地下工程課程設計計算書(已修改)

　

【正文】 地下 工程課程設計 計算書 姓 名： *** 班 級：土木 ****班 學 號： ******** 指導教師： *** 完成日期： 2020 年 7 月 15 日 地下 工程課程設計計算書 目 錄 第 1 章 設計任務 …………………………………………………………………… 01 第 2 章 地 下結構設計 ……… …………………… …… …………………………… 02 荷載計算…… ……………… ………………… …………… ……………………………… 02 結構內力分析…………………………………… … …………… ………………… ……… 02 結構模型的建立 ………… …………………………… ……… ……………………… 02 添加荷載…… …………………………………………… ……… …………………… 04 內力分析……… … ………………………………………… ……… ………………… 07 結構配筋……………… ………………………………………… ……… ………………… 09 頂板配筋 ……………………………………………………… …… ………………… 09 底板配筋………………………… ………………………………… … ………… …… 09 側墻配筋………………………… ………………………………… … ……………… 11 結構裂縫驗算………… ………………………………………… ……… ………………… 12 標準組合下結構內力 …………………………………………… …… ……………… 12 頂板裂縫驗算……… …………………………………………… …… ……………… 13 底板裂縫驗算……… …………………………………………… …… ……………… 14 側墻裂縫驗算……… …………………………………………… …… …… ………… 15 致 謝……………… ……… …………………… …… …………………………… 16 地下 工程課程設計計算書 第 1 章： 設計任務 基本資料： 地層的 密度 s= 103kg/m3， 地層 內摩角 20度，粘聚力 22Kpa， 基床系數 25MN/m3，頂板 厚 435mm， 側墻 厚 435mm，底板 厚 435mm， 結構混凝土 泊構比 =， 混凝土的密度c= 103kg/m3。 計算混凝土 彈模 E= 1010N/m2情況下圖所示 矩形柜架結構內力（軸力 、 彎矩 、剪力 ） ，以表和圖的形 式給出單元計算結果。 地面考慮 18kpa 的行人荷載。計算結構的配筋量，并進行裂縫檢算，結構縱向按 1m考慮。結構頂板和底板按純彎構件配筋，側墻按偏心受壓構件配筋。 恒載的分項系數按 ，活荷載的分項系數按 取值。 7m 7m 5m 18kpa 地下 工程課程設計計算書 第 2 章： 地下結構設計 荷載計算 （ 1）恒 荷 載 結構土層無地下水，故僅考慮土壓力與自重的作用。 ① 頂板土壓力 頂板土壓力為均布荷載，計算如下： 311 10 1 5 10 gz k Pa?? ? ? ? ? ? ② 側墻土壓力 側墻土壓力為主動土壓力，主動土壓力系數 ： 22 20ta n 4 5 ta n 4 5 0 . 4 9 022aK ? ????? ? ? ? ??????? ?? 頂板處側向土壓力： 21 2 1 0 7 .9 0 .4 9 0 2 2 2 0 .4 9 0 2 2 .0 2 2aap p K c K k P a? ? ? ? ? ? ? ? 底板處側向土壓力： ? ?3 1 2 2s a ap p g z K c K?? ? ? ? ?31 0 7 .9 2 .2 1 0 9 .8 1 1 2 0 .4 9 0 2 2 2 0 .4 9 0 9 5 .9 7 3 k P a? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ③ 自重 結構的自重在 MIDAS 軟件分析中 自重 系 數 Z=— 1 來考慮，此處不再贅述。 （ 2）活荷載 結構承受的活荷載為 18kPa 的均布行人荷載。 僅考慮其對頂板的壓力作用： 4 18p kPa? 結構內力分析 結構內力分析借助 MIDAS 軟件， 具體步驟如下： 結構模型的建立 結構類型應選則為 XZ 平面，單位： kN， m。 （ 1）建立節點 依據設計資料可知該地下結構為邊長 7m 的正方形，則依次選擇 四個節點坐標依次為：（ 0， 0， 0）、（ 0， 0， 7）、（ 7， 0， 7）、（ 7， 0， 0）。 （如圖 21） 地下 工程課程設計計算書 （ 2）建立單元 將 14 號 節點依次 連結形成 14 號單元。 （ 3）定義材料和截面特性 結構材料按設計資料要求采用 C30 混凝土。地下結構沿縱向取 1m計算，則定義截面為H B= 1m。（如圖 21） 圖 21 定義截面 （ 4）分割單元 將每個單元 等間距 分割成二十份， 每個子單元長度為 。 （ 5）添加邊界條件 根據工程實際情況， 添加邊界條件為 面彈性支承，并定義面彈性支承為只受 壓 （如圖22） 。 其中需要注意 面彈性支承的方向。 圖 22 添加面彈性支承 地下 工程課程設計計算書 添加荷載 （ 1） 定義荷載工況 荷載工況共有 3 種：自重、土壓力、行人荷載 。 圖 23 靜力荷載工況 （ 2）自重 在 荷載中選擇自重，并將自重系數 Z 定義為 1。（圖 24） 圖 24 自重 （ 3） 土壓力 在荷載中選擇梁單元荷載（連續），并選擇荷載工況名稱為土壓力。 頂板均布壓力 1 kPa? 地下 工程課程設計計算書 圖 25 頂板土壓力 側墻土壓力： 2 kPa? ， 3 kPa? 