某轨道交通某地铁站主体结构设计计算书41071.pdf
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1、 某轨道交通某地铁站主体结构设计计算书 计算书 I 目 录 第 1 章 工程概况.1 第 2 章 岩土物理力学特性指标.1 第 3 章 计算依据及原则.1 3.1 主要设计规范.1 3.2 计算基本原则.1 3.3 计算方法.2 第 4 章 2 轴断面结构计算.3 4.1 抗浮验算.4 4.2 主要计算参数.4 4.3 荷载标准值计算.6 4.4 主体框架结构计算简图.7 4.5 内力计算结果.8 4.6 主体框架结构配筋计算.12 第 5 章 3 轴断面结构计算.14 5.1 抗浮验算.14 5.2 主要计算参数.15 5.3 荷载标准值计算.15 5.4 主体框架结构计算简图.17 5.5
2、 内力计算结果.18 5.6 主体框架结构配筋计算.21 计算书 II 第 6 章 6 轴断面结构计算.23 6.1 抗浮验算.24 6.2 主要计算参数.24 6.3 荷载标准值计算.25 6.4 主体框架结构计算简图.27 6.5 内力计算结果.27 6.6 主体框架结构配筋计算.31 第 7 章 8 轴断面结构计算.33 7.1 抗浮验算.33 7.2 主要计算参数.34 7.3 荷载标准值计算.35 7.4 主体框架结构计算简图.36 7.5 内力计算结果.37 7.6 主体框架结构配筋计算.41 第 8 章 11 轴断面结构计算.43 8.1 抗浮验算.44 8.2 主要计算参数.4
3、4 8.3 荷载标准值计算.45 8.4 主体框架结构计算简图.49 8.5 内力计算结果.51 8.6 主体框架结构配筋计算.57 第 9 章 19 轴断面结构计算.59 计算书 III 9.1 抗浮验算.60 9.2 主要计算参数.60 9.3 荷载标准值计算.61 9.4 主体框架结构计算简图.62 9.5 内力计算结果.63 9.6 主体框架结构配筋计算.68 第 10 章 22 轴断面结构计算.70 10.1 抗浮验算.70 10.2 主要计算参数.71 10.3 荷载标准值计算.72 10.4 主体框架结构计算简图.73 10.5 内力计算结果.74 10.6 主体框架结构配筋计算
4、.78 计算书 1 某轨道交通某地铁站主体结构设计计算书 第1章 工程概况 本站主体双层单柱双跨箱形结构,总长 189.6m。标准段结构总宽 19.9m,总高 13.23m,顶板覆土厚约 3.6m(车站有效站台中心线处)。主体采用明挖法施工,结构顶板厚、侧墙厚、底板厚、楼板厚分别见各个断面,混凝土标号为 C35;柱子混凝土标号为 C45。第2章 岩土物理力学特性指标 根据地质勘察报告,本段线路土层分布较为稳定,勘察范围内自上而下依次为人工填土(QmL)、残积红黏土(Qel);基岩为三叠系下统大冶组一段(T1d1)灰岩。第3章 计算依据及原则 3.1 主要设计规范 1.地铁设计规范 (GB501
5、57-2013)2.建筑结构荷载规范 (GB50009-2012)3.混凝土结构设计规范 (GB50010-2015)4.轨道交通工程人民防空设计规范(RFJ02-2009)5.城市轨道交通结构抗震设计规范 (GB50909-2014)3.2 计算基本原则 1、环境类别按现行国家标准混凝土结构设计规范确定,考虑主体结构设计使用年限为 100 年,工程环境处于混凝土结构耐久性设计规范环境类别中的 I-A、I-B、I-C 类。2、结构构件设计使用年限为 100 年。3、结构构件安全等级为一级,相应构件的重要性系数0取 1.1。4、钢筋混凝土构件混凝土保护层厚度(mm)应符合下列规定:顶(底)板、侧
6、(端)墙及最外层钢筋(指箍筋或者拉筋):迎土侧 45mm、计算书 2 背土侧 35mm;顶(底)梁最外层钢筋(指箍筋或者拉筋):迎土侧 45mm、背土侧 35mm;中板梁:最外层钢筋(指箍筋或者拉筋)35mm;中板:最外层钢筋(指箍筋或者拉筋)30mm;中柱:最外层钢筋(指箍筋或者拉筋)42mm。5、结构构件在永久荷载和基本荷载组合下,应按荷载短期效应组合并考虑长期效应组合的影响进行结构构件的裂缝验算,最大允许裂缝宽度为:迎土面0.2mm,非迎土面0.3mm;当计及地震、人防偶然组合时,不验算结构的裂缝宽度。6、结构设计按 6 级人防的抗力标准进行验算。7、结构内力考虑以下荷载基本组合:1)恒
