淺埋式閉合框架結(jié)構(gòu)設計

1、淺埋式閉合框架結(jié)構(gòu)設計結(jié)構(gòu)計算書班級：土木（隧道）*學號：*姓名：*第一部分，截面設計設S為600mm,則有h1=S+h=600+600=1200(mm),可得h+S/3=800h1=1200,如右圖所示。圖-1截面圖第二部分，內(nèi)力計算1計算彎矩M1.1.結(jié)構(gòu)的計算簡圖和基本結(jié)構(gòu)如下圖。1.2典型方程彈性地基梁上的平面框架的內(nèi)力計算可以采用結(jié)構(gòu)力學中的力法，只是需要將下側(cè)（底板）按彈性地基梁考慮。圖-2計算簡圖和基本結(jié)構(gòu)由圖-1的基本結(jié)構(gòu)可知，此結(jié)構(gòu)是對稱的，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

2、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，按下式計算：ij=ij+bijij=iP+bipij=ij-框架基本結(jié)構(gòu)在單位力的作用下產(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。1.2求ij和iP；圖-5 Mq圖-4 M2圖-3 M1M1=1Ly=3.4(kNm)M2=1(kNm)MP上=1/2q1(LX/2) 2= 79.38 (kNm)MP下=1/2q1(LX/2)+1/2q2Ly2=229.66(kNm)M1=

3、-3.4KNMQ10=0M2=-1 KNMQ20=0MP下-MP上=150.28KN/M根據(jù)結(jié)構(gòu)力學的力法的相關知識可以得到：I=b*h*h*h/12=0.01811=4.85235x10-512=21=2.14074x10-522=2.03704 x10-51P=-0.0033082P=-0.00183611=4.85235x10-512=2.14074x10-521=2.14074x10-522=2.03704 x10-51P=-0.0033082P=-0.0016541.3 求bij和bip=0.368894(1/m)接下來要用彈性地基梁的知識，求的相應的值。對于受x1x2，xp的的情況

4、進行討論。1=chxcosx=0.0527512=chxsinx+shxcosx=2.508043=shxsinx=2.24750624=chxsinx-shxcosx=2.411645 以x1=1時為例說明如何求。圖-6 M1作用時的彈性地基梁因為M=-3.4 KNM ,Q=0 KN可以求出令兩個人未知初始值。然后根據(jù)所有的初始值求出他的M和Q等值。設A到H為下表的相應數(shù)值。A= bk/22 =146969.3846B= bk/43 =199202.7455C=1D=1/2 =1.355403005E= bk/2=54216.12022F= bk/22 =146969.4G=-=-0.368

5、89H=1這可以得到：M=A3y0+B04+CM01+DQ02Q=Ey02+F03+GM04+HQ01這可以得到：0=-1.28174 x10-5y0=8.89132x10-6同理可以得到當x2，xp時的0和y0。見下表y10=8.89132x10-610=1.28174x10-5y20=2.61509x10-620=3.76984x10-6Yp0=0.001488652p0=0.000765b11=2Ly10; b12= b21=210；b22=220 ；b1p=2Lxp0；b2p=；2p0 和11=11+b1112=21=12+b1222=22+b221p=1P+b1p2p=2P+b2p

6、b11=-8.71586E-0511=-3.9x10-5b12 =-2.56349E-0512=-4.23x10-6b21=-2.56349E-0521=-4.2 x10-6b22=-7.53967E-0622=1.283x10-5b1p=0.0063248831P=0.003016883b2p=0.00236482P=0.00052881.4 求X1和X2，又有典型方程：X111+X212+1P=0， X121+X222+2P=0可得，X1=79.0920702X2= -15.3478843彎矩按疊加法按如下公式計算M=M1 X1+M2 X2+MPM左上=15.3478843+79.38=9

7、4.7278843KN/M(外部受拉)M左下=-3.4*79.0920702+15.3478843+229.36=-24.20515438KN/M（內(nèi)部受拉）由對稱性可得M右上=94.7278843KN/M(外部受拉)M右下=-24.20515438KN/M（內(nèi)部受拉）頂部中間疊加彎矩M=q1l2/8=36x4.22/8=79.38KN/M彎矩圖如下彈性地基梁的Q;因為Qx=Ey02x+F03x+GM04x+HQ01x,所以可得Q左=75.6KN Q右=-75.6KN其他位置剪力按照結(jié)構(gòu)力學截面法結(jié)點法求出結(jié)構(gòu)頂部Q左上=75.6KN Q右上=-75.6KN兩側(cè)結(jié)構(gòu)Q左上=-79.179243

8、56KN Q左下=9.219706653KNQ右上=79.17924356KN Q右下=-9.219706653KN按照疊加法可得如下剪力圖框架的軸力N;對于上側(cè)N=q2Ly,對于兩側(cè)N=1/2q2Lx對于地基N= q2Ly;則有N上側(cè)=26*3.4=88.4KNN兩側(cè)=26*4.2/2=54.6KNN地基=26*3.4=88.4KN得軸力圖如下根據(jù)公式Mi=Mp-Qp*b/2 求出設計彎矩和設計軸力第三部分，配筋設計一、偏心受壓構(gòu)件頂梁配筋計算（一）、基本信息 執(zhí)行規(guī)范: 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 (GB 50010-2010) （二）、設計要求 結(jié)構(gòu)安全等級:二級； 重要性系數(shù):o=1.0 混凝

