地铁车站主结构设计.docxVIP

地铁车站主体结构设计（地下矩形框架结构）西南交通大学地下工程系目录第一章课程设计任务概述21.1 课程设计目的21.2 设计规范及参考书21.3 课程设计方案21.4 课程设计的基本流程4第二章平面结构计算简图及荷载计算52.1平面结构计算简图52.2.荷载计算52.3荷载组合6第三章结构内力计算103.1建模与计算10本课程设计采用ANSYS进行建模与计算，结构模型如下图：103.2基本组合103.2 标准组合13第四章结构（墙、板、柱）配筋计算164.1车站顶板上缘的配筋计算164.2 负一层中柱配筋计算214.3顶纵梁上缘的配筋计算224.4 顶纵梁上缘裂缝宽度验算24课程设计任务概述1.1 课程设计目的初步掌握地铁车站主体结构设计的基本流程；通过课程设计学习，熟悉地下工程“荷载—结构”法的有限元计算过程；掌握平面简化模型的计算简图、荷载分类及荷载的组合方式、弹性反力及其如何在计算中体现；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），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：1000mm×1800mm（宽×高）；中纵梁尺寸：1000mm×1000mm（宽×高）；底纵梁尺寸：1000mm×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70.80.50.750.70.8×0.7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）1.4×0.7标准组合1.01.0注：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，则调整配筋量，直至检算通过。5、完成计算书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：垂直土压力由公式 , 可得2、中板垂直荷载：中板人群荷载：设备荷载：3、底板垂直荷载：底板处水浮力：2.2.2侧向荷载1、侧向土压力：土的浮重度侧向压力系数土压力在顶板产生的侧向土压力：土压力在底板产生的侧向土压力：路面荷载在顶板产生的侧向压力路面荷载在底板产生的侧向压力2、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：2.3荷载组合2.3.1 基本组合1、顶板垂直荷载：2、中