光复街地下商业街设计--毕业论文.doc

中央广播电视大学
毕业设计（论文）

题 目 光复街地下商业街设计

毕业设计（论文）任务书
毕业设计（论文）题目
光复街地下商业街设计
毕业设计（论文）基本要求与基本内容

毕业设计是培养学生综合能力的重要环节。根据土木工程专业（岩土与地下工程方向）的培养目标及毕业生的主要服务去向，通过毕业设计，能使学生把所学的基础理论、专业知识和基本技能全面应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合，提高工程设计能力。毕业设计能综合训练学生应用现行规范、调查研究、检索中外文献资料、方案制定、设计与计算、计算机应用、数据处理、文件撰写、口头表达等方面的能力，提高学生独立思考问题、分析问题和解决一般工程技术问题的能力，是实现土木工程专业培养目标要求的重要阶段，为学生毕业参加工作奠定良好基础。本毕业设计选题为光复街地下商业街设计，该选题符合生产实际，与土木工程专业培养目标相符合。通过该地下商业街毕业设计能使学生熟练掌握地下商业街规划，能综合训练学生的应用各种手段查询资料、获取信息的基本能力和计算机应用能力，以及提高独立思考问题、分析问题和解决问题的能力，使学生具有独立解决地下商业街的设计和施工的能力。

时间安排：
1. 第1～2周：查阅资料，熟悉课题，完成开题报告；
2. 第3～5周：设计相关研究；
3. 第6～12周：地下商业街规划设计；
4. 第13～15周：完善设计，做好答辩的准备工作；
5. 第16-17周：编写设计说明书，制作答辩演示文件整理资料准备毕业综
合能力考核答辩。
6.第18周：答辩。
指导教师签字

2015年 月 日
分校负责人签字

2015年 月 日
理工部负责人签字

2015年 月 日

摘 要

本设计为光复街地下商业街设计。该商业街全长400米，横向宽24米。覆土厚度为3米,地下街净高为4.5米。主要构件的设计使用年限为100年，包括构成主体框架的结构各层楼板、侧墙、框架梁、框架柱等。支护结构构件作为永久构件的一部分。在考虑刚度、强度折减的基础上，其设计使用年限为100年。建筑面积规模：9600平方米，其中商铺使用面积约为7640平方米。建筑等级I级，防火等级I级，防护等级6级，局部可考虑平战功能转换；地下结构的地震作用应符合6度抗震设防烈度的要求。
本次设计的主要内容包括：工程地质评价、地下商业街规划设计、地下商业街建筑方案选型、地下商业街结构方案选型、地下商业街结构设计包括：荷载汇集；内力计算；配筋计算。通风照明设计等。

关键词：人防工程；地下空间；地下建筑；地下街；地下综合体

目 录
第1章 建筑设计 1
1.1 概述 1
1.2 平面柱网选择 1
1.3 建筑方案的选择 2
1.4 建筑平面设计 2
1.5 建筑防水、防潮、排水设计 4
1.6 本章小结 4
第2章 结构设计 5
2.1荷载计算 5
2.2内力计算 8
2.3 本章小结 11
第3章 出入口楼梯设计 12
3.1 梯段板计算 12
3.2 平台梁计算 13
3.3 本章小结 15
结 论 16
参考文献 17

