某地铁车站内部结构设计计算书.pdf

1 1 内部结构设计内部结构设计 1 1 计算模型及荷载工况 1 1 计算模型及荷载工况 本车站为地下三层车站 内部结构按荷载情况 施工方法 模拟开挖 使用 阶段不同的受力状况 按最不利情况进行计算 结构计算模型为支承在弹性地基 上的平面框架结构 基底用土弹簧模拟 对于纵梁的计算 取横断面各个荷载工况里的柱轴力的最大值 建立 5 跨标 准纵断面模型 将柱的轴力作为均布荷载作用在纵梁上 计算出梁的内力 按荷载情况分别按重力工况 水反力工况和最终使用工况进行计算 重力工 况荷载 恒载 活载 水反力工况荷载 恒载 水反力 最终使用工况荷载 恒载 活载 水反力 内部结构按照三个不同工况最终包络后的最不利内力进行配筋 1 2 1 2 主要计算参数主要计算参数 计算采用 SAP2000 软件 取纵向长度 1m 为一计算单元 计算中采用的 c 以及侧向基床系数均按照地质报告推荐值取用 主体结构混凝土梁 板 侧墙等级为 C35 柱为 C45 底板厚度 1100mm 上 下中板厚度 400mm 顶板厚度 600mm 侧墙地下一层范围为 600mm 地下二层 为 700mm 地下三层范围为 800mm 钻孔灌注桩考虑长期环境作用下刚度折减 50 等刚度折算为 665 厚围护墙 43 1 01 0 0 5 6412 h h 665mm 侧墙设计为复合墙 主体结构的侧墙承受侧向水压力 压顶梁上面的部分侧墙 同时承受水土压力 围护桩承受侧向土压力 计算参数 土体静止土压力系数 取地质条件最不利断面加权计算静止土压力系数 K0 1 8 0 53 4 0 46 10 3 0 753 2 0 5 1 83 4 10 33 2 xxxx 0 63 计算时取0 65 加权平均计算土的容重 2 1 8 183 4 18 8 10 3 17 53 2 19 1 83 4 10 33 2 xxxx 18KN m 抗浮水位取至设计地面下3m 水土压力采用水土分算 底板竖向及水平基床系数 20000KPa m 1 3 1 3 单柱横剖面计算单柱横剖面计算 1 恒载计算 结构自重 软件自动计算 混凝土容重去25 KN m 覆土 1 9x19 36 1KPa 装修层自重 0 15x20 3 KPa 水压力 顶板 压顶梁位置 0 20Kpa 为方便软件加荷载 取顶板位置水压 力为0 实际水压力在顶板下1 2米的位置 土压力 顶板 压顶梁位置 18x2 2x0 65 26 KPa 8x2 1 8x3 3 x0 65 49 Kpa 水压力 顶板压顶梁位置 底板 20Kpa 10 x17 7 177 Kpa 土 压 力 顶 板 压 顶 梁 位 置 底 板 8x2 18x3 3 x0 65 49Kpa 18x3 3 8x17 x0 65 127 Kpa 2 活载计算 地面超载 20 Kpa 中板活载 4Kpa 设备区8Kpa 3 水反力计算 10 x17 7 177 Kpa 4 计算结果包络及配筋 3 弯矩包络图 KN M 剪力包络图 KN 4 轴力包络图 KN 根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表 中板按照上下中板最不利进配 筋 构件 计算弯矩 M 剪力 Q 板厚 h 配筋方式 裂缝宽度 KN m m KN m mm mm 顶板跨中 325 600 25 150 0 219 顶板中支座 638 348 600 28 150 32 3000 183 顶板边支座 569 341 800 28 150 28 3000 19 中板跨中 65 400 22 150 0 04 中板中支座 193 81 400 22 150 0 241 中板边支座 197 91 400 22 150 0 246 底板跨中 1163 1100 28 100 0 269 底板中支座 889 361 1100 32 100 0 112 底板边支座 1965 967 1100 32 100 28 1500 165 侧墙跨中 573 800 28 150 0 248 侧墙上支座 569 287 600 28 150 28 3000 192 侧墙上中支座 230 242 700 28 150 0 04 侧墙下中支座 607 618 800 28 150 0 162 侧墙下支座 1965 1175 800 32 100 28 1500 188 5 5 抗剪计算 