地铁车站主体结构设计Word格式.docx

1、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。1.2 设计规范及参考书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）1.3 课程设计方案1.3.1方案概述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）尺寸固定为0.8m（如图1-1标注）

2、，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：1000mm1800mm（宽高）；中纵梁尺寸：1000mm（宽底纵梁尺寸：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

3、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17.525021-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70.80.50.750.70.8表1-3 荷载组合表组合工况永久荷载可变荷载基本组合1.35（1.0）1.4标准组合1.0括号中数值为荷载有利时取值。1.3.2主要材料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。1.4 课程设计的基本流程1、根据提供的尺寸，确定平面计算简图（重点说明中柱如

4、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，

5、则调整配筋量，直至检算通过。5、完成计算书第二章 平面结构计算简图及荷载计算2.1平面结构计算简图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2-12.2.荷载计算2.2.1垂直荷载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：q1=20kPa垂直土压力由公式q2=ihi , 可得q2=17.53=52.5kN/m32、中板垂直荷载：中板人群荷载：q3=4kN/m2设备荷载：q4=8kN/m23、底板垂直荷载：底板处水浮力：q5=9.813.51=132.398kN/m22.2.2侧向荷载1、侧向土压力：土的浮重

6、度=sat-w=17.5+3-9.8=10.7kN/m3侧向压力系数=tan245-2=tan245-212=0.472土压力在顶板产生的侧向土压力：e1=0.47252.5=24.78kN/m2土压力在底板产生的侧向土压力：e2=0.47252.5+10.713.51=92.77kN/m2路面荷载在顶板产生的侧向压力e3=0.47220=9.44kN/m2路面荷载在底板产生的侧向压力e4=0.4722、侧向水压力侧墙顶板处的水压力为零。侧墙底板处的水压力：e5=9.82.3荷载组合2.3.1 基本组合q顶板=1.3552.5+1.40.720=90.475kN/m2 q中板=1.358+1.

7、44=14.72kN/m2q底板=1.35132.398=178.737kN/m24、顶板侧向荷载：e顶板=1.3524.78+0+1.49.44=42.704kN/m25、底板侧向荷载：e底板=1.3592.77+132.398+1.49.44=313.228kN/m26、顶纵梁荷载：纵梁计算位置考虑最不利位置，取纵梁两侧相邻顶板半跨荷载之和，即纵梁荷载为两个半跨顶板上的荷载及顶板自重之和。顶板垂直荷载设计值：q顶=（1.3520）7=633.325kN/m顶板自重： q自重=1.35257=189kN/m顶纵梁承受的荷载： q顶总=633.325+189=822.325kN/m7、中纵梁荷

8、载：q中=（1.354）7=103.04kN/m0.57=118.125kN/m q中总=103.04+118.125=221.165kN/m8、底纵梁荷载：q底=1.35132.3987=1251.161kN/mq自重=1.00.757=131.25kN/mq底总=1251.161-131.25=1119.91kN/m2.3.2 标准组合q顶板=1.052.5+1.020=72.5KN/m2q中板=1.08+1.04=12KN/m2q底板=1.0132.398=132.398kN/m2 e顶板=1.024.78+0+1.09.44=34.22KN/m2e底板=1.092.77+132.398

9、+1.09.44=234.608kN/m2q顶=（1.07=507.5kN/m q自重=1.07=140kN/m q顶总=507.5+140=647.5kN/mq中=（1.07=84kN/m7=87.5kN/mq中总=84+87.5=171.5kN/mq底=1.07=926.786kN/mq底总=926.786-131.25=795.54kN/m第三章 结构内力计算3.1 建模与计算图3-1 结构模型图模型中各构件单元截面的尺寸特性如表3-1：表3-1 构件单元截面尺寸表截面面积（bh）/m2惯性矩/m4单元类型材料顶板10.800.04266667Beam3C30中板0.01041667底板

10、0.03515625侧墙0.028583330.02986667C40弹簧Link10土3.2 基本组合3.2.1 横断面变形图结构横断面变形图如图3-2。图3-2 基本组合横断面变形图3.2.2 横断面轴力图结构横断面轴力图如图3-3。图3-3 基本组合横断面轴力图3.2.3 横断面剪力图结构横断面剪力如图3-4。图3-4 基本组合横断面剪力图3.2.3 横断面弯矩图结构横断面弯矩如图3-5。图3-5 基本组合横断面弯矩图3.3 标准组合3.3.1 横断面变形图结构横断面变形图如图3-6。图3-6 标准组合横断面变形图结构横断面轴力图如图3-7。图3-7 标准组合横断面轴力图结构横断面剪力如图3-8。图3-8 标准组合横断面剪力图结构横断面弯矩如图3-9。图3-9 标准组合横断面弯矩图第四章 结构（墙、板、柱）配筋计算要进行结构断面配筋，选用的弯矩和轴力是在考虑最不利位置处。对于梁端弯矩采用弯矩调幅系数，弯矩调幅系数是反映连续梁内力重分布能力的参数。调幅过后实际配筋内力见表4-1表4-1构件弯矩轴力剪力尺寸顶板上缘400.98286.564387.691000*800顶板下缘350.03210