南三环地下商业街结构设计计算书

吉林建筑大学毕 业 设 计 (论 文 )任 务 书题目 长春市南环地下商业街设计(任务起止日期 2014 年 3 月 3 日 2014 年 6 月 19 日)土木工程 学院 城市与地下空间 专业 2010 级 2 班学生姓名 学 号 指导教师 教研室主任 院 长 目录1 设计说明 .21.1 建筑概况与设计依据 .21.1.1 建筑概况 .21.1.2 设计依据 .21.2 结构设计原则 .31.3 工程地质条件和水文地质条件 .31.4 地下商业街建筑设计 .31.5 地下商业街结构设计 .42 非人防顶板内力及配筋 .52.1 内力计算 .52.1.1 荷载组合 .52.1.2 内跨弯矩计算 .62.1.3 端跨弯矩计算 .62.2 内跨配筋计算 .72.2.1 内跨柱上板带 .72.2.2 内跨跨中板带 .82.2.3 内跨配筋汇总 .92.3 端跨配筋计算 .92.3.1 端跨柱上板带 .92.3.2 端跨跨中板带 .112.3.3 端跨配筋汇总 .123 非人防柱帽设计 .133.1 柱帽尺寸设计 .133.2 柱帽抗冲切验算 .133.2.1 冲切面 .133.2.2 冲切面 .144 非人防柱内力及配筋 .144.1 内力计算 .144.2 配筋计算 .154.2.1 截面尺寸估算 .154.2.2 受压钢筋面积 .155 非人防侧墙内力及配筋 .165.1 内力计算 .165.1.1 荷载作用下水平静止土压力 .165.1.2 静止土压力作用下的侧墙弯矩 .175.1.3 侧墙竖向内力 .185.2 侧墙配筋 .185.2.1 迎土面配筋 .185.2.2 背土面配筋 .185.2.3 竖向荷载作用下配筋 .196 非人防柱下独立基础 .196.1 基础尺寸设计 .196.1.1 荷载组合 .196.1.2 修正后地基承载力特征值 fa .206.1.3 估算基础宽度 .206.2 基础抗冲切验算 .216.2.1 基本参数 .216.2.2 基底冲切力 .216.2.3 冲切验算 .226.3 基础配筋 .236.3.1 基底弯矩 .236.3.2 抗弯钢筋面积 .237 非人防墙下条形基础 .247.1 基础尺寸设计 .247.1.1 荷载组合 .247.1.2 修正后地基承载力特征值 fa .257.1.3 估算基础宽度 .257.2 基础抗冲切验算 .267.2.1 基本参数 .267.2.2 基底冲切力 .267.2.3 冲切验算 .267.3 基础配筋 .267.3.1 基底弯矩 .267.3.2 抗弯钢筋面积 .278 裂缝宽度验算 .288.1 基本参数 .288.2 内跨裂缝宽度验算 .288.2.1 内跨柱上板带 .288.2.2 内跨跨中板带 .318.3 端跨裂缝宽度验算 .338.3.1 端跨柱上板带 .338.3.2 端跨跨中板带 .378.4 侧墙裂缝宽度验算 .408.4.1 迎土面 .408.4.2 背土面 .419 人防（6 级）顶板内力及配筋 .439.1 内力计算 .439.1.1 荷载组合 .439.1.2 内跨弯矩计算 .439.1.3 端跨弯矩计算 .449.2 内跨配筋计算 .449.2.1 内跨柱上板带 .449.2.2 内跨跨中板带 .459.2.3 内跨配筋汇总 .469.3 端跨配筋计算 .469.3.1 端跨柱上板带 .469.3.2 端跨跨中板带 .489.3.3 端跨配筋汇总 .4910 人防（6 级）柱帽设计 .5010.1 柱帽尺寸设计 .5010.2 柱帽抗冲切验算 .5010.2.1 冲切面 .5010.2.2 冲切面 .5111 人防（6 级）柱内力及配筋 .5111.1 内力计算 .5111.2 配筋计算 .5211.2.1 截面尺寸估算 .5211.2.2 受压钢筋面积 .5212 人防（6 级）侧墙内力及配筋 .5312.1 内力计算 .5312.1.1 荷载作用下的水平静止土压力 .5312.1.2 静止土压力作用下的侧墙弯矩 .5412.1.3 侧墙竖向内力 .5512.2 侧墙配筋 .5512.2.1 迎土面配筋 .5512.2.2 背土面 .5512.2.3 竖向荷载作用下配筋 .5613 人防（6 级）柱下独立基础 .5613.1 基础尺寸设计 .5613.1.1 荷载组合 .5613.1.2 修正后地基承载力特征值 fa .5713.1.3 估算基础宽度 .5713.2 基础抗冲切验算 .5813.2.1 基本参数 .5813.2.2 基底冲切力 .5813.2.3 冲切验算 .5913.3 基础配筋 .5913.3.1 基底弯矩 .5913.3.2 抗弯钢筋面积 .6014 人防（6 级）墙下条形基础 .6114.1 基础尺寸设计 .6114.1.1 荷载组合 .6114.1.2 修正后地基承载力特征值 fa .6114.1.3 估算基础宽度 .6214.2 基础抗冲切验算 .6214.2.1 基本参数 .6214.2.2 基底冲切力 .6214.2.3 冲切验算 .6314.3 基础配筋 .6314.3.1 基底弯矩 .6314.3.2 抗弯钢筋面积 .631 设计说明1.1 建筑概况与设计依据1.1.1 建筑概况南三环地下商业街位于长春市南环城路与人民大街交汇处，为方便行人通行且达到与地铁一号线换乘，同时满足小商业零售及转换休息要求。