1、.,1,地下建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)淺埋地下矩形雙跨閉合框架設(shè)計(jì),指導(dǎo)老師：曹凈教授劉海明博士,.,2,概念,淺埋地下建筑結(jié)構(gòu)的定義,指其覆蓋土層較薄，不滿足壓力拱成拱條件(H(22.5)h1，h1為壓力拱高)或軟土地層中覆蓋層厚度小于結(jié)構(gòu)尺寸的地下結(jié)構(gòu)。(2.3.2節(jié)，P32-41）,混凝土矩形閉合框架的應(yīng)用,淺埋式矩形框架結(jié)構(gòu)具有空間利用率高，挖掘斷面經(jīng)濟(jì)，且易于施工的優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在車行立交地道、地鐵通道、車站等最為適用。,.,3,.,4,矩形閉合框架的設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容,一、荷載計(jì)算；二、內(nèi)力計(jì)算；三、抗浮驗(yàn)算；四、截面驗(yàn)算；,.,5,靜載是指長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷裁，如結(jié)構(gòu)

2、自重、土壓力及地下水壓力等；活載是指結(jié)構(gòu)物使用期間或施工期間可能存在的變動(dòng)荷載，如人群、車輛、設(shè)備或施工設(shè)備以及施工期間堆放的材料、機(jī)器等荷載；特載則指常規(guī)武器(炮、炸彈)作用或核武器爆炸形成的荷載。關(guān)于特載的大小是按照不同的防護(hù)等級(jí)采用的，它在人防工程的有關(guān)規(guī)范中有明確的規(guī)定。地震荷載：處于地震區(qū)的地下結(jié)構(gòu)，還受到地震荷載的作用。,矩形閉合框架的計(jì)算荷載計(jì)算,.,6,荷載列表,矩形閉合框架的計(jì)算荷載計(jì)算,.,7,矩形閉合框架的計(jì)算荷載計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖,.,8,(一)頂板上的荷載,作用于頂板上的荷載，包括有頂板以上的覆土壓力、水壓力、頂板自重、路面活荷載以及特載。,1覆土壓力,將結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)頂板以

3、上各層土體(包括路面材料)的重量之和求出來，然后除以頂板的承壓面積即可,矩形閉合框架的計(jì)算荷載計(jì)算,.,9,3.頂板自重,4.頂板所受的特載為,5.地面超載q,總和,矩形閉合框架的計(jì)算荷載計(jì)算,(一)頂板上的荷載,2水壓力,.,10,一般情況下，人防工程中的結(jié)構(gòu)剛度都較大，而地基相對(duì)來說較松軟，所以假定地基反力為直線分布。作用于底板上的荷載可按下式計(jì)算,:結(jié)構(gòu)頂板以下，底板以上的兩邊墻及中間柱等重量,:結(jié)構(gòu)橫斷面的寬度；,:底板上所受的特載。,矩形閉合框架的計(jì)算荷載計(jì)算,(二)底板上的荷載,.,11,(三)側(cè)墻上的荷載,側(cè)墻上所受的荷載有土層的側(cè)向壓力、水壓力及特載。,1土層側(cè)向壓力,2側(cè)向水

4、壓力,：折減系數(shù)，其值依土體的透水性來確定：對(duì)于砂土,，對(duì)于粘土,：從地下水表面至考查點(diǎn)的距離。,作用于側(cè)墻上的荷載為:,矩形閉合框架的計(jì)算荷載計(jì)算,.,12,(一)基礎(chǔ)計(jì)算理論,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,1.按地基反力為直線分布的假定計(jì)算2.按溫克爾假定計(jì)算基礎(chǔ)3.按地基為彈性半無限平面體的假定計(jì)算基礎(chǔ),.,13,計(jì)算內(nèi)力時(shí)，首先要選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖并初步假設(shè)截面的尺寸：,(二)計(jì)算簡(jiǎn)圖,1.平面應(yīng)變；2.中隔墻看作只承受軸力的二力桿；,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,.,14,(三)截面選擇,在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算之前，先根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)(參照已有的類似的結(jié)構(gòu))或近似計(jì)算方法假定各個(gè)桿件的截面尺寸，經(jīng)