光复街地下商业街设计
第1章 建筑设计

1.1 概述
随着城市化水平的不断提高和经济的发展，城市规模与人口的不断扩大，作为社会活动主体的城市将产生一系列城市问题，如建设用地紧张、生存活动空间拥挤、交通堵塞等，地下建筑是城市发展到一定阶段的产物，也是在城市发展过程中解决城市可持续发展的一条有效途径。多年来的城市地下建筑的经验告诉我们，城市空间容量饱和后向地下开发获取空间资源，可解决由城市繁华所带来的土地资源紧张、交通拥挤、服务设施缺乏等一系列问题，同时，地下建筑也承担了城市所赋予的多种功能，是城市的重要组成部分。从广义来讲，它包含的内容比较多，有许多不同的领域、不同功能的地下空间建筑组合在一起，但就目前的实际情况来看，地下建筑主要包括以下几个部分：地下步行道系统、地下商业系统、地下机动车运行及存放系统、地下建筑的内部设备系统以及必要的辅助用房等。可持续发展是未来城市发展、规划和建设的基本观念，并且可持续发展将贯穿于整个城市发展的各个阶段及各个领域中。
本设计为光复街地下商业街设计，位于某市中心东西的主要交通干线，纵向长度400米，横向长度24米，总面积约9600平方米。在繁华区人口集散场地开发地下空间可有效缓解人流，提高交通车辆运行，缓解交通拥挤，安排人员就业，促进经济发展，特别是在交通密集场所的商业中心或站前广场建设地下商业街是行之有效的办法，因此，选择商业集中区域开发地下商业街工程是完全可行和有效。
本设计主体结构为地下一层，其中商铺使用面积约为6440平方米。并考虑平战功能转换，战时可作为临时掩蔽部及物资贮存功能，因此设计时应按照人防工程的标准进行设计，防火等级为Ⅰ级，防护6级。
1.2 平面柱网选择
地下街平面柱网主要由使用功能确定，布置依据满足建筑使用要求，同时考虑结构的合理性与施工的可行性。本设计为地下结构，考虑到建筑物总高度以及具体的使用功能等特点，宜采用框架结构，框架柱网的选择除考虑以上因素外，还应充分考虑到地下商场的特殊功能和地下战时作为防护工程的特殊性。
柱网尺寸的选择应充分考虑以下因素：
（1）柱子截面的尺寸；
（2）应符合放火以及防护功能的要求；
（3）应符合建筑使用功能的要求；
（4）柱网尺寸应符合建筑模数要求；
（5）满足经济上的合理性。
经综合分析，选择7.5m×8.0的柱网。
1.3 建筑方案的选择
由于地下空间的局限性，很多设备、空间的预留，必须在建筑设计之初就考虑好，否则项目打桩后，建筑已成定局，无法改变。本设计所给区域路宽不一致、无拐角，形状比较不规则。基于路面两侧建筑物及附近街道的位置情况，总平面图的布置均在建筑红线外侧，所设出入口均不影响地面建筑物。所以要考虑以下问题：
（1）商业街主干道宽度；
（2）地下商业街柱间距；
（3）出入口的设置。
1.4 建筑平面设计
1.4.1 出入口和疏散通道的设计
根据《人民防空工程设计防火规范》中5.1.9确定疏散人数见公式（2.1）
（2.1）
式中 ——单位防火分区营业厅使用面积；
——面积折算值0.7；
——疏散人数换算系数，见表(2.1)；
——单位防火分区疏散人数。
表2.1 地下商店营业厅内的疏散人数换算系数 （人／m2）
楼层位置
地下一层
地下二层
换算系数
0.85
0.80

