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 14468025 课程名称地下建筑结构课程设计 学 院 工学院 所学专业 土木工程 指导老师 欧光照 一、课题设计和分工要求(一)设计课题课题:浅埋矩形闭合框架结构设计(二)课题分工和要求课题:全部同学完成,每位同学参数不一样。二、目标和要求1、掌握常见各地下结构设计标准和方法,了解基础设计步骤;2、综合利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、工程技术经济基础知识、理论和方法,正确地依据和使用现行技术规范,并能科学地搜集和查阅资料(尤其期望各位同学能够充足利用好网络资源);3、
2、掌握地下建筑结构荷载确实定;矩形闭合框架计算、截面设计、结构要求;附建式地下结构内力计算、荷载组合、截面设计及结构;基坑围护结构内力计算、稳定性验算、变形计算及结构设计;地下连续墙结构施工过程及计算关键点。4、掌握绘制地下结构施工图基础要求、技能和方法;5、要求同学们以课题为关键,即要求团结协作,培养和发扬团体精神,又要求养成独立自主,勤奋学习,培养良好自学能力和正确学习态度。三、应完成设计工作量(一)计算书一份 1、设计资料:任务书、附图及必需设计计算简图; 2、荷载计算、尺寸确实定、内力计算、截面设计及验算、稳定性验算、抗浮验算、基础承载力计算等(依据各课题要求不一样选择计算内容); 3、
3、关键部位配筋注意事项。 4、可能情况下提供多施工方案(两个即可)比较。5、依据施工要求截面尺寸设计。四、设计时间:两周(12月17日至12月28日)五、关键参考资料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,2、地下结构工程,东南大学出版社,龚维明、童小东等编,3、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-),中国建筑工业出版社,6、建筑地基基础设计规范(GB50007-),中国建筑工业出版社,7、中华钢结构论坛(.org)。8、城市桥梁设
4、计荷载标准(CJJ77-98)9、公路桥涵设计通用规范(JTG D60-)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。采取钢筋砼矩形框架,地面活载为4.0KN/m2,恒载为8.0KN/m2。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(从天然地面算起次序编号)天然重度(饱和重度)(kN/m3)弹性模量(kN/m2)内磨擦角()粘聚力(kPa)结构所处位置有没有地下水1粉质粘土18(19.5)-1510无2粘土17.5(19)50001727无3粘土17.5(19)50001727有 天然地面h1h2h3HL123图1 地质剖面及设计断面样
5、式学生分组及参数对应表 指导老师:欧光照 施工方法:地下连续墙 h2=1.5m学号 通道参数土层参数H=5mH=5.5mL=9mL2=9.5mL3=10mL=9mL2=9.5mL3=10mh3=1mh1=2.0m001002003004005006h1=3.2m007008009010011012h3=2mh1=3.0m013014015016017018h1=2.5m019020021022023一、荷载计算.(1)顶板荷载计算1、覆土压力:2、水压力:3、 顶板自重:4、 底面超载:5、 总而言之,(2) 板底荷载计算(3)地基反力计算地下通道结构刚度远大于地基土刚度,故假定地基反力为直线
6、分布。 (4) 侧墙荷载计算依据朗肯主动土压力计算方法,计算土中侧向土压力。而且用土水分算法,计算侧向水压力。1、侧向土压力主动土压力其中ka为主动土压力系数1. 土侧向压力顶板处土侧向压力底板处土侧向压力2、 侧向水压力顶板处水压力底板处水压力总而言之,顶板侧压力为:底板侧压力为二、内力计算(1)弯矩分配法计算内力1、计算简图其计算简图以下;内力计算 弯矩图剪力图轴力图(3) 设计弯矩、剪力、轴力, 考虑到安全原因,在基数按设计弯矩、剪力、轴力,和以后配筋过程中,均根据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,底板和顶板和侧墙和中隔墙现浇在一起。截面刚度相对较大,危险
