地下建筑結構課程設計[文檔知識]

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 144680201025 課程名稱地下建筑結構課程設計 學 院 工學院 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；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、工程技術經濟的基本知識、理論和方法，正確地依據和使用現(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絡

2、資源）；3、掌握地下建筑結構的荷載的確定；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力計算、荷載組合、截面設計及構造；基坑圍護結構的內力計算、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（根據各

3、課題的要求不同選擇計算內容）； 3、關鍵部位配筋的注意事項。 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）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（GB5000

4、7-2002），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（從天然地面算起順序編號）天然重度（飽和重度）（kN/m3）彈性模量（kN/m2）內磨擦角()粘聚力（kPa）結構所處位置有無地下水1粉質粘土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 地質剖面及設計斷面樣式學生分組及參數對應表 指導教師：歐光照 施工方法：地下連續(xù)墻 h2=1.5m學號 通道參數土層參數H=5mH=5.5mL=9mL2=9.5mL3=10mL=9mL2=9.5mL3=10mh3=1mh1=2.0m001002003004005006h1=3.2m007008009010011012h3=2mh1=3.0m013014015016017018h1=2.5m019020021022023一、荷載計算.（1）頂板荷載計算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） 板底荷載計算（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。 (4) 側墻荷載計算根據朗肯主動土壓力計算方法，計算土中側向土壓力。并且用土水分算法，計算側向水壓力。1、側向土壓力主動土壓力其中ka為主動土壓力系數1. 土的側向壓力頂板處土的側向壓力底板處土的側向壓力2、 側向水壓力頂板處水壓力底板處水壓力綜上所述,頂板側壓力為：底板側壓力為二、內力計算（1）彎矩分配法計算內力1、計算簡圖其計算簡圖如下；內力計算 彎矩圖剪力圖軸力圖（3） 設計彎矩、剪力、軸力， 考慮到安全因素，在基數按設計彎矩、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，要計算設計彎矩、剪力和軸力。1、 頂板與側墻交點 52、 頂板與中隔墻交點；3、 底板與側墻交點；4、 底板與中隔墻交點；（4） 抗浮驗算取1m寬板帶，進行驗算。所以；在不安全范圍內。 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as55mm。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)高度在內力計算中

8、得到的軸力都遠小于控制內力，構件認為是大偏心構件。3、 配筋計算（采用對稱配筋）給據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5.3.10條規(guī)定。計算偏心受壓構件正截面承載力時，對長細比lo/i17.5的構件，應考慮構件在彎矩作用平面內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n，相關公式如下；其中；（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as55mm。2、確定小偏心還是大偏心由于由計算簡圖算出的內力為節(jié)點處內力，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

9、彎矩，在之前已經求出。對于C30等級混凝土，HPB335等級鋼筋，界限相對受壓區(qū)高4、 配筋計算（采用對稱配筋）給據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5.3.10條規(guī)定。計算偏心受壓構件正截面承載力時，對長細比lo/b5的構件，應考慮構件在彎矩作用平面內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n，相關公式如下：其中：（3）斜截面抗剪配筋計算跨中剪力值較小（0KN），可不做斜截面承載力驗算。對于節(jié)點剪力，根據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：最大剪力為結構所有節(jié)點處剪力均滿足要求。根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵

10、設計規(guī)范規(guī)范第5.2.10條規(guī)定：上式中1.25 為板式受彎構件提高系數.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：根據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9.1.12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%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，內測相對濕度較

11、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。外側橫向鋼筋制成為一閉合鋼筋圈。內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、溫差影響、不均勻沉降等因素的作用，必須配置一定數量的縱向分布鋼筋。 縱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）：0.50.15%1000600=450mm2，配置12250(AS=452mm2)； 底板（一側）：0.50.15%1000600=450mm2，配置1225

12、0(AS=452mm2)； 側墻（一側）：0.50.2%1000600=600mm2，配置14250(AS=616mm2)； 中隔墻（一側）：0.50.2%1000600=600mm2，配置14250(AS=616mm2)。 （4）縱向與橫向分布網片在側墻與中隔墻中，橫向分布網片取12400。在頂板與底板中，縱向分布網片取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=200mm10d=1810=180mm。為避免在轉角部分的內側發(fā)生拉力時，內側鋼筋與外側鋼筋無聯(lián)系，是表面混凝土容易脫落，故在外側鋼筋的周圍