根据公式（2.1）计算如下：

2400×0.7×0.85=1428
根据《人民防空工程设计防火规范》中5.1.6确定单位防火分区安全出口总宽度要求：
1、室内地面与室外出入口地坪高差不大于10m的防火分区，疏散宽度指标应为每100人不小于0.75m;
2、安全出口、疏散楼梯和疏散走道的最小净宽应符合表（2.2）
表2.2 安全出口、疏散楼梯和疏散走道的最小净宽 单位：（m）
工程名称
安全出口和疏散楼梯净宽
双面布置房间疏散走道净宽
商场、公共娱乐场所、健身体育场
1.40
1.60
=
综合《人民防空工程设计防火规范》考虑，单位防火分区设置2个进出口，每个进出口5.5m，4个防火分区共设置8个进出口。1、2号出入口与3、4号出入口相距90m.
1.4.2 营业部分的设计
本设计为地下人防商业街，人员的流动性比较大，考虑到人防商业街的特殊使用功能，所以商铺的布置应保证充分利用空间，简捷流畅，便于消费者购物，同时也应满足在发生火灾等紧急情况时便于疏散。所以本设计采用中间步道型，两侧为商业用房
1.4.3 管理用房设计
本设计的管理用房包括办公、财务、库房及卫生间、水暖电设备用房等必要设施，其设计应满足使用功能要求。另外，人防商业街的管理用房设计应考虑平战结合转换功能，与防护用房的设计相结合，平时作为管理用房，战时作为防护用房。
1.4.4 设备用房设计
地下街的设备用房布置受到众多条件的制约,柱网大小,剪力墙、出入位置、运输通道、净高等等。设备用房布置的是否合理,是一个各专业配合的集合体,一般应遵守下列原则:
（1） 根据规划要点要求考虑进线、出线与市政管网接口,宜集中布置，避开人防
区出线;
（2） 设备进出的运输通道;当利用坡道作运输通道时,注意净高的要求; 规范规
定放在地下一层的用房,应该遵守。
1.4.5 卫生用房设计
卫生间应均布设在地下街内部，且与水暖电设备用房相邻布置，以便于给排水。
每个防护单元的男女厕所应该分别设置。厕所应设置前室。厕所的设置应按规范。
（1）男女比列：二等人员掩蔽所可按1:1，其他防空地下室按具体情况确定。
（2）大便器（便桶）设置数量：男每40~50人设置一个，女每30~40人设置一个。
（3）水冲厕所小便器数量与男大便器同，若采用小便槽，按每0.5m长相当于一个小便器计。
1.4.6 防护用房设计
防护用房包括防护室、除尘室、滤毒室、扩散室、简易洗消间等，有毒区与无毒区应用密闭门隔开，其中除尘室、滤毒室、扩散室等应设置在进风机房上风向。
1.4.7 水平通道设计
水平通道以走道式为主，以便于购物和发生紧急情况时人员的快速疏散。
1.4.8 竖向交通设计
本设计沿地下街每隔80米设置两处相对的出入口，可做地面的过街通道使用。
1.5 建筑防水、防潮、排水设计
做好防水、防潮、排水也是很主要的一个方面，根据本工程的实际情况，应采取以下排水措施：
（1）做好地面的排水，防止积水；
（2）地下主体结构侧墙防潮施工完毕后应立即进行回填；
（3）将水排入暗沟，集中到污水池后将水排入城市排水系统。
1.6 本章小结
地下商业街的建筑设计包括平面柱网的确定、建筑方案的选择、建筑平面设计包括出入口设计、管理用房、设备用房设计、建筑的防护、建筑通风、建筑消防的设计等，为以后的地下街的总体规划和布置提供依据。

第2章 结构设计

2.1荷载计算
2.1.1核爆动荷载
在结构计算中，核武器爆炸地面空气冲击波超压波形，可取在最大压力处按切线或按等冲量简化的无升压时间的三角形(如图3-1)。防空地下室结构设计采用的地面空气冲击波最大超压(简称地面超压)△Pm，应按国家现行有关规定取值

图3.1核爆炸冲击波压力作用曲线
图中符号含义如下：
——冲击波压力变化曲线（MPa）；
——冲击波峰值压力（ MPa ）；
——按切线简化等效作用时间（s）；
——按等冲量简化等效正压作用时间（s）；
——冲击波最大负压（ MPa ）；
——压缩区冲击波正压作用时间（s）；
——稀疏区冲击波负压作用时间（s）。
2.1.2 顶板计算
根据《人民防空地下室规范》，防空地下室结构顶板的核武器爆炸动荷载最大压力及升压时间可按下列公式确定：
在顶板计算中假如不考虑上部建筑影响的防空地下室的荷载计算：
（3.1）
式中：——防空地下室结构顶板的核武器爆炸动荷载最大压力（）;
K——顶板核武器爆炸动荷载综合反射系数;
——核武器爆炸途中压缩波的最大压力值（）;
h——顶板的覆土厚度,取h=3m;
——土的起始压缩波速（m/s）；
——波速比。
（1）土中结构顶板的不利覆土厚度（）的确定：
表3.1 图中结构不利覆土厚度
（m）
7.0
7.5
8.0
8.5
（m）
3.2
3.4
3.6
3.8
注：为顶板净跨，双向板取短边净跨：对多跨结构，取最大短边净跨。
因为,顶板净跨=8.0m,所以,查上表3.1得=3.6m（不利覆土厚度）
（2）顶板核武器爆炸动荷载综合反射系数k的确定：
因为<，所以值可按现行内插法确定：=0.5，=1.0;==3.6,=1.14 得 K=1.40
（3）土的起始压缩波速的确定：
因为土的类别是粉土，所以应在200-300之间，取=250.
（4）波速比的确定：
因为土的类别是粉土，所以应在2.0-2.5之间，取=2.5
所以，由得，土的峰值压力波速100.
（5）地面空气冲击波冲凉简化的等效时间的确定 :
因为，该地下工程防护级别为6级，查表得: 1.04s .
（6）应变恢复比的确定：
因为土的类别是粉土，所以查表得=0.2.
所以,由公式得，核武器爆炸土中压缩波的最大压力：
;
其中，
所以防空地下室结构顶板的核武器爆炸动荷载最大压力:

