現(xiàn)在中軸線處。然而，底板與頂板與側墻與中隔墻現(xiàn)澆在一起。截面剛資料 .度相對較大，危險截面一般出現(xiàn)在支座邊緣。所以，要計算設

9、計彎矩、剪力和軸力。1、頂板與側墻交點5M 上M pQ pb0.275389.1KN * m291 .1 356.22M 側M pQpb 177.80.275242.2KN * m291.1b2Q上Qpq-356.220.460.275361.8KN * m2Q側Qpqb177.8 20.460.275172.2KN * m22、頂板與中隔墻交點；M 上M pQpb222.650.229.4KN * m-15.1q b2Q上Qp-222.6520.460.2226.7 KN * m23、底板與側墻交點；M 下M pQpb 153.31 59.78 0.275169.7KN * m2M 側M p

10、Qpb-117.2KN * m-89.77 - 99.73 0.275b2Q下Qp59.78164.170.275104.9KN * mq2Q側Qpq b-99.7380.460.275 -121.9KN * m24、底板與中隔墻交點；M 底M pQpb0.2300.0KN * m287.11 64.282Q上底Qpqb0.2-97.1KN * m-64.28 164.172（4）抗浮驗算取1m 寬板帶，進行驗算。Q浮gv10001095.5495.0KN資料 .Q自重gv 250010 （9 0.5525.5 2 0.555.5 1 0.4） 453.75KNQ上覆土gh （1800 3.2

11、 17501.5750 1） 982.2KN所以； KQ重453.75 82.21.081.1Q浮495.0在不安全范圍內(nèi)。三、配筋計算（ 1）跨中正截面配筋計算（除中隔墻外）1、截面尺寸考慮到結構為地下建筑物，鋼筋保護層厚度一般至少要增大10mm, 取保護層厚度40mm ，取 as 55mm 。2、確定小偏心還是大偏心對于 C30 等級混凝土，HPB335 等級鋼筋，界限相對受壓區(qū)高度0.56b控制內(nèi)力Nbfcbho b在內(nèi)力計算中得到的軸力都遠小于控制內(nèi)力，構件認為是大偏心構件。資料 .3、配筋計算（采用對稱配筋）給據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范規(guī)范第條規(guī)定。計算偏心受壓構件正

12、截面承載力時，對長細比lo/i 17.5 的構件，應考慮構件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對軸向力偏心距的影響，將軸向力對截面重心軸的偏心距eo乘以偏心距增大系數(shù)n ，相關公式11(l 0 ) 21 21400 e0 / h0h如下；10.22.7 e01.0h01 1.15 0.01e01.0h0M其中； e0N（2）節(jié)點正截面配筋計算1、截面尺寸考慮到結構為地下建筑物，鋼筋保護層厚度一般至少要增大10mm, 取保護層厚度40mm ，取 as 55mm 。2、確定小偏心還是大偏心由于由計算簡圖算出的內(nèi)力為節(jié)點處內(nèi)力，而實際的不利截面是側墻邊緣處的截面，對應此截面的彎矩即為設計彎矩，在之前已經(jīng)求出。b

13、0.56對于 C30 等級混凝土， HPB335 等級鋼筋，界限相對受壓區(qū)高控制內(nèi)力N bfcbhob4、配筋計算（采用對稱配筋）給據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范規(guī)范第條規(guī)定。計算偏心受壓構件正截面承載力時，對長細比lo/b 5的構件，應考慮構件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對軸資料 .向力偏心距的影響，將軸向力對截面重心軸的偏心距eo 乘以偏心距增大系數(shù)n ，相關公式如下：11( l0 ) 1 21400 e0 / h0h10.22.7 e01.0h011.150.01 e01.0h0M其中： e0N（3）斜截面抗剪配筋計算跨中剪力值較?。?KN），可不做斜截面承載力驗算。對于節(jié)點剪力，

14、根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范規(guī)范第5.2.9 條規(guī)定：最大剪力為 Vmax 0.5110 3f cu bh0結構所有節(jié)點處剪力均滿足要求。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范規(guī)范第5.2.10 條規(guī)定：V 1.250.5 10 32 f td bh0上式中 1.25為板式受彎構件提高系數(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。計算時， 比較保守。 同時，參考彈性地基梁計算中隔板底部的內(nèi)力，認為也滿足要求。由此說明斷面厚度足夠，不用配置箍筋。(4)中隔板配筋計算對于軸心受壓構件，其承載力為：N0.9 ( f cd Af

15、 sd' As' )資料 .根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范規(guī)范第條規(guī)定，軸心受壓構件全部縱筋配筋率不得小于0.5% ；同時，一側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%As,mins,min bh四、構造說明（1）混凝土保護層厚度地下結構的特點是外側與土、水相接觸，內(nèi)測相對濕度較高。故受力鋼筋保護層厚度最小厚度比地面機構增加510mm 。本結構設計中 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)。外側橫向鋼筋制成為一閉合鋼筋圈。內(nèi)側鋼筋則沿橫向通長配置。（3）縱向分布鋼筋由于考慮混凝土的收縮、溫差

16、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?？v向分布鋼筋的配筋率：頂、底板應大于0.15% ，對側墻應大于0.20% 。在本結構設計中，縱向分布鋼筋采用：頂板（一側）：0.5 × 0.15%× 1000× 600=450mm2 ，配置12250(A S =452mm 2 )；資料 .底板（一側）：0.5 × 0.15%× 1000× 600=450mm2 ，配置12250(A S =452mm 2 )；側墻（一側）：0.5 × 0.2%× 1000× 600=600mm 2，配置142

17、50(A S=616mm 2) ；中隔墻（一側）：0.5 × 0.2%× 1000× 600=600mm2，配置14250(A S=616mm 2)。（4）縱向與橫向分布網(wǎng)片在側墻與中隔墻中，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)點構造框架轉角處的節(jié)點構造應保證整體性，根據(jù)此處鋼筋的布置原則，此點構造說明如下：沿斜托單獨配置斜向直線鋼筋18250。沿著框架轉角處外側的鋼筋，其鋼筋彎曲半徑R=200mm>10d=18× 10=180mm。為避免在轉角部分的內(nèi)側發(fā)生拉力時，內(nèi)側鋼筋與外側鋼筋無聯(lián)系，是