【《南昌地铁某地铁车站的主体结构设计计算过程案例》6700字（论文）】

南昌地铁某地铁车站的主体结构设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u14067南昌地铁某地铁车站的主体结构设计计算过擦能力 14941.1主体结构设计概述 1322461.2主体结构尺寸及材料 2145651.2.1主体结构尺寸 2269341.2.2主要材料参数 3108391.3主体结构荷载及组合 3205851.3.1荷载计算 3170961.3.2荷载分项系数及组合 469381.4横剖面SPA2000建模 6113331.1.1建立几何计算模型 6289431.1.2内力计算结果示意图 696661.1.3内力计算数据汇总表 10313971.5主体结构横剖面配筋计算 11282791.5.1顶板配筋计算 1264621.5.3底板板配筋计算 17115551.5.5中柱配筋计算 21327611.5.6结构配筋表 22149351.6主体纵梁配筋计算 2359621.6.1纵梁计算模型 23118391.6.2纵梁荷载计算 23107931.7车站主体纵梁配筋计算及验算 24218851.7.1顶梁配筋 2446001.7.2中梁配筋 2536031.7.4纵梁配筋汇总 29323311.8车站抗浮验算 291.1主体结构设计概述6.8m，15m。由于本车站主体结构地质土层主要为砂性土，所以采用水土分算的方法计算土压力。本章设计范围主要包括：主体结构的荷载及组合、主体结构横剖面和纵梁内力计算、主体结构横剖面和纵梁配筋计算和结构抗浮验算等。对横剖面进行建模和内力分析，纵梁内力计算采用多跨连续梁模型取五跨进行内力计算，取中跨内力值配筋。1.2主体结构尺寸及材料1.2.1主体结构尺寸车站主体结构的剖面图如图4-1所示4-1车站主体结构剖面图4-1主体结构尺寸和材料构件尺寸混凝土纵筋箍筋顶板800C35HRB400HPB300中板400C35HRB400HPB300底板800C35HRB400HPB300侧墙800C35HRB400HPB300中柱800×1000C35HRB400HPB300顶纵梁1000×1800C40HRB400HPB300中纵梁1000×800C40HRB400HPB300底纵梁1000×1800C40HRB400HPB3001.2.2主要材料参数1.混凝土各项参数见表4-2。4-2混凝土参数混凝土强度等级弹性模量（GPa）泊松比抗压强度设计值（MPa）抗拉强度标准值（MPa）C3531.50.216.71.57C4032.50.219.11.712.钢筋参数HRB400、HRB335、HPB300表4-3。4-3钢筋参数钢筋型号弹性模量（GPa）fy(MPa)f'(MPa)yHPB300200270270HRB335200300300HRB4002003603603.图层参数见表4-4，对土进行均质化处理。4-4土层参数土层名称土层厚度（m）天然重度（KN/）粘聚力（kPa）内摩擦角（°）基床系数(MPa/m)KHKV素填土2.218.312.110.244粉土7.519.242.3328.01010粗砂2.521.16.335.002217.5砾砂5.819.71.138.62318.5均匀化处理19.5220.3530.211.3主体结构荷载及组合1.3.1荷载计算该设计采用水土分算进行计算，侧向土压力以静压力计算，作用于地下连续墙上；侧水压力按照静水压力计算，作用于侧墙上。侧向荷载a.侧水压力地下水位处侧水压力：e水00kPa底板处侧水压力：e水底板=yw1=10×18-15-0.4=kPab.侧向土压力静止土压力系数：K0=1-sin=1sin30.21=0.50围护结构顶的侧向土压力：q1=K0z2==kPa围护结构底部的侧向土压力：q土2=K0z3==171.78kPac.超载引起的侧向土压力（地面超载为20KPa）e侧土=K0q=0.50×2010KPa2.顶板处的荷载主体结构顶板覆土层厚6.8m，钢筋混凝土重度为=25kN/m3（a）.q顶板1=0.8×125=20kPa.顶板2=1=152×=133kaq顶板320kPa3.中板荷载中板荷载为人群荷载、设备荷载、结构自重的总和。Q中板=8+4+0.4×1×25=22Kpa1.底板荷载底板荷载考虑水浮力加上自身重力，地下水位为15m浮=w2=10×（17.6-15）=-26KPa自重=8×25×1=20Kpa1.3.2荷载分项系数及组合本车站设计考虑正常使用极限状态的基本组合和承载能力极限状态的准永久组合2种荷载组合，基本组合用于配筋计算，准永久组合用于抗裂验算。本车站设计使用年限为10年，所以结构重要性系数K=1.1。荷载分项系数表见表4-5，荷载组合表见如表4-6。