南三环地下商业街为大型地下商业街可同时满足 4000人使用。本建筑为地下一层单体建筑，层高 4.7m，建筑物沿 X 方向宽度为 195.14m，沿 Y 方向宽度为 36.74m，总建筑面积约为7200m2。人防设计等级为： 6 级人防区。1.1.2 设计依据工程结构可靠性统一标准GB50153-2008建筑结构荷载规范GB5009-2012混凝土结构设计规范GB50010-2010建筑地基基础设计规范GB5007-2012人民防空地下室设计规范GB50038-2005岩土工程勘察规范GB50021-2009混凝土结构构造手册中国建筑工业出版社，2012 年建筑结构静力计算手册中国建筑工业出版社 1998 年1.2 结构设计原则结构设计在“安全可靠、经久耐用、经济适用”的基本前提下，应以“结构为功能服务”为原则，满足施工工艺、商业运营、城市规划、环境保护、防水、防灾的有关要求。同时，在规定的人防区段必须具有平战转换功能。1.3 工程地质条件和水文地质条件根据岩土工程勘察报告已知地表以下 10m 范围内为粉质黏土层 ，土层重度 =20KN/m 3，内摩擦角 =12， 黏聚力 c=12kpa， 空隙比 e=0.7，液性指数 IL=0.78，侧向静止土压力系数为 k=0.5。经原位测试确定地基承载力特征值 fa=220kpa。场地地质条件较好，标准冻深为 1.6m，场地土为均匀地基且为不冻胀土，无不良地质现象。地下水埋深大于 10m，且补充困难，底板无需进行抗浮设计。1.4 地下商业街建筑设计主体总面积约为 7200m2，共设置 8 个出入口，到紧急疏散出口最远点距离为 30m。主体防火等级为一级，设置 4 个防火分区每个防火分区面积约为 1800m2，防火分区间使用两道防火卷帘隔开。每个防火分区最小疏散宽度为 9m，楼梯开间 9.6m 进深 14.4m，楼梯为三跑楼梯，中间设置两个休息平台。楼梯踏步高 0.15m 踏步宽0.3m 共 39 步。底板底面标高为-5.100m，顶板顶面标高为0.000m，地表标高为+1.000m。1.5 地下商业街结构设计根据建筑物的使用功能，建筑物高度和层数、场地条件、结构材料以及施工技术等因素综合考虑本建筑采用无梁楼盖结构。无梁楼盖结构因不设置梁，板面负载直接由板传至柱，具有结构简单，传力路径简捷净空利用率高，造型美观，有利于通风，便于布置管线和施工的优点。顶板为 400mm 厚钢筋混凝土整浇板，顶板内力按等代梁经验系数法（铰支承在柱上的多跨连续梁）进行计算。弯矩分配系数见下表：非人防荷载下内跨弯矩分配系数内跨柱上板带 内跨跨中板带支座 跨中 支座 跨中0.5M0 0.18M0 0.17M0 0.15M0非人防荷载下端跨弯矩分配系数表端跨柱上板带（有半柱帽） 端跨跨中板带第一内支座 跨中 边支座 第一内支座 跨中 边支座0.5M0 0.26M0 0.33M0 0.17M0 0.22M0 0.04M0人防（6 级）荷载下内跨弯矩分配系数内跨柱上板带 内跨跨中板带支座 跨中 支座 跨中0.45M0 0.22M0 0.15M0 0.18M0人防（6 级）荷载下端跨弯矩分配系数端跨柱上板带（有半柱帽） 端跨跨中板带第一内支座 跨中 边支座 第一内支座 跨中 边支座0.45M0 0.35M0 0.30M0 0.15M0 0.28M0 0.04M0柱为 500x500mm2 钢筋混凝土柱，柱网尺寸为 7.2mX7.2m，柱构件结构受力模型按轴心受压构件简化，边柱与角柱作为防连续倒塌构造柱按构造配筋。侧墙为 300mm 厚钢筋混凝土墙，由于侧墙与基础整浇且认为顶板对侧墙只提供垂直于侧墙轴力方向支承即简支，墙构件结构受力模型按底端固定，顶端简支板简化。侧墙防水层采用 SBS 改性沥青防水卷材加 80mm 厚聚苯复合保温板。建筑隔墙采用 240mm 厚陶粒混凝土空心砌块墙体砌筑。基础皆为扩展基础，柱下基础为独立基础，墙下基础为条形基础，柱基础与墙基础间设置 250mm 厚防水底板。柱下独立基础埋深为 1.6m，墙下条形基础埋深为 1.15m。2 非人防顶板内力及配筋2.1 内力计算2.1.1 荷载组合覆土厚 1.0m =20KN/m 3 板厚 0.4m 钢砼 =25KN/m3 托板及柱帽重 2.2KN/m 底板挂重 0.4 KN/m顶板恒荷载标准值合计 q Gk=32.6 KN/m顶板活荷载标准值 qQk=20 KN/m (取消防车荷载)顶板最不利基本组合：q= GqGK+QcqQK=1.35qGK+1.4X1.0qQK=1.35x32.6+1.4x1.0x20=72.01 KN/m2.1.2 内跨弯矩计算总弯矩：M=1/8qLx(Ly-2/3C) =1/8X72.01X7.2(7.2-2/3X2.7)=1890（KNm）内跨板带弯矩分配内跨柱上板带 内跨跨中板带支座负弯矩 跨中正弯矩 支座负弯矩 跨中正弯矩0.5M0 0.18M0 0.17