地下建筑结构课程设计矩形闭合框架计算书.doc

矩形闭合框架课程设计课程设计的设计条件：某单跨矩形闭合框架结构，断面宽度为 L，高度为 H，顶板覆土厚度为 h，地下水位于地面以下 S 米，土层容重为 g ，土的粘聚力为 C，土的内摩擦角为 ，地面超载为 q。（已知：顶板厚度为 300mm，侧墙和地板厚度均为 500mm，地下水位以下土的容重取浮重度。砼强度为 C40，钢筋为 HRB400.）主要参数如下：L6H5h6S1g20C2520q331 荷载收集1.1 顶板：因为 hl，所以为浅埋结构。所以竖向压力为全部覆土重量加地面超载。（注意：地下水位以下的容重取浮重度。d 板为钢筋砼顶板厚度。上表中给的 L 和 H 均为外围尺寸。）q1 = q + å g i × hi + g w × hw + g 砼 × d 板1.2 侧墙：根据朗肯土压力（水土分算）求侧向水压力，有：e1 = å g i × hi × K a - 2C × K a + n × g w × hwe2 = å g i × (hi + H ) × K a - 2C × K a + n × g w × (hw + H )其中：K a = tan 2 (45 - ) 2因为 C0，所以不是沙土，而是粘土，因此 n=0.7j11.3 底 板：q 2 = q1 +åLPåP = g 砼 × d墙其中：åq1P 为顶板以下，地板以上的结构重量。荷载计算结果：e136.0954e290.8487q2178160.52 抗浮验算抗浮验算：（k1.051.1 满足要求）Q重6453 力法求解内力用力法求解内力：因为结构左右对称，荷载也为左右对称，所以将结构按一半来简化计算，计算简图如下：（均部荷载作用下，顶板中间建力为零，只有弯矩和轴力。Q浮300K2.15M1 =H - (d顶 + d底)2M2= 0.5 ´ q1 ´ ( L - d墙) 2 22 H - (d顶 + d底) H - (d顶 + d底) 22M 3 = M 2 + 0.5 ´ e1 ´ + e2 - e1）（´ 262 H - (d顶 + d底) H - (d顶 + d底) 2( L - d墙) 22M 4 = 0.5 ´ e1 ´ + e2 - e1）（´+ 0.5 ´ (q 2 - q1) ´ 2622计算结果：M14.6列力法方程：M2606.8906M31181.8767M4541.1553D1 = d 11 × x1 + d 12 × x 2 + D1 p = 0 üï ýD 2 = d 21 × x1 + d 22 × x2 + D 2 p = 0ï þ其中： 2 0.5M 1 × H - 0.5(d 顶 + d 底）1000´ M 1 M 2 × 0.5( L - d / 1000） / 墙3d 11 =+ 1 1 ´ (d 墙 / 1000) 31 ´ d 底 / 1000) 3（ E×E× 1212d 12 = d 21 =0.5M 1 × H - 0.5(d 顶 + d 底）1000´ 1/E×1 ´ (d 墙 / 1000) 312+M 1 × 0.5( L - d 墙 / 1000）E×1 ´ d 底 / 1000) 3（123d 22 =1 × H - 0.5(d 顶 + d 底）1000´ 1 1 × 0.5( L - d 墙 / 1000） 1 1 × 0.5( L - d 墙 / 1000） 1/´´ + 1 ´ (d 墙 / 1000) 31 ´ d 底 / 1000) 3（1 ´ d 顶 / 1000) 3（ E×E×E× 121212三角形荷载产生的弯矩是三次方抛物线，在图乘时，曲线的部分必须做面积。D1 p =- 0.5M 1 × H - 0.5(d 顶 + d 底）1000´ M 2 - 0.25( M 3 - M 2 )H - 0.5(d 顶 + d 底）1000´ 0.8M 1/ + 1´ (d 墙 / 1000)3 E× 12 1- M 4 ´ 0.5( L - d 墙 / 1000） M 1 - ´ 0.5( L - d 墙 / 1000）M 3 - M 4 ) M 1´( 3 1´ d 底 / 1000)3（ E× 12D2 p 11 - M 2 × 0.5( L - d 墙 / 1000） 11 - M 2 H - 0.5(d 顶 + d 底）1000´1 - ( M 3 - M 2 )H - 0.5(d 顶 + d 底）1000´1´/ 34=+ 1´ (d 顶 / 1000)31´ (d 墙 / 1000)3 E×E× 1212 1 - M 4 ´ 0.5( L - d 墙 / 1000） 1 - ´ 0.5( L - d 墙 / 1000）M 3 - M 4 ) ´1´( 3+ 1´ d 底 / 1000)3（ E× 12计算结果118700.99212（21）2230.08221927.82221p-1847510.4162p-795581.5627上表中的数据都没有除以砼的弹性模量 E，是因为解联立方程时，E 为公约数被约掉了。X1151.4706X2237.4648假定下图为实际结构的弯矩图，则计算出来的弯矩为负值时，说明与图中方向相反。