2.1.3 侧墙的计算
（1）土的测压系数的确定：
因为土的类别是粉土，所以查表取=0.3.
（2）结构外墙中点到室外地面深度h=.
所以
所以，土中结构外墙上的水平均布核武器爆炸最大压力：
.
2.1.4 底板的计算
底压系数的确定：当位于地下水以上时取0.7-0.8;当位于地下水以下时取0.8-1.0. 取=0.8.
所以，结构底板上核武器爆炸动荷载最大压力：

2.1.5 结构构件的动力系数的确定
（1） 当核武器爆炸荷载的波形简化为有升压的平台形时，根据结构构件自振圆频率，升压时间（这里用代替）及允许延性比按下表确定。
表3.2 动力系数

动力系数
1.0
1.2
1.5
2.0
15
1.13
1.05
1.05
1.05
20
1.10
1.05
1.05
1.05

表3.3钢筋混凝土结构构件的允许延性比（）值
结构构件使用要求

动荷载类别
受力状态
受弯
大偏心受压
小偏心受压
轴心受压
密闭，防水要求高
核武器暴动荷载
1.0
1.0
1.0
1.0
常规武器暴炸荷载
2.0
1.5
1.2
1.0
密闭，防水要求一般
核武器爆炸荷载
3.0
2.0
1.5
1.2
常规武器爆炸荷载
4.0
3.0
1.5
1.2
所以查3.3表得，=1.0.
（2）双向板挠曲变形自振圆频率的确定：
因为，板的计算跨度a=4.5m,b=7.5m. 所以
所以，双向板挠曲变形自振圆频率，

其中，板的抗弯刚度；其中板厚d=0.5m；=0.6；c30砼的；泊松比为HRB335，取0.3；梁的单位长度质量 ；经由查表可知取25.99。
所以，按线性内插得：.
(3) 在核武器爆炸动荷载作用下，顶板、外墙、底板的均布等效静荷载标准值，可分别按下列公式计算确定：
（3.2）
（3.3）
（3.4）式中：，，——分别为作用在顶板，外墙及底板的均布等效静荷载标准值；
，，——分别为作用在顶板，外墙及底板的动荷载最大压力（）；
，，——分别为顶板，外墙和底板的动力系数。
所以，得

2.2内力计算
(1)内力计算图为图3.4

3.4内力计算图简图

(2) 内力计算的静定结构为图3.5
图3.5静定结构计算简图

(3) 内力计算的图为图3.6

图3.6弯矩图

(4)内力计算的图为图3.7
图3.7弯矩图

代入力法方程： 所以得弯矩图为图3.9内力图3.10
3.9弯矩图

3.10 剪力图

又因为，所以，初步判断顶板为大偏心受压构件。

2.3 本章小结
本设计的地下部分结构在核武器和常规武器爆炸冲击波作用下，计算出荷载组合值、内力值和弯矩值。考虑作用的静、活荷载同时存在，爆炸冲击作用下的瞬时动荷载进行荷载计算，再根据荷载情况采用结构力学方法进行各截面的内力计算，以及根据概率的极限状态法进行配筋计算，选出合适的钢筋进行配筋设计。