7、截面通常出现在支座边缘。所以,要计算设计弯矩、剪力和轴力。1、 顶板和侧墙交点 52、 顶板和中隔墙交点;3、 底板和侧墙交点;4、 底板和中隔墙交点;(4) 抗浮验算取1m宽板带,进行验算。所以;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,钢筋保护层厚度通常最少要增大10mm,取保护层厚度40mm,取as55mm。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在内力计算中得到轴力全部远小于控制内力,构件认为是大偏心构件。3、 配筋计算(采取对称配筋)给据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
8、规范第5.3.10条要求。计算偏心受压构件正截面承载力时,对长细比lo/i17.5构件,应考虑构件在弯矩作用平面内挠曲对轴向力偏心距影响,将轴向力对截面重心轴偏心距eo乘以偏心距增大系数n,相关公式以下;其中;(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,钢筋保护层厚度通常最少要增大10mm,取保护层厚度40mm,取as55mm。2、确定小偏心还是大偏心因为由计算简图算出内力为节点处内力,而实际不利截面是侧墙边缘处截面,对应此截面弯矩即为设计弯矩,在之前已经求出。对于C30等级混凝土,HPB335等级钢筋,界限相对受压区高4、 配筋计算(采取对称配筋)给据公路钢筋混凝土及预应力混
9、凝土桥涵设计规范规范第5.3.10条要求。计算偏心受压构件正截面承载力时,对长细比lo/b5构件,应考虑构件在弯矩作用平面内挠曲对轴向力偏心距影响,将轴向力对截面重心轴偏心距eo乘以偏心距增大系数n,相关公式以下:其中:(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,依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条要求:最大剪力为结构全部节点处剪力均满足要求。依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条要求:上式中1.25 为板式受弯构件提升系数.除中隔板底部剪力略大于430KN之外,其它截面均满足要求。但考虑到,配筋采
10、取弯矩分配法。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:依据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第9.1.12条要求,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全部取0.25%四、结构说明(1)混凝土保护层厚度地下结构特点是外侧和土、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,将横向受力钢筋和纵向分布钢筋制成焊网
11、。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)纵向分布钢筋因为考虑混凝土收缩、温差影响、不均匀沉降等原因作用,必需配置一定数量纵向分布钢筋。 纵向分布钢筋配筋率:顶、底板应大于0.15%,对侧墙应大于0.20%。 在本结构设计中,纵向分布钢筋采取: 顶板(一侧):0.50.15%1000600=450mm2,配置12250(AS=452mm2); 底板(一侧):0.50.15%1000600=450mm2,配置12250(AS=452mm2); 侧墙(一侧):0.50.2%1000600=600mm2,配置14250(AS=616mm2); 中隔墙(一侧):0.50.2%1
12、000600=600mm2,配置14250(AS=616mm2)。 (4)纵向和横向分布网片在侧墙和中隔墙中,横向分布网片取12400。在顶板和底板中,纵向分布网片取12400。(5)箍筋断面厚度足够,不用配置箍筋。(6)刚性节点结构框架转角处节点结构应确保整体性,依据此处钢筋部署标准,此点结构说明以下:沿斜托单独配置斜向直线钢筋18250。沿着框架转角处外侧钢筋,其钢筋弯曲半径R=200mm10d=1810=180mm。为避免在转角部分内侧发生拉力时,内侧钢筋和外侧钢筋无联络,是表面混凝土轻易脱落,故在外侧钢筋周围,要加密纵向分布钢筋。故配置514钢筋。(7)锚固长度依据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第9.1.4条要求:对于受压钢筋:la25d=2520=500mm对于受拉钢筋(直端):la30d=3020=600mm对于受拉钢筋(弯钩段):la20d=2520=500mm(8)钢筋截断长度顶板和底板在中隔墙处,横向受力钢筋要加密。其截断长度(从支座边缘起算)取:
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