某地鐵車站的結構內力計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1045某地鐵車站的結構內力計算案例 1271571.1荷載計算模型 1285231.2轉動剛度S計算 2238331.3節(jié)點分配系數(shù)μ 3286551.4彎矩計算 3258561.4.1固端彎矩計算 3311031.4.2固端彎矩分配 5111631.4.3跨中彎矩計算 798391.5構件剪力及軸力計算 788691.1.1剪力計算 7182731.1.2軸力計算 8119741.6內力計算結果統(tǒng)計 9211771.7內力圖 919631.8頂部縱梁結構內力計算 10145671.9底部縱梁結構內力計算 13239801.10設計內力計算 151.1荷載計算模型本車站所處地層地下水位較低，基本不受地下水影響，因此可視為彈性地基上的框架結構進行計算。由4.3可知，結構荷載計算簡圖為對稱式結構，結構同樣受對稱荷載作用，因此在計算結構內力時可取主體框架的半邊結構作為計算簡圖，計算簡圖如圖所示。圖1.1左半邊結構計算簡圖轉動剛度S計算由于鋼筋混凝土的彈性模量隨著混凝土和鋼筋用量的變化而變化，經(jīng)查閱資料，其大約范圍在2.0×10SSSSSSSSSS表1.1各構件轉動剛度表構件編號左端轉動剛度右端轉動剛度構件編號左端轉動剛度右端轉動剛度AB21.8821.88HI18.984BC13.33AD111.845111.845DE1.3421.342BE26.51126.511EF3.255DG86.61786.617GH31.15431.154EH20.53120.5311.3節(jié)點分配系數(shù)μμSAj——構件Aj在A端的轉動剛度μAj——構件Aj在A端的分配系數(shù)構件各個節(jié)點的轉動剛度分配系數(shù)μ計算結果如下表1.2所示：表1.2各節(jié)點分配系數(shù)表節(jié)點構件編號轉動剛度S分配系數(shù)μAAB21.88133.7250.164AD111.8450.836BBA21.8861.7210.354BC13.330.216BE26.5110.43DDA111.845203.8040,549DE1.3420.026DG86.6170.425EEB26.51151.6390.476ED1.3420.096EF3.2550.059EH20.5310.369GGD86.617117.7710.735GH31.1540.265HHE20.53170.6690.291HG31.1540.441HI18.9840.2681.4彎矩計算1.4.1固端彎矩計算MMMMMMMMMMMMMMMMMM固端彎矩計算匯總如下表所示：表1.3固端彎矩表構件名稱荷載/kN長度/m左端固端彎矩/kN右端固端彎矩/kNAB448.897.8?2275.872275.87BC448.893.2?1532.21?766.11DE36.67.8?185.56185.56EF36.63.2?124.93?62.46GH478.497.82425.94?2425.94HI478.493.21633.25816.62AD均布143.41.15381.93?414.43線性73.51DG均布216.916.65939.29?1009.26線性94.93BE-1.15--EH-6.65--1.4.2固端彎矩分配本次主體結構構件各固端彎矩采用力矩分配法計算，本次計算彎矩傳遞過程為G→A→D→H→B→E。為保證計算結果較為精確，力矩分配采用三次進行，誤差范圍縮小為個位數(shù)，計算過程采用Excel進行，如下表所示：表1.4力矩分配過程表1.4.3跨中彎矩計算跨中彎矩可由彎矩疊加原理計算得出，即利用構件固端彎矩以及作用于構件上的均布荷載在跨中產(chǎn)生的彎矩疊加，計算過程如下：AB桿：MBC桿：MDE桿：MEF桿：MGH桿：MHI桿：MAD桿：MDG桿：MBE桿：MHE桿：M1.5構件剪力及軸力計算1.1.1剪力計算FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF1.1.2軸力計算FFFFFFFFFF1.6內力計算結果統(tǒng)計表1.5各構件內力統(tǒng)計表構件彎矩/kN剪力/kN軸力/kN左端右端跨中左端右端AB-20712132-13121743-1758-857BC-1733-565914360