从计算图中可以读出各层板的最大剪力 底板最大剪力标准值967KN 设计值为1 1x1 35x967 1436KN 考虑底板加腋 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 1360 1499007N V 1436000N 抗剪满足要求 中板最大剪力标准值88KN 设计值为1 1x1 35x88 131KN 考虑底板加腋 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 360 439600N V 131000N 抗剪满足要求 顶板最大剪力标准值347KN 设计值为1 1x1 35x347 515KN 考虑底板加腋 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 560 611520N V 515000N 抗剪满足要求 与 底 板 交 接 的 侧 墙 最 大 剪 力 标 准 值1174KN 设 计 值 为 1 1x1 35x1174 1744KN 考虑底板加腋 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 1100 1208900N 1744000 考虑配箍筋 箍筋间距300mm Asv V 0 7 ft b ho S Fyv ho 1744000 0 7 1 57 1000 1060 300 360 1060 464mm 考虑 了腋角 箍筋肢距300mm 则单根箍筋的需要面积为464 3 33 139 选取箍筋钢筋直 径为16 单肢面积201 1 mm 6 轴压比计算 柱混凝土采用C40 最大轴力设计值为 1068x8x1 1x1 35 12687 84KN fcxA 19 1x1000 x0 7x1 3 17381 fcxA N 0 73 0 8满足要求 1 4 1 4 双柱横剖面计算双柱横剖面计算 1 恒载计算 结构自重 软件自动计算 混凝土容重去25 KN m 覆土 1 9x19 36 1KPa 装修层自重 0 15x20 3 KPa 6 水压力 顶板 压顶梁位置 0 20Kpa 为方便软件加荷载 取顶板位置水压 力为0 实际水压力在顶板下1 2米的位置 土压力 顶板 压顶梁位置 18x2 2x0 65 26 KPa 8x2 1 8x3 3 x0 65 49 Kpa 水压力 顶板压顶梁位置 底板 20Kpa 10 x17 7 177 Kpa 土 压 力 顶 板 压 顶 梁 位 置 底 板 8x2 18x3 3 x0 65 49Kpa 18x3 3 8x17 x0 65 127 Kpa 2 活载计算 地面超载 20 Kpa 中板活载 4Kpa 设备区8Kpa 3 水反力计算 10 x17 7 177 Kpa 4 计算结果包络及配筋 弯矩包络图 KN M 7 剪力包络图 KN 轴力包络图 KN 8 根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表 中板按照上下中板最不利进配 筋 构件 计算弯矩 M 剪力 Q板厚 h 配筋方式 裂缝宽度 KN m m KN m mm mm 顶板跨中 337 600 25 150 0 238 顶板中支座 340 217 600 28 150 0 178 顶板边支座 457 283 600 28 150 28 300 0 129 中板跨中 66 400 22 150 0 04 中板中支座 123 66 400 22 150 0 08 中板边支座 209 99 400 22 150 0 235 底板跨中 1306 1100 32 100 0 214 底板中支座 717 209 1100 28 100 0 08 底板边支座 1693 793 1100 28 100 28 150 0 123 侧墙跨中 653 800 32 150 0 229 侧墙上支座 457 244 600 28 150 28 300 0 129 侧墙上中支座 228 181 700 28 150 0 06 侧墙下中支座 788 757 800 28 150 28 300 0 143 侧墙下支座 1683 1110 800 28 100 28 150 0 123 5 抗剪计算 从计算图中可以读出各层板的最大剪力 底板最大剪力标准值793KN 设计值为1 1x1 35x793 