南昌地鐵某地鐵車站的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u14067南昌地鐵某地鐵車站的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)擦能力 14941.1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 1322461.2主體結(jié)構(gòu)尺寸及材料 2145651.2.1主體結(jié)構(gòu)尺寸 2269341.2.2主要材料參數(shù) 3108391.3主體結(jié)構(gòu)荷載及組合 3205851.3.1荷載計(jì)算 3170961.3.2荷載分項(xiàng)系數(shù)及組合 469381.4橫剖面SPA2000建模 6113331.1.1建立幾何計(jì)算模型 6289431.1.2內(nèi)力計(jì)算結(jié)果示意圖 696661.1.3內(nèi)力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表 10313971.5主體結(jié)構(gòu)橫剖面配筋計(jì)算 11282791.5.1頂板配筋計(jì)算 1264621.5.3底板板配筋計(jì)算 17115551.5.5中柱配筋計(jì)算 21327611.5.6結(jié)構(gòu)配筋表 22149351.6主體縱梁配筋計(jì)算 2359621.6.1縱梁計(jì)算模型 23118391.6.2縱梁荷載計(jì)算 23107931.7車站主體縱梁配筋計(jì)算及驗(yàn)算 24218851.7.1頂梁配筋 2446001.7.2中梁配筋 2536031.7.4縱梁配筋匯總 29323311.8車站抗浮驗(yàn)算 291.1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述6.8m，15m。由于本車站主體結(jié)構(gòu)地質(zhì)土層主要為砂性土，所以采用水土分算的方法計(jì)算土壓力。本章設(shè)計(jì)范圍主要包括：主體結(jié)構(gòu)的荷載及組合、主體結(jié)構(gòu)橫剖面和縱梁內(nèi)力計(jì)算、主體結(jié)構(gòu)橫剖面和縱梁配筋計(jì)算和結(jié)構(gòu)抗浮驗(yàn)算等。對(duì)橫剖面進(jìn)行建模和內(nèi)力分析，縱梁內(nèi)力計(jì)算采用多跨連續(xù)梁模型取五跨進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，取中跨內(nèi)力值配筋。1.2主體結(jié)構(gòu)尺寸及材料1.2.1主體結(jié)構(gòu)尺寸車站主體結(jié)構(gòu)的剖面圖如圖4-1所示4-1車站主體結(jié)構(gòu)剖面圖4-1主體結(jié)構(gòu)尺寸和材料構(gòu)件尺寸混凝土縱筋箍筋頂板800C35HRB400HPB300中板400C35HRB400HPB300底板800C35HRB400HPB300側(cè)墻800C35HRB400HPB300中柱800×1000C35HRB400HPB300頂縱梁1000×1800C40HRB400HPB300中縱梁1000×800C40HRB400HPB300底縱梁1000×1800C40HRB400HPB3001.2.2主要材料參數(shù)1.混凝土各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表4-2。4-2混凝土參數(shù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)彈性模量（GPa）泊松比抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（MPa）抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）C3531.50.216.71.57C4032.50.219.11.712.鋼筋參數(shù)HRB400、HRB335、HPB300表4-3。4-3鋼筋參數(shù)鋼筋型號(hào)彈性模量（GPa）fy(MPa)f'(MPa)yHPB300200270270HRB335200300300HRB4002003603603.圖層參數(shù)見(jiàn)表4-4，對(duì)土進(jìn)行均質(zhì)化處理。4-4土層參數(shù)土層名稱土層厚度（m）天然重度（KN/）粘聚力（kPa）內(nèi)摩擦角（°）基床系數(shù)(MPa/m)KHKV素填土2.218.312.110.244粉土7.519.242.3328.01010粗砂2.521.16.335.002217.5礫砂5.819.71.138.62318.5均勻化處理19.5220.3530.211.3主體結(jié)構(gòu)荷載及組合1.3.1荷載計(jì)算該設(shè)計(jì)采用水土分算進(jìn)行計(jì)算，側(cè)向土壓力以靜壓力計(jì)算，作用于地下連續(xù)墻上；側(cè)水壓力按照靜水壓力計(jì)算，作用于側(cè)墻上。