地下建筑结构课程设计

1、.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课 程 名 称地下建筑结构课程设计学院工学院资料 .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；资料 .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；

2、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

3、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）资料 .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

4、 ），中国建筑工业出版社， 20027、中华钢结构论坛（）。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/m 2,恒载为8.0KN/m 2。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（从天然重度（饱弹性模量内磨擦粘聚力结构所处位置天然地面算和重度）（kN/m 2）角(°)（kPa有无地下水资料 .起顺序编号）（kN/m 3）1 粉质粘土18（19.5 ）-1510无2 粘土17.5

5、 （19）50001727无3 粘土17.5 （19）50001727有天然地面1h12h23h3HL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资料 .学号通道H=5mH=5.5m参数L=9L2=9.5L3=10L=9L2=9.5L3=10土层参数mmmmmmh1=2.0001002003004005006mh3=1mh1=3.2007008009010011012mh1=3.0013014015016017018mh3=2mh1=2.5019020021022023m一、荷载计算 .（1）顶板荷载计算1、覆土压力：q土r h18 3.2

6、17.5 1.5(17.510)191.35KN / m2ii2、水压力：2q水rw hw10110N / m资料 .3、顶板自重：4、底面超载：qd270.5514.85KN / q12KN/m25、综上所述，q 顶91 .351014.8512128 .2 KN / （2）板底荷载计算q底q顶 1.2p（0.55 0.550.4） 3.63 25 / 9146.35KN / 128.2 1.2L（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。q反q底 1.2 d 164.17N / (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

7、水分算法， 计算侧向水压力。1、侧向土压力主动土压力pa（ z q）ka2c k a其中ka 为主动 katan 2 ( 452) 土压力系数1.土的侧向压力顶板处土的侧向压力e ( ri hi ) tan2 (45) 40 （18 3.2 17.5 1.57.5 1） 0.548 40 10.05KN / m 2i2底板处土的侧向压力资料 .e ( ri hi ) tan2 (45) 40 （18 3.2 17.5 1.57.5 5.5） 0.548 40 28.55KN / m 2i22、侧向水压力顶板处水压力eww h0.71017KN / m2底板处水压力ewh0.7105.5 38.

8、5KN / m2w综上所述 ,顶板侧压力为：q侧1.2(eew） 1.2(10.057) 20.46KN / m2底板侧压力为q侧1.2(eew） 1.2( 28.5538.5) 80.46KN / m2二、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；资料 .内力计算资料 .弯矩图剪力图资料 .轴力图资料 .（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。截面刚资料 .度相对较大，危险截面一般出现在支座边缘。所以，要计算设

9、计弯矩、剪力和轴力。1、顶板与侧墙交点5M 上M pQ pb0.275389.1KN * m291 .1 356.22M 侧M pQpb 177.80.275242.2KN * m291.1b2Q上Qpq-356.220.460.275361.8KN * m2Q侧Qpqb177.8 20.460.275172.2KN * m22、顶板与中隔墙交点；M 上M pQpb222.650.229.4KN * m-15.1q b2Q上Qp-222.6520.460.2226.7 KN * m23、底板与侧墙交点；M 下M pQpb 153.31 59.78 0.275169.7KN * m2M 侧M p

10、Qpb-117.2KN * m-89.77 - 99.73 0.275b2Q下Qp59.78164.170.275104.9KN * mq2Q侧Qpq b-99.7380.460.275 -121.9KN * m24、底板与中隔墙交点；M 底M pQpb0.2300.0KN * m287.11 64.282Q上底Qpqb0.2-97.1KN * m-64.28 164.172（4）抗浮验算取1m 宽板带，进行验算。Q浮gv10001095.5495.0KN资料 .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 as 55mm 。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0.56b控制内力Nbfcbho b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。资料 .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条规定。计算偏心受压构件正

12、截面承载力时，对长细比lo/i 17.5 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11(l 0 ) 21 21400 e0 / h0h如下；10.22.7 e01.0h01 1.15 0.01e01.0h0M其中； e0N（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 as 55mm 。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。b

13、0.56对于 C30 等级混凝土， HPB335 等级钢筋，界限相对受压区高控制内力N bfcbhob4、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条规定。计算偏心受压构件正截面承载力时，对长细比lo/b 5的构件，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴资料 .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：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，

14、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 Vmax 0.5110 3f cu bh0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：V 1.250.5 10 32 f td bh0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：N0.9 ( f cd Af

15、 sd' As' )资料 .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%As,mins,min bh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

16、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(A S =452mm 2 )；资料 .底板（一侧）：0.5 × 0.15%× 1000× 600=450mm2 ，配置12250(A S =452mm 2 )；侧墙（一侧）：0.5 × 0.2%× 1000× 600=600mm 2，配置142

17、50(A S=616mm 2) ；中隔墙（一侧）：0.5 × 0.2%× 1000× 600=600mm2，配置14250(A S=616mm 2)。（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