1178KN 考虑底板加腋 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 1360 1499007N V 1178000N 抗剪满足要求 中板最大剪力标准值75KN 设计值为1 1x1 35x75 112KN 考虑底板加腋 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 360 439600N V 112000N 抗剪满足要求 顶板最大剪力标准值268KN 设计值为1 1x1 35x268 398KN 考虑底板加腋 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 560 611520N V 398000N 抗剪满足要求 与底板交接的侧墙最大剪力标准值1110KN 设计值为1 1x1 35x1110 1648KN 考虑底板加腋 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 1100 1208900N 1648000 考虑配箍筋 箍筋间距300mm Asv V 0 7 ft b ho S Fyv ho 9 1648000 0 7 1 57 1000 1060 200 360 1060 345mm 考虑 了一部分腋角 箍筋肢距300mm 则单根箍筋的需要面积为345 3 33 103 6 选取箍筋钢筋直 径为16 单肢面积201 1 mm 6 轴压比计算 柱混凝土采用C40 最大轴力设计值为 813x8x1 1x1 35 9658 44KN fcxA 19 1x1000 x0 6x1 2 17381 fcxA N 0 71 0 8满足要求 1 5 单柱纵框架计算结果及配筋单柱纵框架计算结果及配筋 纵框架计算弯矩图 单位 KN M 10 纵框架计算剪力图 单位 KN 根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表 上中纵梁根据人防配筋进行配筋 设计 构件 截面 弯矩 kN m 支座剪力 kN 裂缝宽度 mm 配筋数量 顶纵梁 跨中 9001800 2465 0 0 114 13 28 端部 4198 3332 0 174 18 28 下中纵梁 跨中 8001000 521 0 0 16 9 25 端部 1014 768 0 141 9 28 底纵梁 跨中 1000 2200 2158 0 0 08 12 32 端部 5945 4051 0 161 20 32 5 抗剪计算 顶纵梁最大剪力标准值3332KN 设计值为1 1x1 35x3332 4948KN 0 7 ft b ho 0 7 1 57 900 1800 1780380N V 4948000N 抗 剪不满足要求 考虑配箍筋 箍筋间距100mm Asv V 0 7 ft b ho S Fyv ho 4948000 0 7 1 57 900 1800 100 360 1800 488mm 配四肢箍 则单根箍筋的需要面积为488 4 122 2 选取箍筋钢筋直径为16 单肢面积201 1 mm 中纵梁最大剪力标准值768KN 设计值为1 1x1 35x768 1140KN 0 7 ft b ho 0 7 1 57 800 1000 879200N V 1140000N 抗剪 不满足要求 考虑配箍筋 箍筋间距100mm Asv V 0 7 ft b ho S Fyv ho 1140000 0 7 1 57 800 1000 100 360 1000 72mm 配四肢箍 则单根箍筋的需要面积为72 4 18 选取箍筋钢筋直径为14 单肢 面积154 mm 底纵梁最大剪力标准值4051KN 设计值为1 1x1 35x4051 6016KN 0 7 ft b ho 0 7 1 57 1000 2200 2198000N V 6016000N 抗 剪不满足要求 考虑配箍筋 箍筋间距100mm Asv V 0 7 ft b ho S Fyv ho 11 6016000 0 7 1 57 1000 2200 100 360 2200 488mm 配四肢箍 则单根箍筋的需要面积为481 4 120 3 选取箍筋钢筋直径为16 单肢面积201 1 mm 1 6 双柱纵框架计算结果及分析双柱纵框架计算结果及分析 纵框架计算弯矩图 单位 KN