7、载+活载;2)恒载+地震荷载;3)恒载+人防荷载。荷载组合分项系数见表 3-1。表 3-1 荷载分项系数表 序号 荷载 组合验算工况 永久 荷载 可变 荷载 偶然荷载 地震 荷载 人防 荷载 1 基本组合构件强度计算 1.35 1.4 2 构件裂缝宽度验算 1.0 0.7 3 构件变形计算 1.0 1.0 4 抗震荷载作用下构件强度验算 1.2 1.3 5 人防荷载作用下构件强度验算 1.2 1.0 8、按最不利情况进行结构抗浮稳定验算,在不考虑侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于 1.05。9、设计使用年限调整系数取值为1.1。3.3 计算方法 主体结构计算按照平面应变假设,采用荷载结构模型
8、,通过 MIDAS/CIVIL 2012 结构分析通用程序进行内力分析。本站结构所处土层主要为粘土地层,采用水土分算的原则确定水位以下侧墙水土压力。使用阶段考虑水土压力全部由主计算书 3 体结构承担。第 4 章 2 轴断面结构计算 结构断面如下图所示:计算书 4 图 4-1 主体结构 2 轴断面图 4.1 抗浮验算 抗浮验算选取覆土厚度 4.76m 验算,抗浮水位取 1271.5m,不考虑侧壁摩阻力。结构容重取 25kN/m3,纵向取 6.2m 柱距进行验算。混凝土自重=72.96.225=11299KN 中板装修层自重=(21.6-0.92)0.156.2=368.28KN 站台板装修层体积
9、=8.20.16.220=101.68KN 柱自重=0.81.111.4325=251.5KN 土自重=(7.1821.620+13.4721.610)6.2=37276KN Fs/Fw=(11299+368.28+101.68+251.5+37276)/(10293.16.2)=2.711.05 4.2 主要计算参数 1.土层参数 计算书 5 选取 M2Z3-21-10 号钻孔,具体岩土物理力学性质参数见下表。表 4-1 M2Z3-21-10钻孔地层物理力学性质参数 土层 编号 土层 名称 土层厚度(m)容重(kN/m3)c(kP)()K0 基床系数(MPa/m)水平 垂直 1-1 素填土
10、6.2 19.0 0 20 0.65/4-1-4 硬塑状黏土 1.5 17.3 45 8 0.45 40 30 4-1-3 可塑状黏土 2.9 16.7 35 6 0.55 25 20 14-2-c 中风化灰岩 10 26.8 750 43 0.18 500 600 1)重度 顶板以上回填土:重度取1=20kN/m3;结构所在土层重度加权平均值为:2=23.46kN/m3 2)静侧压系数 结构所在土层静侧压系数加权平均值为:0K0.306。3)基床系数 底板位于强风化灰岩层中,垂直基床系数为:VK600MPa/m;结构所在土层水平基床系数加权平均值为:XK334MPa/m。2.结构参数 结构截
11、面参数见图 1-1。立柱抗弯刚度和抗压刚度在 6.1m 的柱距范围内折算到延米:0.81.1/6.1=B*H;1.10.83/12/6.1=B*H3/12。等效墙体厚度:H=0.8m;等效墙体宽度:B=1.1/6.1=0.18m。计算书 6 4.3 荷载标准值计算 1.正常使用阶段荷载标准值计算 地面超载标准值:20kN/m2;地面超载水平分量:e=200.306=6.1kN/m2;站厅层建筑面层标准值:=230.15=3.45kN/m2;设备区站厅层设备荷载标准值:=8kN/m2;水土压力分为无水水位工况和抗浮设防水位两种工况计算:1)无水水位荷载标准值(延米)竖向土压力标准值:=205.2
12、3=104.5kN/m 结构侧向土压力:=205.6750.30634.7kN/m;=34.7+23.4614.480.306138.6kN/m;其中,分别为地面到车站结构顶、底板形心线的距离。2)抗浮水位荷载标准值(延米)竖向土压力标准值:1p 205.23=104.5kN/m 结构侧向土压力:=200.3065.67534.7kN/m;21210hweeK=34.7+23.461.5050.306=45.5kN/m 32220weeh K=45.5+23.4612.9750.306=98.915kN/m;结构顶板水压力:=010=0kN/m;结构侧向水压力:11wwweh=100=0kN/
