地下建筑結(jié)構(gòu) 淺埋式矩形地下結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 計(jì)算書

1、 淺埋式閉合框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)資料根據(jù)學(xué)號(hào)位數(shù)為016，選擇的尺寸序號(hào)為（7）即， 選擇荷載序號(hào)為,即。由于設(shè)計(jì)資料中明確了荷載以考慮最不利組合（含恒荷載），故在該荷載值即為設(shè)計(jì)值?？紤]到閉合框架在長(zhǎng)度方向上的尺寸較大，計(jì)算中視其為平面應(yīng)變問題，取1m長(zhǎng)的框架為計(jì)算單元。施工材料的性質(zhì)如表1-1材料明細(xì)表材料名稱等級(jí)抗壓強(qiáng)度（Mpa）抗拉強(qiáng)度（Mpa）彈性模量（Mpa）混凝土C3014.31.433.0*104鋼筋HRB3353003002.0*105HRB3002702702.0*105HRB335作為受力鋼筋，。HRB300作為箍筋。地基彈性壓縮系數(shù)，彈性模量一、截面尺寸確定及內(nèi)力計(jì)算

2、設(shè)S為400mm,則有h1=S+h=400+360=760mm),可得h+S/3760mm,1計(jì)算彎矩M1.1.結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖和基本結(jié)構(gòu)如下圖。圖-2計(jì)算簡(jiǎn)圖和基本結(jié)構(gòu)1.2典型方程彈性地基梁上的平面框架的內(nèi)力計(jì)算可以采用結(jié)構(gòu)力學(xué)中的力法，只是需要將下側(cè)（底板）按彈性地基梁考慮。由圖-1的基本結(jié)構(gòu)可知，此結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，所以就只有X1和X2，即可以得出典型方程為：X111+X212+1P=0X121+X222+2P=0 系數(shù)是指在多余力xi的作用下，沿著xi方向的位移，iP是指在外荷載的作用下沿xi的方向的位移，按下式計(jì)算：ij=ij+bijij=iP+bipij=ij-框架基本結(jié)構(gòu)在單位力的作

3、用下產(chǎn)生的位移（不包括地板）。bij-底板按彈性地基梁在單位力的作用下算出的切口處xi方向的位移；iP-框架基本結(jié)構(gòu)在外荷載的作用下產(chǎn)生的位移；bip-底板按彈性地基梁在外荷載的作用下算出的切口處xi方向的位移。1.3求ij和iP：圖-3 M1圖-4 M2圖-5 M1=1(kN.m)M2=3.3(kN.m)MP上=53.235(kN.m)MP下=260.145(kN.m) (摘自excel文件；) 根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的力法的相關(guān)知識(shí)由圖乘法可以得到： 慣性矩: 設(shè)EI=1，可得各系數(shù)如下：11=23.95822=10.512=21=-10.891p=1706.35412p=-875.7585(摘自e

4、xcel文件)1.4 求bij和bip=接下來要用彈性地基梁的知識(shí)，求的相應(yīng)的值。對(duì)于受x1x2，xp的的情況進(jìn)行討論。處x=l代入公式：1=chxcosx=-1.3272762732=chxsinx+shxcosx=2.0561581073=shxsinx=3.1986003654=chxsinx-shxcosx=4.605376385 以X1=1時(shí)為例說明如何求。圖-6 M1作用時(shí)的彈性地基梁:因?yàn)镸=-3.23KNM ,Q=0 KN可以求出另兩個(gè)未知初始值。然后根據(jù)所有的初始值求出他的M和Q等值。這可以得到：M=A3y0+B04+CM01+DQ02Q=Ey02+F03+GM04+HQ01

5、由軟件可以計(jì)算得到，如下值：0=3.73204E-05y0=-2.37211E-05同理可以得到當(dāng)x2，xp時(shí)的0和y0。又b11=-2×Ly×10; b12= b21=-2×10；b22=-2×20 ；b1p=-2×Lyp0；b2p=-2p0 和11=11+b1112=21=12+b1222=22+b221p=1P+b1p2p=2P+b2p根據(jù)以上公式就可以求出相應(yīng)的值，詳細(xì)的情況見來自excel的表格：b11b12b21b22b1pb2p0.000246-7.464E-0-7.464E-02.262E-00.01628-0.00510111

6、221221P2P3.96E-04-1.43E-04-1.43E-048.82E-052.75E-02-1.06E-021.5 求X1和X2：又由典型方程：X111+X212+1P=0， X121+X222+2P=0可得，X1= -62.889 kNX2=18.110 kN1.6其他： 對(duì)于底板的彈性地基梁，可以得到它的初始值，然后像前面所述的那樣求出它的關(guān)于M和Q的方程。可知：M0=M1 X1+M2 X2+MP下=34.500 kNmQ0= -54.6kN可以推得: y000.00076-2.30E-061.7彈性地基梁的M 對(duì)地基上取若干個(gè)點(diǎn)，來計(jì)算它們的1 2 4 3，為接下來的彎矩的計(jì)