第3章 出入口楼梯设计

踏步尺寸采用150×300，设有三个楼梯段，两个休息平台，每个楼梯段16个踏步，路面处设置300 下沉平台。
梯段水平投影长
总高度0.15×16×3=7.2m，每个楼梯段高度为2.4。
踏步面层为20厚水泥砂浆抹灰，底面为20厚混合砂浆抹灰，金属栏杆重0.1，楼梯活荷载标准值qk=2.5。
混凝土为C30（fc=14.3，ft=1.43），钢筋为HPB300（fy=210）。
楼梯结构的平面图如图4.1所示，剖面图如图4.2所示。

图4.1 楼梯结构的平面图

图4.2 楼梯结构的剖面图
3.1 梯段板计算
估算板厚，取h=130。取1宽作为计算单元
3.1.1 荷载计算
恒载 KN/m
梯段板自重 =6.13
踏步抹灰重 =0.60
板底抹灰重 =0.38
金属栏杆重 =0.06
标准值 gk =6.55
设计值 g=1.2×6.55=7.86
活荷载 设计值 q=1.4×2.50=3.50
合计 g+q=12.06
3.1.2 内力计算
水平投影计算跨度的确定：
l0=ln+b=3.5+0.3=3.8
跨中最大弯矩的确定：

3.1.3 截面计算
截面有效高度.
所以αs===0.118
查《混凝土结构设计规范》（GB 50010.2002），得 γs=0.74
所以由As=
查表取5C25@200
3.2 平台梁计算
计算跨度的计算：
l0=1.05ln=1.05×3.36=3.53＜ln+a=3.36+0.24=3.60
估算截面尺寸：
h==294
取b×h=200×400
3.2.1 荷载计算
梯段板传来
平台板传来
平台梁自重
平台梁侧墙抹灰
合计g+q=30.93
3.2.2 内力计算
跨中最大弯矩的确定：

支座最大剪力的确定：

3.2.3 截面计算
(1)受弯承载力计算
按照T形截面计算，受压翼缘计算宽度取下列较小值:
==588
===900
所以，取=588mm，h0=h.as=400.35=365.

所以，属于第一类T形截面。
所以，αs===0.058
查《混凝土结构设计规范》（GB 50010.2002），得 γs=0.74
所以由As===605
查表取4A14@200
(2)受剪承载力计算：
因为0.25 所以截面尺寸满足要求。
又因为N=56.2
仅需按构造要求配置箍筋，查表选用双肢5A8@180。
3.3 本章小结
由于本设计为地下人防商业街，所有出入口均设有楼梯，楼梯的外墙部分与地下街的外墙设计相同。本楼梯为现浇板式楼梯，楼梯的外形和几何尺寸均按照地下街的要求所确定，所有结构计算按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）计算得出。

17

结 论

本设计为光复街地下商业街设计。该商业街全长400米，横向宽24米。本次设计的主要内容包括：工程地质评价、地下商业街规划设计、地下商业街建筑方案选型、地下商业街结构方案选型、地下商业街结构设计包括：荷载汇集；内力计算；配筋计算、通风照明设计等。以上所述设计结论如下：
（1） 地下商业街位于华山路的黄金地段，工程地质条件良好适于修建商业街；
（2） 地下商业街选择道路交叉口型地下街；平面组合选择步道式组合；出入口选择平卧开敞式；
（3） 地下商业街的平面柱网选择7.5×8.0的柱网；
（4） 地下街的荷载组合为顶板和底板荷载为96.31和148.30,侧墙荷载73.06；
（5） 地下街商业街的内力计算为边跨跨中弯矩为612.43，支座弯矩分别为864.5和1044.93；中间跨跨中的弯矩为432.5；
（6） 地商业街的通风为机械通风型号YT35G.3.15，其风量为3264，全压为417Pa，转速1450r.p.m，电机功率1.5kW；照明为采用T5 28W超节能荧光灯。
经验算，该设计符合《人民防空地下室设计规范》的设计要求，方案合理可行，能够作为参加竞标和指导具体施工的备选方案之一。

参考文献

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