老关村站附属内部结构计算书

计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第1页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍一．计算原则主体结构构件根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别进行承载能力的计算和稳定、变形及裂缝宽度验算；按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合，并取各自的最不利组合进行结构设计。主体结构的安全等级定为一级，构件的重要性系数取1.1。主体结构，受弯构件的最大挠度不应超过L0/400～L0/300，悬臂构件的允许挠度值取L0/200～L0/150。结构构件的裂缝控制等级定为三级，即构件允许出现裂缝。裂缝宽度限值根据构件所在周边环境决定：结构顶、底板及侧墙（及其梁、壁柱等）外侧（迎土侧），裂缝允许宽度不大于0.2mm，其它部位不大于0.3mm。二．设计依据2.1设计规范、规程1）《地铁设计规范》（GB50157-2013）2）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）3）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）4）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）5）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）6）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）7）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）8）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）9）《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》（CJJ49-92）10）《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2011）11）《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）12）《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）13）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999（2003版）14）《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）2.2设计依据1)《武汉轨道交通六号线一期工程施工图技术要求》2013年3月；2)《武汉轨道交通6号线一期工程第Ⅰ标段详细勘察岩土工程勘察报告--老关村站》3)《6号线一期施工图设计文件编制统一规定》4)业主单位所提供的线路、地形、地下管线电子文件5)《武汉市轨道交通6号线施工图阶段第二版线路图》2014年3月等三．地质条件及荷载3.1工程地质、水文地质条件老关村站位于武汉市汉阳区，沿沌口路布置，三环高架立交桥南侧。沿线建筑物较少，以荒地为主。场区地貌为河流堆积平原。地形较为平缓，地面高程介于20.5~22.5m，从地貌来讲，老关村站处于长江一级阶地。根据勘察资料，地层层序自上而下依次为：（1-1）杂填土、（1-2）素填土、（3-3a）淤泥、计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第2页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍（3-3b）黏土、（3-5）粉质黏土夹粉砂、（6-1b）粉质黏土、（6-2a）黏土、（6-2b）粉质黏土、（10-2）角砾、（10-2a）碎石、（10-2c）粉质黏土。详见地质详勘报告。拟建场地内的地下水为上层滞水、孔隙承压水两种类型。上层滞水主要赋存于人工填土层，无统一自由水面，大气降水、地表水和生产、生活用水渗入是其主要的补给来源。本场地孔隙承压水主要赋存于10-2层角砾、10-2a层碎石中，具承压性，富水程度一般，接受周围土层孔隙水侧向补给，并进行侧向排泄。承压水位标高为19.0~20.0m。抗浮水位取现状地面标高。各土层主要物理力学指标综合建议值层号重度基床系数静止侧压力系数K0抗剪强度承载力特征值侧阻力特征值端阻力特征值γ（kN/m³）K(MPa/m)KCΦfkQsiaQpa垂直γ（KN/m³）kPa度kPakPakPa1-119.010717801-218.9220.489786103-3a16.730.75834573-3b17.6100.7214775173-518.2150.502012120206-1b20.2500.403415240405006-2a19.5450.423313220353006-2b19.8400.4330112003328010-221.6650.2504050070100010-2a22.0750.2004580075120010-2c21.4750.3548184204560015a-119.51350.4045204003560015a-221.4200fa=8006015003.2荷载取值(1)永久荷载：结构自重，按25kN/m3取用；顶板覆土，按20kN/m3取用；水压力：地下水位取地表，按静水压力计算；侧向土压力：土重度取20kN/m3，按静止土压力计算，综合考虑结构侧墙所处地层(3-3a,3-3b)，静止土压力系数取加权平均值(2)可变荷载：地面超载，按20kN/㎡取用；人群荷载，按4kN/㎡取用；(3)施工荷载：计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第3页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍施工机具一般取10kPa(4)偶然荷载：人防荷载按防常规武器6级和防核武器6级考虑，根据以往经验，在本车站的埋深条件下，人防荷载不起控制作用，故仅验算孔口部位临空墙、人防门垛等构件，相关构件配筋主要依据人防通用图配筋，对超出人防通用图的部分构件进行验算，验算时荷载取值依据《轨道交通工程人民防空设计规范》确定。地震作用按6度地震烈度进行抗震控制，并在结构设计时按7度地震烈度采取相应的构造措施。(5)计算工况和荷载组合：考虑附属通道及预留接口等的施工先后顺序，分别按基本组合和准永久组合的工况取计算模型进行内力计算。按包络值进行配筋计算。