側(cè)向荷載a.側(cè)水壓力地下水位處側(cè)水壓力：e水00kPa底板處側(cè)水壓力：e水底板=yw1=10×18-15-0.4=kPab.側(cè)向土壓力靜止土壓力系數(shù)：K0=1-sin=1sin30.21=0.50圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂?shù)膫?cè)向土壓力：q1=K0z2==kPa圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部的側(cè)向土壓力：q土2=K0z3==171.78kPac.超載引起的側(cè)向土壓力（地面超載為20KPa）e側(cè)土=K0q=0.50×2010KPa2.頂板處的荷載主體結(jié)構(gòu)頂板覆土層厚6.8m，鋼筋混凝土重度為=25kN/m3（a）.q頂板1=0.8×125=20kPa.頂板2=1=152×=133kaq頂板320kPa3.中板荷載中板荷載為人群荷載、設(shè)備荷載、結(jié)構(gòu)自重的總和。Q中板=8+4+0.4×1×25=22Kpa1.底板荷載底板荷載考慮水浮力加上自身重力，地下水位為15m浮=w2=10×（17.6-15）=-26KPa自重=8×25×1=20Kpa1.3.2荷載分項(xiàng)系數(shù)及組合本車站設(shè)計(jì)考慮正常使用極限狀態(tài)的基本組合和承載能力極限狀態(tài)的準(zhǔn)永久組合2種荷載組合，基本組合用于配筋計(jì)算，準(zhǔn)永久組合用于抗裂驗(yàn)算。本車站設(shè)計(jì)使用年限為10年，所以結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)K=1.1。荷載分項(xiàng)系數(shù)表見(jiàn)表4-5，荷載組合表見(jiàn)如表4-6。4-5荷載分項(xiàng)系數(shù)表極限狀態(tài)組合種類性系數(shù)永久荷載可變荷載分項(xiàng)系數(shù)分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整系數(shù)數(shù)系數(shù)j承載能力極限狀態(tài)基本1.11.351.41.00.7—準(zhǔn)永久1.01.0———0.54-6荷載組合表荷載分類荷載名稱承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)基本組合準(zhǔn)永久組合永久荷載結(jié)構(gòu)自重1.1×1.35=1.4851.0覆土荷載側(cè)水壓力側(cè)土壓力水浮力設(shè)備荷載可變荷載人群荷載1.1×1.4×1.0×0.7=1.0780.5地面超載地面超載引起的側(cè)土壓力備注用于配筋計(jì)算用于抗裂驗(yàn)算1.4橫剖面SPA2000建模1.1.1建立幾何計(jì)算模型幾何計(jì)算模型如圖4-2所示，主體結(jié)構(gòu)與土之間用溫卡爾地基彈簧連接，地下連續(xù)墻與主題結(jié)構(gòu)用二力桿連接。圖4-2幾何計(jì)算模型1.1.2內(nèi)力計(jì)算結(jié)果示意圖內(nèi)力計(jì)算分為基本組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行計(jì)算，給各個(gè)部件施加荷載后進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，得到以下示意圖。4-3基本組合主體結(jié)構(gòu)變形圖4-4基本組合主體結(jié)構(gòu)軸力圖4-5基本組合主體結(jié)構(gòu)剪力圖4-6基本組合主體結(jié)構(gòu)彎矩圖4-7準(zhǔn)永久組合主體結(jié)構(gòu)變形圖4-8準(zhǔn)永久組合主體結(jié)構(gòu)軸力圖4-9準(zhǔn)永久組合主體結(jié)構(gòu)剪力圖4-10準(zhǔn)永久組合主體結(jié)構(gòu)剪力圖1.1.3內(nèi)力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表經(jīng)過(guò)SPA2000軟件運(yùn)行計(jì)算后，把分析結(jié)果匯總在excel表格中。）4-6橫剖面內(nèi)力計(jì)算結(jié)果）基本組合位置彎矩/（kN·m剪力/kN軸力/kN尺寸b×h（mm×mm）1頂板上緣2372.271332.321023.691000x8002頂板下緣1192.91332.321023.691000x8003中板上緣262.46155.81158.551000x4004中板下緣128.54155.81158.551000x4005底板上緣1221.221279.211967.61000x8006底板下緣2400.91279.211967.61000x8007側(cè)墻迎土面1507.45948.181309.951000x8008側(cè)墻背土面121.69728.71309.951000x8009中柱——2976.251000x800準(zhǔn)永久組合位置彎矩/（kN·m剪力/kN軸力/kN尺寸b×