4-5荷载分项系数表极限状态组合种类性系数永久荷载可变荷载分项系数分项系数调整系数数系数j承载能力极限状态基本1.11.351.41.00.7—准永久1.01.0———0.54-6荷载组合表荷载分类荷载名称承载能力极限状态正常使用极限状态基本组合准永久组合永久荷载结构自重1.1×1.35=1.4851.0覆土荷载侧水压力侧土压力水浮力设备荷载可变荷载人群荷载1.1×1.4×1.0×0.7=1.0780.5地面超载地面超载引起的侧土压力备注用于配筋计算用于抗裂验算1.4横剖面SPA2000建模1.1.1建立几何计算模型几何计算模型如图4-2所示，主体结构与土之间用温卡尔地基弹簧连接，地下连续墙与主题结构用二力杆连接。图4-2几何计算模型1.1.2内力计算结果示意图内力计算分为基本组合和准永久组合进行计算，给各个部件施加荷载后进行结构分析，得到以下示意图。4-3基本组合主体结构变形图4-4基本组合主体结构轴力图4-5基本组合主体结构剪力图4-6基本组合主体结构弯矩图4-7准永久组合主体结构变形图4-8准永久组合主体结构轴力图4-9准永久组合主体结构剪力图4-10准永久组合主体结构剪力图1.1.3内力计算数据汇总表经过SPA2000软件运行计算后，把分析结果汇总在excel表格中。）4-6横剖面内力计算结果）基本组合位置弯矩/（kN·m剪力/kN轴力/kN尺寸b×h（mm×mm）1顶板上缘2372.271332.321023.691000x8002顶板下缘1192.91332.321023.691000x8003中板上缘262.46155.81158.551000x4004中板下缘128.54155.81158.551000x4005底板上缘1221.221279.211967.61000x8006底板下缘2400.91279.211967.61000x8007侧墙迎土面1507.45948.181309.951000x8008侧墙背土面121.69728.71309.951000x8009中柱——2976.251000x800准永久组合位置弯矩/（kN·m剪力/kN轴力/kN尺寸b×h（mm×mm）1顶板上缘498.03872.79665.351000x8002顶板下缘1553.89872.79665.351000x8003中板上缘169.12100.38110.791000x4004中板下缘82.78100.38110.791000x4005底板上缘798.78836.661306.421000x8006底板下缘1570.07836.661306.421000x8007侧墙迎土面985.88625.5373.421000x8008侧墙背土面83.19712.92373.421000x8009中柱——1946.341000x800）1.5主体结构横剖面配筋计算）该地铁车站主体结构配筋计算有正截面承载力计算，斜截面受剪计算，裂缝验算。4-74-7横剖面部件配筋内容构件受力特性正截面承载力计算斜截面承载力计算裂缝验算板偏心受压受压受剪最大裂缝宽度侧墙偏心受压受压受剪最大裂缝宽度柱轴心受压受压——1.5.1顶板配筋计算1.结构尺寸参数截面尺寸：b×h=1000mm×800mm，计算长度l=10m混凝土保护层厚度取最小保护层厚度c=50mm，as截面有效高度h基本组合：轴力N=1023.69kN，剪力V=1332.32kN，弯值M=2372.27kN。2.二阶效应计算顶板两个端点弯矩相等，所以M1/M2>0.9，需要考虑p-δ效应。公式如下M=Cm=0.7+0.3ηns=1+11300M2ξc=0.5式中Cmξcηns弯矩增大系数ea附加偏心距h0截面有效高度h截面高度A构件截面面积。代入数据得：ξc=Cmeaηns=1.03M=C3.判断偏心e0=ei=按大偏心受压计算。1.纵向钢筋计算xA=选配9根直径36mm的HRB400钢筋Aρ=λ=MVhV=1332.32kN<0.25Asv选用双肢箍d12@1506.裂缝验算准永久组合：轴力N=665.35kN弯矩M=1553.89kN·me0=e0h0=ρte=受拉纵筋dηns=1+ys=轴力与受拉钢筋之间的距离e=η受拉纵筋受力点到截面受压区合力点距离：z=0.87−0.12×==628.53受拉纵筋应力：σ裂缝间受拉纵筋应变不均匀系数：φωmax=1.91.5.2中板配筋计算1.结构尺寸参数截面尺寸：b×h=1000mm×400mm，计算长度l=10m混凝土保护层厚度取最小保护层厚度c=30mm，as截面有效高度h基本组合：轴力N=158.55kN，剪力V=155.81kN，弯值M=262.46kN。2.二阶效应计算ξcCeaηns=1.09M=3.判断偏心eei按大偏心受压计算。1.纵筋计算x=Nα1As==选配4根直径32mm的HRB400钢筋Aρ5.分布筋计算λhV=155.81选配直径12mm的分布筋，间距150mm布置一根6.裂缝验算准永久组合：轴力N=110.79kN弯矩M=169.12kN·meeρ受拉纵筋dηy轴力与受拉钢筋之间的距离e受拉纵筋受力点到截面受压区合力点距离：z==306.52受拉纵筋应力：σ裂缝间受拉纵筋应变不均匀系数：φω1.5.3底板板配筋计算1.