圖 26 頂板土壓力 土壓力最終加載情況如圖 27 所示： 圖 27 土壓力加載情況 地下 工程課程設計計算書 （ 4） 行人荷載 同理，添加行人荷載 4 18p kPa? ，加載結果如圖 28 所示 ： 圖 28 行人荷載加載情況 （ 5）定義荷載組合 定義基本組合： 恒載 +活載，用于結構的配筋設計 ； 定義標準組合： 恒載 +活載，用于結構 裂縫的檢算 。 圖 29 荷載基本組合 地下 工程課程設計計算書 圖 210 荷載標準組合 內力分析 運行軟件得到 荷載基本組合情況下結構的軸力、彎矩及建立圖分別如下 （標準組合在驗算裂縫時給出） ： 圖 211 軸力圖（基本組合） 地下 工程課程設計計算書 圖 212 彎矩圖（基本組合） 圖 213 剪力圖（基本組合） 地下 工程課程設計計算書 結構配筋 頂板 配筋 頂板截面 H B= 1m，鋼筋選用 HRB335 級筋， 39。2300 /yyf f N m m?? ，環境類別 定為一類。保護層厚度選用 40mm。 頂板按照 純彎構件配筋。 由 MIDAS 軟件分析可知，頂板單元 m ax kN m??， m in kN m? ? ? 按正彎矩配置下部縱筋 ： 0 4 3 5 4 0 3 9 5sh h a m m? ? ? ? ? 6m a x2210 5 0 8 . 2 5 1 0 0 . 2 2 71 . 0 1 4 . 3 1 0 0 0 3 9 5s cM f b h? ? ?? ? ?? ? ? 1 1 2 1 1 2 0 .2 4 0 0 .2 6 2 0 .5 5 0sb? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 . 5 1 1 2 0 . 5 1 1 2 0 . 2 4 0 0 . 8 6 9ss??? ? ? ? ? ? ? ? ? 6 2m a x05 0 8 . 2 5 1 0 4 9 3 6 . 03 0 0 0 . 8 6 0 3 9 5sysMA m mfh? ?? ? ??? 選用 22 18， mm? 配筋 率m i n 005 5 9 8 . 3 1 . 4 3 4 3 51 . 4 5 % 0 . 4 5 0 . 4 5 0 . 2 4 %1 0 0 0 3 8 5 3 0 0 3 8 5tyfhhh f h??? ? ? ? ? ? ? ? ?? 且04350 . 2 % 0 . 2 % 0 . 2 2 %385hh? ? ? ? ? ? 按負彎矩配置上部縱筋： 39。39。0 4 3 5 4 0 3 9 5sh h a m m? ? ? ? ? ? ? ? ?39。1 0 m in5 5 9 8 .3 3 0 0 3 9 5 5 0 5 1 1 .4 8 5 6 2 .6 3u s y sM A f h a k N m M k N m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 上部縱筋與 下部縱筋配筋相同，選用 22 18， 39。 mm? 配筋率驗算同上。 底板配筋 由 MIDAS 軟件分析可知，底板單元 m a x kN m??， m in kN m? ? ?。底板按照純彎構件配筋。 地下 工程課程設計計算書 按負彎矩配置 上部縱筋： 39。39。0 4 3 5 4 0 3 9 5sh h a m m? ? ? ? ? 6m i n39。 2 210 4 2 6 . 5 0 1 0 0 . 1 9 11 . 0 1 4 . 3 1 0 0 0 3 9 5s cMf b h? ? ?? ? ?? ? ? 1 1 2 1 1 2 0 .1 9 1 0 .2 1 4 0 .5 5 0sb? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 . 5 1 1 2 0 . 5 1 1 2 0 . 1 9 1 0 . 8 9 2ss??? ? ? ? ? ? ? ? ? 639。2m i n04 2 6 . 5 0 1 0 4 0 3 0 . 63 0 0 0 . 8 8 7 3 8 5sysMA m mfh? ?? ? ??? 選用 18 18， 39。 mm? 配筋 率m i n 004 5 8 0 . 4 1 . 4 3 4 3 51 . 1 9 % 0 . 4 5 0 . 4 5 0 . 2 4 %1 0 0 0 3 8 5 3 0 0 3 8 5tyfhhh f h??? ? ? ? ? ? ? ? ?? 且04350 . 2 % 0 . 2 % 0 . 2 2 %385hh? ? ? ? ? ? 按正彎矩配置下部縱筋： 0 4 3 5 4 0 3 9 5sh h a m m? ? ? ? ? ? ? ? ?39。 39。 39。10 4 5 8 0 .4 3 0 0 3 9 5 5 0 4 7 4 .0 7u s y sM A f h a k N m? ? ? ? ? ? ? ? 2 m a x 1 5 1 2 .9 7 4 7 4 .0 7 3 8 .9 0uuM M M k N m? ? ? ? ? ? 622210 3 8 . 9 0 1 0 0 . 0 1 7 41 . 0 1 4 . 3 1 0 0 0 3 9 5us cMf b h? ? ?? ? ?? ? ? 1 1 2 1 1 2 0 .0 1 7 4 0 .0 1 8 0 .5 5 0sb? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 . 5 1 1 2 0 . 5 1 1 2 0 . 0 1 7 4 0 . 9 9 1ss??? ? ? ? ? ? ? ? ? 下部縱筋 39。 639。2203 8 . 9 0 1 0 3 0 0 4 5 8 0 . 4 4 9