使用阶段，永久荷载分项系数取1.35，可变荷载取1.4，重要性系数取1.1。有人防荷载作用时，永久荷载分项系数取1.2，人防荷载取1.0，且可变荷载不参与组合，重要性系数取1.0。3.3荷载组合不同组合的荷载分项系数按下表取值：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基本组合状态下计算（1）基本组合构件强度计算1.351.4*1.1（2）构件裂缝宽度验算1.00.6（3）构件变形计算1.00.6（4）构件抗浮稳定验算1.03抗震荷载作用下构件强度验算1.21.34人防荷载作用下构件强度验算1.21.0根据工程经验和验算结果，在通常覆土深度条件下，六级人防荷载和六度地震作用对结构一般不起控制作用，本次计算对一般断面仅取基本状态下的组合和准永久组合。四．主体结构框架计算4.1计算模型本车站附属主体均为地下一层结构。其中Ⅳ号出入口均为L型的箱型标准出入口，按照单跨矩形断面建模计算；Ⅲ号出入口、1号风亭合建，根据结构布置，按照多跨箱型断面建计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第4页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍模计算。消防出入口及工作人员卫生间按照三跨箱型断面建模计算。建模计算时按底板支撑在弹性地基上的平面框架建模计算，断面计算时沿结构横向取1m宽结构带作为分析单元，纵梁按连续梁计算，中柱按轴心受压或偏心受压构件计算。应用SAP2000程序，采用一次加载的“荷载-结构”模型。SAP2000模型的基本假定与计算方法为：①土压力按静止土压力考虑，土压力及水压力简化为单元内的梯形荷载；②结构按弹性地基上的框架进行各种荷载组合计算，以最不利情况作为构件截面设计的依据。③计算模型中底板下均设置了竖向土弹簧支撑。如果弹簧反力超过地基承载力则取消相应弹簧并用最大地基反力代替。如果弹簧受拉则取消底板受拉弹簧。④计算模型中不考虑围护结构的作用⑤当附属底板设置有抗拔桩时，抗拔桩模拟为弹簧，根据抗拔桩承载力计算结果，根据单根桩的刚度值，再按抗拔桩的间距进行分配。4.2配筋计算原则结构外侧迎水面裂缝宽度按0.2mm控制，内部按0.3mm控制；计算裂缝宽度时，混凝土保护层厚度大于30mm，按30mm计算；水平构件配筋按纯弯构件计算；竖直构件按偏压构件计算；各截面均按单筋截面配筋；墙板混凝土强度等级为C40,框架柱的混凝土强度等级为C50，钢筋直径大于12mm(含)为HRB400级，直径小于12mm为HPB300级。4.3.1Ⅲ号出入口、1号风亭断面计算Ⅲ号出入口、1号风亭为地下一层结构，顶底板厚度为700mm，侧墙厚度为600mm，顶板最大覆土厚度为2.72m，标准段层高为5.05m；该附属底板设置有抗拔桩，单桩刚度为101100KN/m3，然后按照桩间距平均分配。坑底位于3-3b层中，土弹簧取为100000KN/m3。本附属主要位于3-3a、3-3b层土中，经计算，侧压力系数取为各土层的加权平均值为0.733；计算时按照多跨结构计算，详见下述。计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第5页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍4.3.1．13-3轴剖面1、计算模型计算模型如下图：2、荷载荷载计算时详见下述，结构自重由程序自动计入。覆土厚度为2.71~2.82m，地下水位标高取地面标高。1）基本组合荷载计算①、顶板承受覆土荷载及地面超载。计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第6页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍覆土自重：20x2.71＝54.2kN/m（大轴端）/20x2.82=56.4kN/m（小轴端）超载：20kN/m总荷载：q顶板＝1.35*54.2+1.4*1.1*20=103.97kN/m/106.94②、底板承受底板下水浮力，主体底板埋深9.16~9.27米，地下水位按自然地面考虑。q底板＝-1.35*10x9.16＝-123.66kN/m（125.15KN/m）③、侧墙主体侧墙：水压力：q墙顶＝1.35*10x（2.71+0.35）＝41.31kN/m（42.80KN/m）q墙底＝1.35*10x（9.16-0.35）＝118.94kN/m（120.42KN/m）土压力及超载：q墙顶＝0.733x[1.4*1.1*20+1.35*（20-10）×（2.72+0.35）]＝50.8kN/m（51.89KN/m）q墙底＝0.733x[1.4*1.1*20+1.35*（20-10）×（9.16-0.35）]＝107.7kN/m（108.79KN/m）2）准永久组合荷载计算①、顶板承受覆土荷载及地面超载。覆土自重：20x2.71＝54.2kN/m超载：20kN/m总荷载：q顶板＝54.2+0.6*20=66.2kN/m（68.4KN/m）②、底板承受底板下水浮力，主体底板埋深9.16~9.27米，地下水位按自然地面考虑。q底板＝-1.0*10x9.16＝-91.6kN/m（92.7kN/m）③、侧墙主体侧墙：水压力：q墙顶＝1.0*10x（2.71+0.35）＝30.6kN/m（31.7kN/m）q墙底＝1.0*10x（9.16-0.35）＝88.1kN/m（89.2kN/m）土压力及超载：q墙顶＝0.733x[0.6*20+1.0*（20-10）×（2.71+0.4）]＝31.23kN/m（32kN/m）q墙底＝0.733x[0.6*20+1.0*（20-10）×（9.16-0.4）]＝73.37kN/m(74.18kN/m)计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第7页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍3、荷载模型如下：基本组合准永久组合计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第8页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍4、计算结果计算结果（含弯矩包络图、剪力包络图、轴力包络图等）如下：基本组合弯矩图（KNm）准永久组合弯矩图（KNm）计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程老关村站附属结构第9页共92页项目名称：附属主体结构计算计算：邓秦秦复核：余巍巍基本组合剪力图（KN）准永久组合剪力图（KN）计算书专用纸工程名称：武汉轨道交通6号线一期工程