9、土強度等級:C30 鋼筋等級:HRB335 一端彎矩設計值:M1=72.05(KN-m) 另一端彎矩設計值:M2=72.05(KN-m) 軸向壓力設計值:N=88.4(KN-m) 矩形截面寬度:b=1000(mm) 矩形截面高度:h=600(mm) 受壓As保護層厚度a:a=50(mm) 受拉As保護層厚度a:a=50(mm) 構(gòu)件計算長度l0: l0=1000(mm) （三）、設計參數(shù) 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 (GB 50010-2010) 混凝土C30軸心抗壓強度設計值:fc=14.3 (N/mm2) 混凝土C30軸心抗拉強度設計值:ft=1.43 (N/mm2) 受壓鋼筋HRB335抗壓

10、強度設計值:fy=300 (N/mm2)（四）、計算過程 (1) 判斷是否需要考慮軸向力在彎矩方向二階效應對截面偏心距的影響。 1) 判斷兩端彎矩的比值 M1/M2=72.05/72.05=1.000 0.9 2) 構(gòu)件長細比 lc/i=1000/1000/(2 X 1.732)=3.464 34-12X(M1/M2)=22.000 3) 柱的軸壓比 N/fcA=N * 1000 / (fc * b * h)=0.010 h/30=20.000mm 取 ea=20mm 2) 求構(gòu)件端截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù) Cm Cm=1.000 0.7 3) 求截面曲率休整系數(shù) c c=48.529 1.0 取

11、c=1.0 4) 求截面彎矩增大系數(shù) ns ns=1.001 5) 計算調(diào)整后的的彎矩值 M M=72.15 KN.m (3) 判斷大小偏心受壓 初始偏心距 ei= e0 + ea = M / N + ea=836.192mm 相對受壓區(qū)高度 ： = N / (0fcbh0) =0.011 相對界限受壓區(qū)高度b： b= 0.550 因 = b 經(jīng)判斷此構(gòu)件為大偏心受壓構(gòu)件 e= 587.37 (4) 求截面配筋面積As=As 截面配筋面積As=As= 346.16 二、偏心受壓構(gòu)件側(cè)墻配筋計算（一）、基本信息 執(zhí)行規(guī)范: 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 (GB 50010-2010) （二）、設計要求 結(jié)

12、構(gòu)安全等級:二級； 重要性系數(shù):o=1.0 混凝土強度等級:C30 鋼筋等級:HRB335 一端彎矩設計值:M1=13.086(KN-m) 另一端彎矩設計值:M2=73.112(KN-m) 軸向壓力設計值:N=54.6(KN-m) 矩形截面寬度:b=1000(mm) 矩形截面高度:h=600(mm) 受壓As保護層厚度a:a=50(mm) 受拉As保護層厚度a:a=50(mm) 構(gòu)件計算長度l0: l0=1000(mm) （三）、設計參數(shù) 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 (GB 50010-2010) 混凝土C30軸心抗壓強度設計值:fc=14.3 (N/mm2) 混凝土C30軸心抗拉強度設計值:ft

13、=1.43 (N/mm2) 受壓鋼筋HRB335抗壓強度設計值:fy=300 (N/mm2)（四）、計算過程 (1) 判斷是否需要考慮軸向力在彎矩方向二階效應對截面偏心距的影響。 1) 判斷兩端彎矩的比值 M1/M2=13.086/73.112=0.179 0.9 2) 構(gòu)件長細比 lc/i=1000/1000/(2 X 1.732)=3.464 34-12X(M1/M2)=31.852 3) 柱的軸壓比 N/fcA=N * 1000 / (fc * b * h)=0.006 h/30=20.000mm 取 ea=20mm 2) 求構(gòu)件端截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù) Cm Cm=0.754 0.7 3)

14、 求截面曲率休整系數(shù) c c=78.571 1.0 取 c=1.0 4) 求截面彎矩增大系數(shù) ns ns=1.001 5) 計算調(diào)整后的的彎矩值 M M=55.15 KN.m (3) 判斷大小偏心受壓 初始偏心距 ei= e0 + ea = M / N + ea=1030.107mm 相對受壓區(qū)高度 ： = N / (0fcbh0) =0.007 相對界限受壓區(qū)高度b： b= 0.550 因 0.9 2) 構(gòu)件長細比 lc/i=1000/1000/(2 X 1.732)=3.464 34-12X(M1/M2)=22.000 3) 柱的軸壓比 N/fcA=N * 1000 / (fc * b * h)=0.010 h/30=20.000mm 取 ea=20mm 2) 求構(gòu)件端截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù) Cm Cm=1.000 0.7 3) 求截面曲率休整系數(shù) c c=48.529 1.0 取 c=1.0