钢筋混凝土结构课程设计范例

发布 2022-10-04 01:22:28 阅读 1050

(1) 《武汉市轨道交通6号线一期工程设计单项设计第二标段承包合同》

2) 《武汉轨道交通六号线一期工程初步设计技术要求》

3) 《武汉市轨道交通六号线一期可行性研究报告》(全一册)(北京城建设计研究总院有限责任公司,中交第二公路勘察设计研究院)

4) 《武汉市轨道交通6号线一期工程第ⅰ标段初步勘察工程地质程勘察报告》2024年07月(中间成果)

5) 《武汉市轨道交通六号线一期工程初步设计文件编制统一规定》

6) 武汉市轨道交通6号线一期工程设计总体部下发《6号线一期工程初步设计线路第03版》2024年9月21号。

7) 业主单位所提供的线路及地形、地下管线电子文件。

8) 武汉市轨道交通6号线一期工程业主及设计总体提供的其它相关工作联系单、会议纪要等。

9) 《地铁设计规范》(gb50157-2003)

10) 《地下铁道工程施工及验收规范》(gb50299-1999(2024年版))

11) 《建筑结构荷载规范》(gb5009-2001(2024年版))

12) 《混凝土结构设计规范》(gb50010-2010)

13) 《混凝土结构工程施工质量验收规范》(gb50204-2002)(2011版)

其他现行国家、当地、行业有关设计规范与规程。

本次毕业设计范围为6号线一期工程江城大道站标准断面结构设计及顶纵梁、中纵梁、底纵梁设计。

14) 地下结构中的主体结构及其相连的重要构件的设计使用年限为100年。相应结构可靠度理论的设计基准期均采用50年。地下结构的桩墙式围护结构及初期支护在施工阶段按临时构件进行设计,在使用阶段可在刚度折减的基础上考虑其与永久结构共同受力。

15) 地下铁道结构中主要构件的安全等级为一级,在按荷载效应基本组合进行使用阶段承载能力计算时,相应的结构构件重要性系数取1.1,进行施工阶段计算时,构件的重要性系数取1.0。

其它构件取1.0。

16) 结构构件在永久荷载和基本荷载组合作用下,应按荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用的影响进行结构构件裂缝验算。裂缝控制等级按**考虑,迎土面及地表附近干湿交替环境应不大于0.2mm,非迎土面及内部混凝土构件的裂缝宽度均应不大于0.

3mm,钢筋混凝土管片内外侧的裂缝宽度应不大于0.2mm。当计及**、人防或其他偶然荷载作用时,可不验算结构的裂缝宽度。

17) 结构设计应按最不利情况进行抗浮稳定性验算,在进行抗浮稳定验算时,各荷载分项系数均取1.0。在不考虑侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于1.

05;当计及侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮不能满足要求时,应采取相应的工程措施,如压重、顶部压梁或底部抗拔桩等,但不宜采用消浮措施。

拟定车站主体结构相关构件的断面尺寸及工程材料如下表所示:

表4-1主体结构尺寸及工程材料表。

18) 荷载种类。

荷载种类有永久荷载、可变荷载、偶然荷载。结构荷载分类见表4-2。

表4-2 地下结构荷载分类表。

19) 永久荷载。

1) 结构自重:按实际重量计算,其中钢筋混凝土自重按25kn/m3,素混凝土按22kn/m3。

2) 覆土重:粘性土中的竖向地层压力按全覆土压力计算。

3) 结构上部和受影响范围内的设施及建筑物压力:在计算结构上部和受影响范围内的设施及建筑物压力时,对已有或已经批准待建的建筑物压力在结构设计中均应考虑。设计中还应包括施工工序、荷载变化、建筑物监控量测等内容。

4) 水土侧压力:施工阶段按朗肯公式计算其主动侧土压力,各土层均按水土合算。使用阶段按静止侧土压力计算,水土分算。取地面为计算水位标高。

5) 水浮力:明挖车站应根据施工阶段和使用阶段可能发生的地下水位的最不利情况,计算水压力和浮力的大小。取地面为计算水位标高。

6) 设备荷载:设备区一般可按8kpa进行设计,但对重型设备(超过8kpa的设备)需依据设备的实际重量、动力影响、安装运输途径等确定其大小与范围,进行结构计算。

7) 混凝土收缩作用:根据《铁路隧道设计规范》及《铁路桥涵设计规范》的规定,地下结构混凝土收缩的影响可假定用降低温度的方法来计算。对于整体浇筑的钢筋混凝土结构相当于降低温度15℃:

对于分段浇注的混凝土或钢筋混凝土结构相当于降低温度10℃。

20) 可变荷载。

8) 施工荷载:考虑施工时可能情况的组合。

9) 人群荷载:站台、站厅、楼梯、车站管理人员用房等部位的人群荷载按4kpa的活荷载标准值计。

10) 路面活载:地面超载按20kpa计,并考虑扩散后作用在车站结构上。

11) 列车荷载:地下站地铁列车荷载应根据所采用的车辆轴重、排列和制动力计算,并考虑通过的重型设备车辆进行验算。

12) 温度作用力:可根据武汉地区温度情况及施工条件 ,分别按使用阶段温度变化范围及施工期间混凝土内部峰值温度考虑。

21) 偶然荷载。

13) **荷载:**基本设防烈度为6度,地下车站抗震等级为**。

14) 人防荷载:车站人防按6级抗力等级设防。

22) 荷载组合。

本车站地下结构按正常使用阶段,进行强度、刚度和稳定性计算。根据结构在各阶段可能出现的荷载进行最不利组合,对结构进行承载力极限状态和正常使用极限状态验算,荷载的分项系数及组合系数按《建筑结构荷载规范》取值,取值如表4-3。

表4-3 地铁车站结构计算荷载组合表。

23) 垂直荷载。

15) 顶板荷载:顶板垂直荷载由路面活载和垂直土压力组成,方向竖直向下。

路面均布活载:

垂直土压力:

顶板垂直荷载为:

标准组合:

基本组合:

16) 中板荷载:中板垂直荷载由人群荷载与设备荷载组成,方向竖直向下。

标准组合:

基本组合:

17) 底板荷载:底板垂直荷载即为水浮力,方向竖直向上。

标准组合:

基本组合:

18) 主体结构顶板、中板、底板垂直荷载计算表。

表4-4 主体结构顶板、中板、底板垂直荷载表(单位:)

24) 侧向荷载。取地面为计算水位标高,采用水土合算。

19) 侧向水压力。

顶板处:标准组合:

基本组合:

底板处:标准组合:

基本组合:

20) 侧向土压力。

表4-5 标准断面处从地面至车站底板土层信息表。

设土层至地面的距离为h。

1 当h=2.109 m时,标准组合:

基本组合:

当h=4.8m时,标准组合:

基本组合:

当h=8.9m时,标准组合:

基本组合:

当h=11.4m时,标准组合:

基本组合:

当h=14.899m时,标准组合:

基本组合:

纵梁计算位置考虑荷载最不利位置,取纵梁两侧相邻顶板半跨荷载之和,即纵梁为两个半跨顶板上部荷载及顶板自重之和。

25) 顶纵梁荷载。

顶板自重:顶纵梁自重:

顶板垂直荷载:

标准组合:

基本组合:

顶纵梁承受的荷载:

标准组合。标准组合。

26) 中纵梁荷载。

中板自重:中纵梁自重:

中板垂直荷载:

标准组合:

基本组合:

中纵梁承受的荷载:

标准组合。标准组合。

27) 底纵梁荷载(荷载为正值时表示荷载方向竖直向下,荷载为负值时表示荷载方向竖直向上)

底板自重:底纵梁自重:

底板垂直荷载:

标准组合:

基本组合:

底纵梁承受的荷载:

标准组合。标准组合。

28) 主体结构纵梁荷载计算表。

表4-6主体结构纵梁荷载表(单位:)

地铁车站是通过顶板将竖向荷载和集中荷载转化为线荷载传递给纵梁,通过纵梁再把线荷载转化为集中荷载和弯矩传递给柱,再由柱将荷载传递给底板纵梁,进而转化为底板的面荷载传递给地基,完成竖向荷载的传递。地铁车站一般为长通道结构,其横向尺寸远小于纵向尺寸,在现行的地铁车站设计中一般简化为平面问题求解。目前通常采用两种简化方法:

一种是参照工民建当中无梁楼板的设计方法,即等代框架法;另一种是刚度等效法。

29) 等代框架法。

等代框架法就是取纵向一个柱跨l范围内的各层梁板、侧墙与立柱,组合为平面框架,忽略纵梁的作用,在求出各等代构件的内力后,将等代框架的计算弯矩以板带分配系数进行分配,确定各板带的内力。在配筋计算时,需要将计算得到的板、墙内力值除以柱跨l,换算得到单位长度的板、墙内力值。但是柱子的内力值不能除以l,而应直接用于配筋计算。

30) 刚度等效法。

由于地铁车站的长度远大于其宽度,刚度等效法可作为平面应变问题来考虑,故框架结构沿纵向取一延米进行计算。由于中立柱在纵向的不连续性,将柱按照刚度等效的原则换算为“中隔墙”进行计算。然后以等效的墙厚代替柱来进行平面框架有限元计算,所求的“墙”内力即为中柱的内力,并以此进行配筋及强度检算。

采用此方法求解时,对板、墙直接以计算所得的内力值进行配筋,而对中柱则将中柱的计算内力值乘以柱跨之后再进行计算。本设计采用刚度等效法。

图4-1 采用荷载基本组合时主体结构标准断面计算模型。

图4-2 采用荷载标准组合时主体结构标准断面计算模型。

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