13、m;22wwweh=1012.975129.8kN/m;结构底板水浮力:=1013.475134.75N/m;其中,分别为抗浮设计水位到车站结构顶、底板形心线的距离。底板地基反力按计算由地基弹簧变形提供,结构自重由程序自行考虑。0q1q2qhp110111Khe012212)(Khhee21hh、0111Khe1wp2wp21wwhh、计算书 7 2人防使用阶段荷载标准值计算 根据 11 轴断面计算人防工况不控制,因此可不进行相应计算。3地震使用阶段荷载标准值计算 根据 11 轴断面计算地震工况不控制,因此可不进行相应抗震验算。4.4 主体框架结构计算简图 取各构件中心线绘制计算简图,各阶段计
14、算简图分别绘制如下:图 4-2 正常使用阶 段荷载计算图(无水工况)图 4-3 正常使用阶段荷载计算图(抗浮水位)计算书 8 4.5 内力计算结果 1.正常使用阶段无水工况荷载作用下结构内力图 无水工况(基本组合)弯矩图 无水工况(基本组合)剪力图 -1327 -1651 -1148 -834 -253 90 -289 -255 115 -1452 221 -1071 -184 -30 -187 -120 -53 82 138 236 217 -170 -541 -1106 79 59 40 20 -19 -35 279 308 300 168 -590 -900 -765 -278 187
15、205 186 -169 -24 -17 -9 6 14 18 -824 406 700 781 781 649 302 -1031 -1612 -977 662 1161 1446 1520 1518 1376 1020 450 -511 249 324 363 408 424 424 283 -900 -296 304 328 328 321 307 245 -521 -1165 -172 -55 87 111 113 105 67 -101 -178 -108 59 96 104 102 77 -66 -184 -264 -917 -1125 -1014 -929 -145 18 -61
16、 -61 -342 640 -170 -680 -129 -8 -61 -61 -61 -61 -61 65 177 279 382 552 18 18 18 18 18 18 -236 -96 214 383 564 686 -585 -403 -235 75 216 321 -8 -8 -8 -8 -8 -8 -801 -594 -388 -181 231 438 644 851 977 -998 -792 -585 -379 -172 240 447 653 780 -537 -232 -90 -56 -61 -32 153 515 1153 -450 -165 -41 25 30 77
17、 231 544 1026 -128 -99 -69 -39 21 51 81 111 130 -111 -81 -51 -21 39 69 99 129 146 计算书 9 无水工况(基本组合)轴力图 无水工况(标准组合)弯矩图 无水工况(标准组合)轴力图 -666 -684 -776 -784 -543 -2243 -851 -854 -1055 -1024 -1224 -1586 -517 -2550 -858 -862 -865 -869 -872 -1191 -1158 -1124 -1091 -1057 -2248 -2253 -2258 -2264 -2269 -2274 -10
18、85 -1115 -1145 -1175 -1205 -1234 -1556 -1526 -1496 -1466 -1436 -1407 -2555 -2560 -2565 -2569 -2574 -2579 -666 -666 -666 -666 -666 -666 -666 -666 -666 -684 -684 -684 -684 -684 -684 -684 -684 -684 -776 -776 -776 -776 -776 -776 -776 -776 -776 -784 -784 -784 -784 -784 -784 -784 -784 -784 -543 -543 -543
19、-543 -543 -543 -543 -543 -543 -517 -517 -517 -517 -517 -517 -517 -517 -517 -978 -1217 -847 -616 -187 66 -213 -188 84 -1070 163 -791 -136 -22 -138 -88 -39 61 101 174 160 -125 -399 -815 58 44 29 15 -14 -25 206 228 222 125 -436 -664 -565 -205 138 151 137 -125 -18 -12 -7 5 10 13 -608 299 516 576 576 478