h（mm×mm）1頂板上緣498.03872.79665.351000x8002頂板下緣1553.89872.79665.351000x8003中板上緣169.12100.38110.791000x4004中板下緣82.78100.38110.791000x4005底板上緣798.78836.661306.421000x8006底板下緣1570.07836.661306.421000x8007側(cè)墻迎土面985.88625.5373.421000x8008側(cè)墻背土面83.19712.92373.421000x8009中柱——1946.341000x800）1.5主體結(jié)構(gòu)橫剖面配筋計(jì)算）該地鐵車站主體結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算有正截面承載力計(jì)算，斜截面受剪計(jì)算，裂縫驗(yàn)算。4-74-7橫剖面部件配筋內(nèi)容構(gòu)件受力特性正截面承載力計(jì)算斜截面承載力計(jì)算裂縫驗(yàn)算板偏心受壓受壓受剪最大裂縫寬度側(cè)墻偏心受壓受壓受剪最大裂縫寬度柱軸心受壓受壓——1.5.1頂板配筋計(jì)算1.結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)截面尺寸：b×h=1000mm×800mm，計(jì)算長(zhǎng)度l=10m混凝土保護(hù)層厚度取最小保護(hù)層厚度c=50mm，as截面有效高度h基本組合：軸力N=1023.69kN，剪力V=1332.32kN，彎值M=2372.27kN。2.二階效應(yīng)計(jì)算頂板兩個(gè)端點(diǎn)彎矩相等，所以M1/M2>0.9，需要考慮p-δ效應(yīng)。公式如下M=Cm=0.7+0.3ηns=1+11300M2ξc=0.5式中Cmξcηns彎矩增大系數(shù)ea附加偏心距h0截面有效高度h截面高度A構(gòu)件截面面積。代入數(shù)據(jù)得：ξc=Cmeaηns=1.03M=C3.判斷偏心e0=ei=按大偏心受壓計(jì)算。1.縱向鋼筋計(jì)算xA=選配9根直徑36mm的HRB400鋼筋A(yù)ρ=λ=MVhV=1332.32kN<0.25Asv選用雙肢箍d12@1506.裂縫驗(yàn)算準(zhǔn)永久組合：軸力N=665.35kN彎矩M=1553.89kN·me0=e0h0=ρte=受拉縱筋dηns=1+ys=軸力與受拉鋼筋之間的距離e=η受拉縱筋受力點(diǎn)到截面受壓區(qū)合力點(diǎn)距離：z=0.87?0.12×==628.53受拉縱筋應(yīng)力：σ裂縫間受拉縱筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：φωmax=1.91.5.2中板配筋計(jì)算1.結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)截面尺寸：b×h=1000mm×400mm，計(jì)算長(zhǎng)度l=10m混凝土保護(hù)層厚度取最小保護(hù)層厚度c=30mm，as截面有效高度h基本組合：軸力N=158.55kN，剪力V=155.81kN，彎值M=262.46kN。2.二階效應(yīng)計(jì)算ξcCeaηns=1.09M=3.判斷偏心eei按大偏心受壓計(jì)算。1.縱筋計(jì)算x=Nα1As==選配4根直徑32mm的HRB400鋼筋A(yù)ρ5.分布筋計(jì)算λhV=155.81選配直徑12mm的分布筋，間距150mm布置一根6.裂縫驗(yàn)算準(zhǔn)永久組合：軸力N=110.79kN彎矩M=169.12kN·meeρ受拉縱筋dηy軸力與受拉鋼筋之間的距離e受拉縱筋受力點(diǎn)到截面受壓區(qū)合力點(diǎn)距離：z==306.52受拉縱筋應(yīng)力：σ裂縫間受拉縱筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：φω1.5.3底板板配筋計(jì)算1.結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)截面尺寸：b×h=1000mm×800mm，計(jì)算長(zhǎng)度l=10m混凝土保護(hù)層厚度取最小保護(hù)層厚度c=50mm，as截面有效高度h基本組合：軸力N=1967.6kN，剪力V=1279.21kN，彎值M=2400.9kN。2.二階效應(yīng)計(jì)算ξcCeaηns=1.31M=3.判斷偏心eei按大偏心受壓計(jì)算。1.縱筋計(jì)算xAs=選配9根直徑36mm的HRB400鋼筋A(yù)ρ5.分布筋計(jì)算λhV=1279.21選配直徑12mm的分布筋，間距150mm布置一根6.裂縫驗(yàn)算準(zhǔn)永久組合：軸力N=1306.42kN彎矩M=1570.07kN·meeρ受拉縱筋dηy軸力與受拉鋼筋之間的距離e受拉縱筋受力點(diǎn)到截面受壓區(qū)合力點(diǎn)距離：z==625.13受拉縱筋應(yīng)力：σ裂縫間受拉縱筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：φω1.5.4側(cè)墻配筋計(jì)算1.