M 纵框架计算剪力图 单位 KN 12 根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表 构件 截面 弯矩 kN m 支座剪力 kN 裂缝宽度 mm 配筋数量 顶纵梁 跨中 8001600 1536 0 0 102 11 28 端部 2833 2185 0 086 14 28 下中纵梁 跨中 800900 411 0 0 051 9 25 端部 804 608 0 113 9 28 底纵梁 跨中 8002200 1839 0 0 08 11 32 端部 4320 3080 0 122 18 32 顶纵梁最大剪力标准值2185KN 设计值为1 1x1 35x2185 3245KN 0 7 ft b ho 0 7 1 57 800 1600 1067200N V 3245000N 抗 剪不满足要求 考虑配箍筋 箍筋间距100mm Asv V 0 7 ft b ho S Fyv ho 3245000 0 7 1 57 800 1600 100 360 1600 378mm 配四肢箍 则单根箍筋的需要面积为378 4 94 5 选取箍筋钢筋直径为16 单 肢面积201 1 mm 中纵梁最大剪力标准值608KN 设计值为1 1x1 35x608 903KN 0 7 ft b ho 0 7 1 57 800 900 791280N V 903000N 抗剪不 满足要求 考虑配箍筋 箍筋间距100mm Asv V 0 7 ft b ho S Fyv ho 903000 0 7 1 57 800 900 100 360 900 34mm 配四肢箍 则单根箍筋的需要面积为34 4 8 6 选取箍筋钢筋直径为14 单肢 面积154 mm 底纵梁最大剪力标准值3080KN 设计值为1 1x1 35x3080 4574KN 0 7 ft b ho 0 7 1 57 800 2200 1934240N V 4574000N 抗 剪不满足要求 考虑配箍筋 箍筋间距100mm Asv V 0 7 ft b ho S Fyv ho 6016000 0 7 1 57 1000 2200 100 360 2200 333mm 13 配四肢箍 则单根箍筋的需要面积为333 4 83 3 选取箍筋钢筋直径为16 单 肢面积201 1 mm 1 7 端头井三维计算结果及分析端头井三维计算结果及分析 车站端头井由于受力较为复杂 且施工阶段和使用阶段结构形式有较明显的 区别 本次采用三维立体计算其施工阶段及使用阶段内力 施工阶段模型 14 使用阶段模型 1 施工阶段水平框架梁配筋计算 15 顶板水平框架梁弯矩及剪力图 上中板水平框架梁弯矩及剪力图 16 下中板水平框架梁弯矩及剪力图 构件 截面 弯矩 kN m 支座剪力 kN 裂缝宽度 mm 配筋数量 顶框梁 跨中 600 1600 1349 0 0 127 11 28 端部 1576 616 0 112 11 28 上中板框梁 跨中 800 1600 3351 0 0 27 23 28 端部 5018 2046 0 161 27 28 下中板框梁 跨中 1000 1600 5328 0 0 202 27 32 端部 8047 2765 0 182 33 32 2 施工阶段及使用阶段侧墙及端墙配筋计算 配筋内力按照施工阶段及使用阶段内力包络值进行 17 施工阶段侧墙弯矩 M11 施工阶段侧墙弯矩 M22 18 施工阶段端墙弯矩 M11 施工阶段端墙弯矩 M22 19 使用阶段侧墙弯矩 M11 使用阶段侧墙弯矩 M22 20 使用阶段端墙弯矩 M11 使用阶段端墙弯矩 M22 21 使用阶段顶板弯矩 M11 使用阶段顶板弯矩 M22 22 使用阶段上 下中板弯矩 M11 使用阶段上 下中板弯矩 M11 23 使用阶段底板弯矩 M11 使用阶段底板弯矩 M11 24 配筋表 构件 计算弯矩 M 板厚 h 配筋方式 裂缝宽度 KN m m mm mm 地下一层侧墙 M11 跨中 114 700 25 150 0 04 地下一层侧墙 M11 支座 209 700 25 150 25 150 0 06 地下一层侧墙 M22 跨中 365 700 28 150 0 124 地下一层侧墙 M22 支座 598 700 28 150 28 300 0 192 地下二层侧墙 M11 跨中 644 700 28 150 28 3