20、 223 -760 -1188 -720 488 856 1066 1120 1119 1014 752 332 -377 184 239 268 301 313 313 209 -665 -219 224 242 242 237 227 181 -384 -859 -128 -41 64 83 83 78 50 -75 -132 -80 44 71 77 76 57 -49 -136 -196 -491 -504 -574 -579 -401 -1653 -627 -630 -778 -755 -903 -1171 -382 -1881 -632 -635 -638 -640 -643 -8
21、78 -854 -829 -804 -780 -1657 -1661 -1665 -1668 -1672 -1676 -801 -823 -845 -867 -889 -911 -1149 -1127 -1105 -1082 -1060 -1038 -1884 -1888 -1891 -1895 -1898 -1902 -491 -491 -491 -491 -491 -491 -491 -491 -491 -504 -504 -504 -504 -504 -504 -504 -504 -504 -574 -574 -574 -574 -574 -574 -574 -574 -574 -579
22、 -579 -579 -579 -579 -579 -579 -579 -579 -401 -401 -401 -401 -401 -401 -401 -401 -401 -382 -382 -382 -382 -382 -382 -382 -382 -382 计算书 10 2.正常使用阶段抗浮水位荷载作用下结构内力图 抗浮工况(基本组合)弯矩图 抗浮工况(基本组合)剪力图 -1373 -1640 -1395 -1270 -263 100 -279 -248 244 -1504 185 -1380 -174 -40 -186 -124 -62 61 112 247 244 -161 -591
23、-1163 87 65 43 21 -23 -41 519 582 575 394 -751 -1207 -925 220 400 408 344 -296 -32 -22 -12 8 19 23 -866 378 680 768 768 642 303 -1017 -1593 -966 673 1172 1457 1531 1529 1387 1032 462 -767 310 572 670 670 610 390 -658 -1342 -718 285 523 600 600 520 274 -782 -1419 -182 -62 84 110 112 105 70 -95 -170 -
24、100 61 94 99 97 68 -81 -203 -285 -924 -1125 -1036 -988 -147 20 -56 -56 -543 632 -305 -1016 -126 -10 -56 -56 -56 -56 -56 -144 188 321 444 563 20 20 20 20 20 20 -385 -171 311 578 866 1017 -866 -577 -310 172 386 544 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -808 -601 -395 -188 225 431 637 844 971 -998 -792 -585 -379 -17
25、3 240 447 653 780 -693 -501 -330 -172 135 289 454 712 1213 -652 -470 -306 -152 155 314 486 687 1050 -130 -100 -70 -41 19 49 79 109 128 -107 -77 -48 -18 42 72 102 132 149 计算书 11 抗浮工况(基本组合)轴力图 抗浮工况(标准组合)弯矩图 -658 -679 -1172 -1183 -925 -2236 -851 -854 -1058 -1031 -1231 -1594 -895 -2538 -858 -862 -865 -8
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