結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)截面尺寸：b×h=1000mm×800mm，計(jì)算長(zhǎng)度l=9m混凝土保護(hù)層厚度取最小保護(hù)層厚度c=50mm，as截面有效高度h基本組合：軸力N=1309.95kN，剪力V=948.18kN，彎值M=1507.45kN。2.二階效應(yīng)計(jì)算ξcCeaηns=1.06M=3.判斷偏心eei按大偏心受壓計(jì)算。1.縱筋計(jì)算xA=選配8根直徑28mm的HRB400鋼筋A(yù)ρ5.分布筋計(jì)算λhV=948.18選配直徑12mm的四肢箍分布筋，間距150mm布置一根6.裂縫驗(yàn)算準(zhǔn)永久組合：軸力N=373.42kN彎矩M=985.88kN·meeρ受拉縱筋dηy軸力與受拉鋼筋之間的距離e受拉縱筋受力點(diǎn)到截面受壓區(qū)合力點(diǎn)距離：z==295.37受拉縱筋應(yīng)力：σ裂縫間受拉縱筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：φω1.5.5中柱配筋計(jì)算1.結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)截面尺寸：b×h=1000mm×800mm，計(jì)算長(zhǎng)度l=7.2m混凝土保護(hù)層厚度取最小保護(hù)層厚度c=50mm，as截面有效高度h基本組合：軸力N=2976.25kN2.縱筋計(jì)算l0As=柱截面混凝土承載能力已足夠，只需要按構(gòu)造進(jìn)行配筋選配8根直徑32mm的HRB400鋼筋A(yù)sρ=A3.箍筋計(jì)算中柱幾乎不受剪力，按構(gòu)造配筋選配四肢箍，直徑12mm，間距200mm布置一根ρsv1.5.6結(jié)構(gòu)配筋表表4-10框架配筋匯總縱筋型號(hào)縱筋直徑縱筋數(shù)量箍筋型號(hào)箍筋布置箍筋肢數(shù)頂板HRB400D369HPB300D12@1502中板HRB400D324HPB300D12@1502底板HRB400D369HPB300D12@1502側(cè)墻HRB400D288HPB300D12@1504中柱HRB400D328HPB300D12@2004中柱HRB400D328HPB300D12@20041.6主體縱梁配筋計(jì)算1.6.1縱梁計(jì)算模型按5跨連續(xù)梁進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算配筋時(shí)內(nèi)力取跨中內(nèi)力值，計(jì)算時(shí)可將采用等效剛度計(jì)算法計(jì)算所得的柱子最大軸力除以縱向框架的跨長(zhǎng)作為均布荷載。縱梁計(jì)算示意圖如圖4-11所示：圖4-11縱梁計(jì)算簡(jiǎn)圖1.6.2縱梁荷載計(jì)算車站主體結(jié)構(gòu)縱梁設(shè)計(jì)內(nèi)力結(jié)果如表4-10所示：表4-11縱梁荷載計(jì)算頂梁中梁底梁基本組合剪力/kN4578.57852.863570.75標(biāo)準(zhǔn)組合剪力/kN3531.49398.802636.86上緣基本組合彎矩/kN.m7369.681057.934533.17下緣基本組合彎矩/kN.m5645.71611.733125.43上緣準(zhǔn)永久組合彎矩/kN.m4790.29687.652946.56下緣準(zhǔn)永久組合彎矩/kN.m3669.71397.622031.531.7車站主體縱梁配筋計(jì)算及驗(yàn)算1.7.1頂梁配筋1.相關(guān)參數(shù)截面尺寸b×h=1000×1800mm保護(hù)層厚度取最小保護(hù)層厚度c=50mmas‘h基本組合：V=4578.57kNM上=7369.68kN·mM下=5645.71kN·m縱筋計(jì)算2.上緣配筋：αξ=1?γsAs=選配14根直徑28mm的HRB400鋼筋A(yù)ρ=A下緣配筋：αξ=1?1?2γsA選配9根直徑40mm的HRB400鋼筋ρ=A箍筋計(jì)算hw=V=4578.57kN<0.25βcA選配直徑14mm的4肢箍筋，間距100mm布置一根ρsv抗裂驗(yàn)算上緣M=7369.68kN·mρtedeqσsqφωmax=1.9下緣M=5645.71kN·mρte=deqσsqφω1.7.2中梁配筋相關(guān)參數(shù)截面尺寸b×h=1000×800mm保護(hù)層厚度取最小保護(hù)層厚度c=50mmas‘基本組合：V=852.86kNM=1057.93kN·m縱筋計(jì)算由于上下緣彎矩相差不大，因此中梁采取對(duì)稱配筋，彎矩取較大值αξ=1?γAs=選配8根直徑28mm的HRB400鋼筋A(yù)ρ=As箍筋計(jì)算hwV=852.86kN<0.25選配直徑14mm的雙肢箍筋，間距150mm布置一根ρsv抗裂驗(yàn)算上下緣采用對(duì)稱配筋，因此抗裂驗(yàn)算僅需驗(yàn)算準(zhǔn)永久組合中彎矩較大值M=611.73kN·m。ρdeqσφ=1.1?0.65ωmax=1.