-741DE-205176-88146-139-570EF-125-63-161170-751GH2251-21871420-18751857-1259HI1898552-61-15310-1194AD2064123373-85771-1743DG81-2256-374-4991259-1857BE-399-197-101116116-3194EH146288-71-65-65-33881.7內力圖圖1.2彎矩圖圖1.3剪力圖圖1.4軸力圖1.8頂部縱梁結構內力計算根據(jù)設計經(jīng)驗，車站頂部縱梁內力計算方法為將縱梁當做連續(xù)梁進行計算，并根據(jù)中間柱的跨度將車站主體結構的縱向部分取三跨，每跨9m。且為簡化計算，取縱梁與中間柱的寬度一致，為0.8m；縱梁的高度為1.6m。頂縱梁的內力計算設計簡圖如下圖所示。圖1.5頂部縱梁計算簡圖qq頂縱——頂部縱梁荷載q頂——頂板所受荷載，qqG頂——頂板自身的重量q縱梁內力計算：SμC縱梁固端彎矩：MMMMM表1.6頂梁固端彎矩分配表節(jié)點BC桿件BABCCBCD分配系數(shù)0.4290.5710.5710.429傳遞系數(shù)00.50.50固端彎矩5982.76-3988.513988.51-5982.76第一次放松B-851.533-1138.717-569.359放松C731.9111463.8211099.788第二次放松B-313.990-417.921-208.961放松C59.659119.31789.644第三次放松B-21.594-34.065-17.033放松C9.7267.307桿端彎矩4787.643-4787.6434786.021-4786.021跨中彎矩計算：MMM剪力計算：FFFFFFFFF內力圖：圖1.6頂梁彎矩圖圖1.7頂梁剪力圖頂部縱梁設計內力：上側設計彎矩：M設計剪力：F1.9底部縱梁結構內力計算底縱梁內力計算簡圖如圖1.12所示：圖1.8底部縱梁計算簡圖qq底縱——底部縱梁荷載q底——底板所受荷載，qqG底——底板自身的重量qG底q由于底縱梁尺寸與頂縱梁截面尺寸相同，則轉動剛度，分配系數(shù)，傳遞系數(shù)相同：SμC縱梁固端彎矩：MMMM表1.7底梁固端彎矩分配表節(jié)點FG桿件FEFGGFGH分配系數(shù)0.4290.5710.5710.429傳遞系數(shù)00.50.50固端彎矩3227.24-2121.4952121.495-3227.24第一次放松F-472.649-629.096-314.548放松G404.352808.703607.59第二次放松F-173.467-230.885-111.442放松G32.98961.91749.525第三次放松F-14.152-18.837-9.418放松G1.3784.04桿端彎矩2566.972-2566.9722566.085-2566.085跨中彎矩計算:MMM剪力計算：FFFFFFFFF內力圖：圖1.9底梁彎矩圖圖1.10底梁剪力圖頂部縱梁設計內力：下側設計彎矩：M設計剪力：F1.10設計內力計算（1）設計彎矩在進行實際地鐵車站結構內力設計時，上述由簡化結構計算所得內力結構并非設計配筋所需結果。主要是由于墻面與板面或梁之間存在厚度，因此需根據(jù)上述所得結果，進一步計算截面邊緣處的設計內力。MMi——設計彎矩Mp——計算彎矩Qp——計算剪力b——支座寬度，取柱或墻寬。桿AB：MM桿BC：MM桿DE：MM桿EF：MM桿GH：MM桿HI：MM桿AD：MM桿DG：MM桿BE：MM桿EH：MM（2）設計剪力QQi——設計剪力Qp——計算剪力b——支座寬度，取柱或墻寬。桿AB：QQ桿BC：Q桿DE：QQ桿EF：Q桿GH：QQ桿HI：Q桿AD：QQ桿DG：QQ桿BE：Q桿EH：Q（3）設計軸力NNp設計內力數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下表，頂部及底部縱梁設計內力詳見上節(jié)。表1.8設計內力統(tǒng)計表構件彎矩/kN剪力/kN軸力/kN左端右端跨中左端右端AB-11061464.711-13121473.666-1578.44-857BC-1194.511-529.1691256.4440-741DE-123.988123.328-88124.04-124.36-570EF-81.128-60.072-16102.360-751GH1212.128-1482.