文档介绍：地铁车站主体结构设计
(地下矩形框架结构)
目录
第一章 课程设计任务概述 3
课程设计目的 3
设计规范及参考书 3
课程设计方案 3
课程设计的基本流程 3
第二章 平面结构计算简图及荷载计算 3
3
3
3
第三章 结构内力计算 3
建模与计算 3
本课程设计采用ANSYS进行建模与计算,结构模型如下图: 3
基本组合 3
标准组合 3
第四章 结构(墙、板、柱)配筋计算 3
车站顶板上缘的配筋计算 3
负一层中柱配筋计算 3
顶纵梁上缘的配筋计算 3
顶纵梁上缘裂缝宽度验算 3
课程设计任务概述
初步掌握地铁车站主体结构设计的基本流程;通过课程设计学****熟悉地下工程“荷载—结构”法的有限元计算过程;掌握平面简化模型的计算简图、荷载分类及荷载的组合方式、弹性反力及其如何在计算中体现;通过实际操作,掌握有限元建模、划分单元、施加约束、施加荷载的方法;掌握地下矩形框架结构的内力分布特点,并根据结构内力完成配筋工作。为毕业设计及今后的实际工作做理论和实践上的准备。
1、《地铁设计规范》
2、《建筑结构荷载规范》
3、《混凝土结构设计规范》
4、《地下铁道》(高波主编,西南交通大学出版社)
5、《混凝土结构设计原理》教材
6、计算软件基本使用教程相关的参考书(推荐用ANSYS)
某地铁车站采用明挖法施工,结构为矩形框架结构,结构尺寸参数详见表1-1。车站埋深3m,地下水位距地面3m,中柱截面的横向(即垂直于车站纵向)(如图1-1标注),纵向柱间距8m。为简化计算,围岩为均一土体,土体参数详见表1-2,采用水土分算。路面荷载为,钢筋混凝土重度,中板人群与设备荷载分别取、。荷载组合按表1-3取用,基本组合用于承载能力极限状态设计,标准组合用于正常使用极限状态设计。
纵向(纵梁)计算要求分别计算顶纵梁、中纵梁、底纵梁受力及其配筋。顶纵梁尺寸:1000mm×1800mm(宽×高);中纵梁尺寸:1000mm×1000mm(宽×高);底纵梁尺寸:1000mm×2100mm(宽×高)。
要求用电算软件完成结构内力计算,并根据《混凝土结构设计规范》完成墙、板、梁、柱的配筋。
图 1-1 地铁车站横断面示意图(单位:mm)
本人所做的计算工况是A2,B26,查表可得其地层物理力学参数如表1-1所示,结构尺寸参数如表1-2所示,荷载组合如表1-3所示。
表1-1 地层物理力学参数
重度
弹性反力系数
内摩擦角
内聚力
250
21
-
注:饱和重度统一取“表中重度+3”
表1-2 结构尺寸参数(单位:m)
跨度L
顶板厚h1
中板厚h2
底板厚h3
墙厚T
中柱
7
×
表1-3 荷载组合表
组合工况
永久荷载
可变荷载
基本组合
()
×
标准组合
注:括号中数值为荷载有利时取值。
1、混凝土:墙、板、梁用C30,柱子C40;弹性模量和泊松比查规范。
2、钢筋根据《混凝土结构设计规范》选用。
1、根据提供的尺寸,确定平面计算简图(重点说明中柱如何简化);
2、荷载计算。包括垂直荷载和侧向荷载,采用水土分算;不考虑人防荷载和地震荷载。侧向荷载统一用朗金静止土压力公式。荷载组合本次课程设计只考虑基本组合和标准组合两种工况。
3、有限元建模、施加约束、施加荷载、运行计算以及计算结果的提取。注意土层约束简化为弹簧,满足温克尔假定,且只能受压不能受拉,即弹簧轴力为正时,应撤掉该“弹性链杆”重新计算。另要求计算结果必须包括结构变形、弯矩、轴力、剪力。
4、根据上述计算结果进行结构配筋。先根据基本组合的计算结果进行承载能力极限状态的配筋,然后根据此配筋结果检算正常使用极限状态(内力采用标准组合计算结果)的裂缝宽度是否通过?若通过,则完成配筋;若不通过,则调整配筋量,直至检算通过。
5、完成计算书
平面结构计算简图及荷载计算
地基对结构的弹性反力用弹簧代替,结构纵向长度取1米,采用水土分算,其平面结构计算简图,如图2-1所示。
图2-1
1、顶板垂直荷载:顶板垂直荷载由路面荷载和垂直土压力组成。
路面荷载:
垂直土压力由公式,可得
2、中