结构尺寸参数截面尺寸：b×h=1000mm×800mm，计算长度l=10m混凝土保护层厚度取最小保护层厚度c=50mm，as截面有效高度h基本组合：轴力N=1967.6kN，剪力V=1279.21kN，弯值M=2400.9kN。2.二阶效应计算ξcCeaηns=1.31M=3.判断偏心eei按大偏心受压计算。1.纵筋计算xAs=选配9根直径36mm的HRB400钢筋Aρ5.分布筋计算λhV=1279.21选配直径12mm的分布筋，间距150mm布置一根6.裂缝验算准永久组合：轴力N=1306.42kN弯矩M=1570.07kN·meeρ受拉纵筋dηy轴力与受拉钢筋之间的距离e受拉纵筋受力点到截面受压区合力点距离：z==625.13受拉纵筋应力：σ裂缝间受拉纵筋应变不均匀系数：φω1.5.4侧墙配筋计算1.结构尺寸参数截面尺寸：b×h=1000mm×800mm，计算长度l=9m混凝土保护层厚度取最小保护层厚度c=50mm，as截面有效高度h基本组合：轴力N=1309.95kN，剪力V=948.18kN，弯值M=1507.45kN。2.二阶效应计算ξcCeaηns=1.06M=3.判断偏心eei按大偏心受压计算。1.纵筋计算xA=选配8根直径28mm的HRB400钢筋Aρ5.分布筋计算λhV=948.18选配直径12mm的四肢箍分布筋，间距150mm布置一根6.裂缝验算准永久组合：轴力N=373.42kN弯矩M=985.88kN·meeρ受拉纵筋dηy轴力与受拉钢筋之间的距离e受拉纵筋受力点到截面受压区合力点距离：z==295.37受拉纵筋应力：σ裂缝间受拉纵筋应变不均匀系数：φω1.5.5中柱配筋计算1.结构尺寸参数截面尺寸：b×h=1000mm×800mm，计算长度l=7.2m混凝土保护层厚度取最小保护层厚度c=50mm，as截面有效高度h基本组合：轴力N=2976.25kN2.纵筋计算l0As=柱截面混凝土承载能力已足够，只需要按构造进行配筋选配8根直径32mm的HRB400钢筋Asρ=A3.箍筋计算中柱几乎不受剪力，按构造配筋选配四肢箍，直径12mm，间距200mm布置一根ρsv1.5.6结构配筋表表4-10框架配筋汇总纵筋型号纵筋直径纵筋数量箍筋型号箍筋布置箍筋肢数顶板HRB400D369HPB300D12@1502中板HRB400D324HPB300D12@1502底板HRB400D369HPB300D12@1502侧墙HRB400D288HPB300D12@1504中柱HRB400D328HPB300D12@2004中柱HRB400D328HPB300D12@20041.6主体纵梁配筋计算1.6.1纵梁计算模型按5跨连续梁进行内力计算，计算配筋时内力取跨中内力值，计算时可将采用等效刚度计算法计算所得的柱子最大轴力除以纵向框架的跨长作为均布荷载。纵梁计算示意图如图4-11所示：图4-11纵梁计算简图1.6.2纵梁荷载计算车站主体结构纵梁设计内力结果如表4-10所示：表4-11纵梁荷载计算顶梁中梁底梁基本组合剪力/kN4578.57852.863570.75标准组合剪力/kN3531.49398.802636.86上缘基本组合弯矩/kN.m7369.681057.934533.17下缘基本组合弯矩/kN.m5645.71611.733125.43上缘准永久组合弯矩/kN.m4790.29687.652946.56下缘准永久组合弯矩/kN.m3669.71397.622031.531.7车站主体纵梁配筋计算及验算1.7.1顶梁配筋1.相关参数截面尺寸b×h=1000×1800mm保护层厚度取最小保护层厚度c=50mmas‘h基本组合：V=4578.57kNM上=7369.68kN·mM下=5645.71kN·m纵筋计算2.上缘配筋：αξ=1−γsAs=选配14根直径28mm的HRB400钢筋Aρ=A下缘配筋：αξ=1−1−2γsA选配9根直径40mm的HRB400钢筋ρ=A箍筋计算hw=V=4578.57kN<0.25βcA选配直径14mm的4肢箍筋，间距100mm布置一根ρsv抗裂验算上缘M=7369.68kN·mρtedeqσsqφωmax=1.9下缘M=5645.71kN·mρte=deqσsqφω1.7.2中梁配筋相关参数截面尺寸b×h=1000×800mm保护层厚度取最小保护层厚度c=50mmas‘基本组合：V=852.86kNM=1057.93kN·m纵筋计算由于上下缘弯矩相差不大，因此中梁采取对称配筋，弯矩取较大值αξ=1−γAs=选配8根直径28mm的HRB400钢筋Aρ=As箍筋计算hwV=852.86kN<0.25选配直径14mm的双肢箍筋，间距150mm布置一根ρsv抗裂验算上下缘采用对称配筋，因此抗裂验算仅需验算准永久组合中弯矩较大值M=611.73kN·m。ρdeqσφ=1.1−0.65ωmax=1.