7、算做好準(zhǔn)備，另外這些數(shù)據(jù)在計(jì)算剪力時(shí)也是需要的。所以是比較的重要，如果他們都計(jì)算錯(cuò)了，那么，其他的也就不會(huì)正確，具體的數(shù)據(jù)見來自excel得下表：地基x取值Lx1x2x3x4x0010000.390.1950.9997590170.3899812030.0380243890.0049432160.780.390.9961444770.7793985240.1520609040.0395416441.170.5850.9804857841.1654331080.34177970.1333933191.560.780.9383626031.5407615940.6058985170.3158104

8、671.950.9750.8497093211.8913304870.9410866420.6152484432.341.170.689078022.1941989321.3404405511.0582232622.731.3650.4261757412.4155332641.7915519551.6675542033.121.560.0268227222.5088879322.2742100392.4597797953.511.755-0.5454941182.4139701562.7578118673.4416177193.91.95-1.3272762732.0561581073.198

9、6003654.605376385 然后由M=A3y0+B04+CM01+DQ02地基x取值M(x)034.500355920.3915.497347530.780.9994355421.17-9.1640110051.56-15.173581561.95-17.160868212.34-15.173581562.73-9.1640110053.120.9994355423.5115.497347533.934.500355921.8兩側(cè)和上側(cè)的M. 又Mx=M1 X1+M2 X2+MP下,可以得到以下表格：頂板x取值M（x）0-35.124771880.39-15.960171880.78-

10、1.0543718831.179.5926281171.5615.980828121.9518.110228122.3415.980828122.739.5926281173.12-1.0543718833.51-15.960171883.9-35.12477188 得到彎矩圖如下：圖-7 M圖2求框架的Q：2.1彈性地基梁的Q：因?yàn)镼x=Ey02x+F03x+GM04x+HQ01x,所以可得：地基x取值Q(x)0-54.60.39-42.888781830.78-31.535988381.17-20.663938411.56-10.21209421.9502.3410.21209422.73

11、20.663938413.1231.535988383.5142.888781833.954.62.2其他的Q有結(jié)構(gòu)力學(xué)可解得，如圖所示3. 框架的軸力N;3.1對(duì)于地基 N= q2Ly- X1 則有：地基x取值N(x)070.80.3970.80.7870.81.1770.81.5670.81.9570.82.3470.82.7370.83.1270.83.5170.83.970.83.2對(duì)于上側(cè)，兩側(cè)由結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算二、截面配筋計(jì)算在此我們給出上述計(jì)算過程得到的彎矩圖、軸力圖如下分析彎矩、軸力圖我們可以發(fā)現(xiàn)最大軸力出現(xiàn)在上部結(jié)構(gòu)頂板出為62.9kN,若采取對(duì)稱配筋可以計(jì)算出此時(shí)偏心構(gòu)件的，故

12、整個(gè)閉合框架均可按大偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行配筋計(jì)算。在混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)中對(duì)于大偏心受壓構(gòu)件，在軸力相同的情況下彎矩越大越危險(xiǎn)，在彎矩相同的情況下軸力越小越危險(xiǎn)。在此原則的指導(dǎo)下我們比較上部結(jié)構(gòu)各截面的彎矩、軸力值，發(fā)現(xiàn)側(cè)墻底部的截面對(duì)整個(gè)上部結(jié)構(gòu)起控制作用，故只需要計(jì)算此處截面的配筋情況，這樣的做法只是在確保安全的前提下簡(jiǎn)化了計(jì)算。1、側(cè)墻底部截面的配筋計(jì)算已知：彎矩，軸力；截面性質(zhì)（，）；材料性質(zhì)（，）求（對(duì)稱配筋）解： ，可以確定此構(gòu)件為大偏心受壓構(gòu)件，且，取。再，故初始偏心距考慮彎矩增大系數(shù)的影響，對(duì)受壓區(qū)鋼筋取矩可求得。故按構(gòu)造要求配筋即，選配鋼筋712200，實(shí)際鋼筋面積791mm22、底板

13、的配筋計(jì)算考慮到底板的的軸力較小，為簡(jiǎn)化計(jì)算忽略軸力的作用，將底板作為受彎構(gòu)件計(jì)算，這做是在確保安全的前提下簡(jiǎn)化計(jì)算。已知：彎矩；截面性質(zhì)（，）；材料性質(zhì)（，）求（對(duì)稱配筋）解：由于采用對(duì)稱配筋，受壓區(qū)的鋼筋肯定不能屈服，故用下式計(jì)算驗(yàn)算滿足最小配筋率要求，選配912100，實(shí)際鋼筋面積1017mm23、折角處箍筋的計(jì)算根據(jù)GB50010-2010的構(gòu)造要求，折角出的箍筋應(yīng)能承受未在受壓區(qū)錨固的縱向受力鋼筋的合力，且在任何情況下不得小于全部縱向受力鋼筋合力的0.35倍。由箍筋承受的縱向受拉鋼筋的合力按下列公式計(jì)算未在受壓區(qū)錨固的縱向受拉鋼筋的合力全部縱向受力鋼筋合力的0.35倍故取，配筋范圍。選配 8,n=6。4、分布鋼筋按照構(gòu)造要求分布鋼筋的配筋面積不小于受力昂金面積的15%，且配筋率不