M 5 = M 2 - X 2 ×1M 6 = X 2 ×1M 7 = M 3 - M 1 × X 1 - X 2 ×1M 8 = M 1 × X 1 + X 2 ´1 - M 44计算结果：M5369.4258M6237.4648M7247.6471M8293.07424 计算配筋4.1 按受弯构件计算弯矩配筋，假定砼强度为 C40，钢筋为 HRB400相关参数 f c =19.1n/mm²，fy=360 n/mm² a1 = 1.0 ，b=1，h=50mm ，aS = Ma1 × f c × b × h02gs =1 + 1 - 2a s2 Mf y × h0 × g SAS5076.01042971.30581581.03491883.3857选筋25202016间距100100150100AS =aSM5 的配筋M6 的配筋M7 的配筋M8 的配筋0.30940.19890.06410.0758gs0.80860.88790.96690.960654.2 按压弯构件设计弯矩配筋设计的弯矩和剪力应该刨除制作的内力，由下图列出计算简图，下面列式计算：4.2.1 顶板由y0，可得Q顶 =由x0，可得q1 × ( L - d墙 / 1000) 2 d + d底（e -e )N 顶 = 2 1 (H - 顶） 62000由MB0，可得M 5 = M 5 - Q顶 ´/d墙2000+q1 d 墙 2 ()2 20004.2.2 侧墙同理，假定墙上分布梯形荷载，则墙根处内力最大，计算墙根内力： d顶 + d底d顶 + d底e12 1Q墙 = ´ ´ (e2 - e1 )(H -） (H -+） 3 2200022000N 墙 = Q顶 + G墙 = Q顶 + 25 ´ d 墙 / 1000)( H -（d底20006d顶 + d底2000)M 7 = M 7 - Q墙 ´''+e2 d 底 2 ()2 20004.2.3 底板同理，可得底板上的内力计算Q底 = dq2 (L - 墙 ）21000N 底 = Q墙M 7/ = M 7 - Q底 ´d墙2000+q2 d 墙 2 ()2 2000计算结果：（以下均为国际单位）Q顶441.375N顶41.9775M5269.113Q墙166.9745N墙498.875M5345.4016Q底489.5N底166.9745M7130.8346由砼规范，在轴向压力、弯矩、剪力共同作用下，构件的受剪承载力计算应满足:V £ 1.5( A1.75 f t bh0 + 0.07 N ) + f yv sv h0 = VC + V AS ,若 VAS 0，说明不需要配筋l +1S MV × h0其中： l =计算结果：l 顶板2.4388VC 顶板326335.5406VAS 顶板-325894.1656l 侧墙8.2743VC 侧墙269195.6508VAS 侧墙-269028.676l 底板0.5939VC 底板721557.816VAS 底板-721067.816以上表中 VAS 0，说明不需要配置箍筋。75 纵筋的计算按压弯构件计算时，先进行大小偏压的判别。先计算偏心距e0 =MN ì 构件截面厚度 üea = í,20ý二者取大值 30îþei = e0 + eah = 1+ l ( 0 ) 2 x1 × x 2 e h1400 i h01其中：x1 =0.5 f c A £1 Nl0hx 2 = 1.15 - 0.01不知道 N 时，可按 x 1 的经验公式聚散即： x1 = 0.2 + 2.7大小偏压的判别：当 h × ei f 0.3h0 时，按大偏压计算。当 h × ei £ 0.3h0 时，按小偏压计算，大偏压的计算：eih0有两种情况：一种是 AS 和 AS 都未知，二是 AS 和 AS 都已知。第一种情况：AS ='Ne - f c bh0 x b (1 - 0.5x b )2f y' (h0 - a s )'8 f bh x - N f y'AS = c 0 b+AS fyfy'若 AS £'r min bh ，应取 AS ' = r min bh ，按第二中情况求 AS 。第二种情况：aS = 'Ne - f y/ AS (h0 - a s/ )a 1 × f c × b × h02x = 1 - 1 - 2a sAs = /a 1 f c bxh0 + f y / AS - Nfy若 x f x b ，说明受压钢筋不足，应该增大 AS 或者加大截面重算。 2a s/若x p，则仿照双筋梁计算，再取 AS 0 带入等式计算，将二者 AS 结果取小值。 h05.1 （偏心距单位：m）aSM5的配筋按单筋梁受弯构件计算0.2254gs0.8705AS3434.9082aS = Ma 1 × f c × b × h02As =5.2 侧墙 （偏心距 单位：m）e00.6928ea0.02ei0.7128111.21Mf y × r s× h0经验 14.476821.058h1.4538h ei1.03620.3h00.135由上表可知，h × ei f 0.3h0 ，按大偏压计算。又因为未知 AS ，所以按第一种情况计算。min大小0.200.200.45 f t / f y0.002135AS min1068.759按对称配筋来计算X=N/ f c × bX2 AS AS = AS ='Nef y (h0 - a s )'2 AS 100X26.1191bho261.45M5的 AS2236.98485.3 底板(按单筋梁受弯构件计算)aSM7的配筋0.0338gs0.9827AS 821.7632AS min1068.75aSM8 的配筋计算配筋情况：0.0757gs0.9605AS1883.3856ASM5的配筋M6 的配筋M7的配筋M8 的配筋3434.90821513.8251821.76321883.3856对称配筋选筋22161816间距100构件顶板120100底板100选筋间距侧墙AS = AS M5的配筋2236.984818100 /N £ 0.9j ( f c A + f y' AS ) = N 抗5.4 侧墙Lo/b10.2222j0.95N498.875N抗8853.79可见 NN 抗，满足实验要求。10主要参考文献：1 朱合华.地下建筑结构.北京:中国建筑工业出版社，2013.2 刘增荣. 地下结构设计.北京:中国建筑工业出版社，2011.3 王树理. 地下建筑结构设计.北京:清华大学出版社，2009.4 05S804. 矩形钢筋混凝土蓄水池图集.北京:中华人民共和国建设部，2005.11