5、內(nèi)力計(jì)算后，再來驗(yàn)算所設(shè)截面是否合適。否則，重復(fù)上述過程，直至所設(shè)截面合適為止。,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,.,15,(四)計(jì)算方法,當(dāng)不考慮線位移影響時(shí)，可按下圖簡(jiǎn)化計(jì)算模式以力矩分配法進(jìn)行手算。,而靜荷載作用下地層中的閉合框架一般按彈性地基上的框架進(jìn)行計(jì)算，將地基視作彈性半無限平面。,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,.,16,(四)計(jì)算方法,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖及基本結(jié)構(gòu),.,17,(四)計(jì)算方法查表法,彈性地基上平面框架的內(nèi)力計(jì)算仍可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)中的力法，只是需要將底板按彈性地基梁來考慮。,：框架基本結(jié)構(gòu)在單位力作用下產(chǎn)生的位移(不包括底板),：底板按彈性地基梁在單位力xi

6、作用下算出的切口處,方向的位移；,：框架基本結(jié)構(gòu)在外荷載作用下產(chǎn)生的位移(不包括底板；),：底板按彈性地基梁在外荷裁q作用下算出的切口處,方向位移；,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,.,18,(五)設(shè)計(jì)彎矩、剪力及軸力的計(jì)算,設(shè)計(jì)彎矩：實(shí)際不利的截面(彎矩大而截面高度又小)則是側(cè)墻邊緣處的截面，對(duì)應(yīng)這個(gè)截面的彎矩。根據(jù)隔離體平衡條件，可以按下面的公式計(jì)算,設(shè)計(jì)彎矩；,計(jì)算彎矩；,計(jì)算剪力；,支座寬度；,作用于桿件上的均布荷載。,近似方法：,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,.,19,設(shè)計(jì)剪力,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,.,20,設(shè)計(jì)軸力,由靜載引起的設(shè)計(jì)軸力按下式計(jì)算,由特載引起的設(shè)計(jì)軸力按下式計(jì)算,

7、將上面兩種情形求得的設(shè)計(jì)軸力加起來即得各桿件的最后設(shè)計(jì)軸力。,矩形閉合框架的計(jì)算內(nèi)力計(jì)算,.,21,為了保證結(jié)構(gòu)不致因?yàn)榈叵滤母×Χ∑?，在設(shè)計(jì)完成后，尚需按下式進(jìn)行抗浮計(jì)算,抗浮安全系數(shù),結(jié)構(gòu)自重、設(shè)備重及上部覆土重之和；,地下水的浮力。,矩形閉合框架的計(jì)算抗浮計(jì)算,.,22,規(guī)范:混凝土規(guī)范(GB50010-2010),在特載與其它荷載共同作用下：按彎矩及軸力強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，材料動(dòng)載下強(qiáng)度提高，按剪力和扭力強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，則材料的強(qiáng)度不提高。,地下矩形閉合框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(頂板、側(cè)墻、底板)均按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面驗(yàn)算。,矩形閉合框架的計(jì)算截面設(shè)計(jì),.,23,配筋型式混凝土保護(hù)層橫向受力鋼筋分布鋼筋箍筋剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造變形縫的設(shè)置及構(gòu)造,矩形閉合框架的計(jì)算構(gòu)造要求,.,24,一單跨閉合的鋼筋混凝土框架通道，置于彈性地基上，幾何尺寸如下圖所示，橫梁承受均布荷載20kN/m2，材料的彈性模量E=1.4104MPa，泊桑比=0.167,地基的形變模量E0=50MPa，泊桑比0=0.3，設(shè)為平面變形問題，繪制框架的彎矩圖。P132,矩形閉