38某地铁车站内部结构设计计算书

11内部结构设计1.1计算模型及荷载工况本车站为地下三层车站，内部结构按荷载情况、施工方法，模拟开挖、使用阶段不同的受力状况，按最不利情况进行计算。结构计算模型为支承在弹性地基上的平面框架结构，基底用土弹簧模拟。对于纵梁的计算，取横断面各个荷载工况里的柱轴力的最大值，建立5跨标准纵断面模型，将柱的轴力作为均布荷载作用在纵梁上，计算出梁的内力。按荷载情况分别按重力工况、水反力工况和最终使用工况进行计算。重力工况荷载：恒载+活载；水反力工况荷载：恒载+水反力；最终使用工况荷载：恒载+活载+水反力。内部结构按照三个不同工况最终包络后的最不利内力进行配筋。1.2主要计算参数计算采用SAP2000软件，取纵向长度1m为一计算单元。计算中采用的c、φ以及侧向基床系数均按照地质报告推荐值取用。主体结构混凝土梁、板、侧墙等级为C35，柱为C45；底板厚度1100mm，上/下中板厚度400mm，顶板厚度600mm，侧墙地下一层范围为600mm，地下二层为700mm，地下三层范围为800mm。钻孔灌注桩考虑长期环境作用下刚度折减50%，等刚度折算为665厚围护墙。431.01.00.56412hπ×××=h=665mm侧墙设计为复合墙，主体结构的侧墙承受侧向水压力（压顶梁上面的部分侧墙同时承受水土压力），围护桩承受侧向土压力。计算参数：土体静止土压力系数：取地质条件最不利断面加权计算静止土压力系数K0=1.80.53.40.4610.30.753.20.51.83.410.33.2xxxx++++++=0.63，计算时取0.65加权平均计算土的容重：21.8183.418.810.317.53.2191.83.410.33.2xxxx++++++=18KN/m³抗浮水位取至设计地面下3m，水土压力采用水土分算；底板竖向及水平基床系数：20000KPa/m；1.3单柱横剖面计算1、恒载计算：结构自重：软件自动计算，混凝土容重去25KN/m³；覆土：1.9x19=36.1KPa；装修层自重：0.15x20=3KPa；水压力（顶板~压顶梁位置）：0~20Kpa（为方便软件加荷载，取顶板位置水压力为0，实际水压力在顶板下1.2米的位置）；土压力（顶板~压顶梁位置）：18x2.2x0.65=26KPa~(8x2+18x3.3)x0.65=49Kpa；水压力（顶板压顶梁位置~底板）：20Kpa~10x17.7=177Kpa；土压力（顶板压顶梁位置~底板）：(8x2+18x3.3)x0.65=49Kpa~(18x3.3+8x17)x0.65=127Kpa；2、活载计算：地面超载：20Kpa；中板活载：4Kpa（设备区8Kpa）；3、水反力计算：10x17.7=177Kpa。4、计算结果包络及配筋：3弯矩包络图（KN·M）剪力包络图（KN）4轴力包络图（KN）根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表（中板按照上下中板最不利进配筋）。构件计算弯矩M剪力Q板厚h配筋方式裂缝宽度(KN·m/m)(KN/m)(mm)(mm)顶板跨中325——60025@1500.219顶板中支座63834860028@150+32@3000.183顶板边支座56934180028@150+28@3000.19中板跨中65——40022@1500.04中板中支座1938140022@1500.241中板边支座1979140022@1500.246底板跨中1163——110028@1000.269底板中支座889361110032@1000.112底板边支座1965967110032@100+28@1500.165侧墙跨中573——80028@1500.248侧墙上支座56928760028@150+28@3000.192侧墙上中支座23024270028@1500.04侧墙下中支座60761880028@1500.162侧墙下支座1965117580032@100+28@1500.18855、抗剪计算从计算图中可以读出各层板的最大剪力；底板最大剪力标准值967KN，设计值为1.1x1.35x967=1436KN，考虑底板加腋：0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*1360＝1499007N≥V＝1436000N，抗剪满足要求；中板最大剪力标准值88KN，设计值为1.1x1.35x88=131KN，考虑底板加腋：0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*360＝439600N≥V＝131000N，抗剪满足要求；顶板最大剪力标准值347KN，设计值为1.1x1.35x347=515KN，考虑底板加腋：0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*560＝611520N≥V＝515000N，抗剪满足要求；与底板交接的侧墙最大剪力标准值1174KN，设计值为1.1x1.35x1174=1744KN，考虑底板加腋：0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*1100＝1208900N＜1744000，考虑配箍筋（箍筋间距300mm）Asv＝(V-0.7*ft*b*ho)*S/(Fyv*ho)＝(1744000-0.7*1.57*1000*1060)*300/(360*1060)＝464mm（考虑了腋角）箍筋肢距300mm，则单根箍筋的需要面积为464/3.33=139，选取箍筋钢筋直径为16，单肢面积201.1mm6、轴压比计算柱混凝土采用C40最大轴力设计值为：1068x8x1.1x1.35=12687.84KNfcxA=19.1x1000x0.7x1.3=17381fcxA/N=0.73＜0.8满足要求1.4双柱横剖面计算1、恒载计算：结构自重：软件自动计算，混凝土容重去25KN/m³；覆土：1.9x19=36.1KPa；装修层自重：0.15x20=3KPa；6水压力（顶板~压顶梁位置）：0~20Kpa（为方便软件加荷载，取顶板位置水压力为0，实际水压力在顶板下1.2米的位置）；土压力（顶板~压顶梁位置）：18x2.2x0.65=26KPa~(8x2+18x3.3)x0.65=49Kpa；水压力（顶板压顶梁位置~底板）：20Kpa~10x17.7=177Kpa；土压力（顶板压顶梁位置~底板）：(8x2+18x3.3)x0.65=49Kpa~(18x3.3+8x17)x0.65=127Kpa；2、活载计算：地面超载：20Kpa；中板活载：4Kpa（设备区8Kpa）；3、水反力计算：10x17.7=177Kpa。4、计算结果包络及配筋：弯矩包络图（KN·M）7剪力包络图（KN）轴力包络图（KN）8根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表（中板按照上下中板最不利进配筋）。构件计算弯矩M剪力Q板厚h配筋方式裂缝宽度(KN·m/m)(KN/m)(mm)(mm)顶板跨中337——60025@1500.238顶板中支座34021760028@1500.178顶板边支座45728360028@150+28@3000.129中板跨中66——40022@1500.04中板中支座1236640022@1500.08中板边支座2099940022@1500.235底板跨中1306——110032@1000.214底板中支座717209110028@1000.08底板边支座1693793110028@100+28@1500.123侧墙跨中653——80032@1500.229侧墙上支座45724460028@150+28@3000.129侧墙上中支座22818170028@1500.06侧墙下中支座78875780028@150+28@3000.143侧墙下支座1683111080028@100+28@1500.1235、抗剪计算从计算图中可以读出各层板的最大剪力；底板最大剪力标准值793KN，设计值为1.1x1.35x793=1178KN，考虑底板加腋：0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*1360＝1499007N≥V＝1178000N，抗剪满足要求；中板最大剪力标准值75KN，设计值为1.1x1.35x75=112KN，考虑底板加腋：0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*360＝439600N≥V＝112000N，抗剪满足要求；顶板最大剪力标准值268KN，设计值为1.1x1.35x268=398KN，考虑底板加腋：0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*560＝611520N≥V＝398000N，抗剪满足要求；与底板交接的侧墙最大剪力标准值1110KN，设计值为1.1x1.35x1110=1648KN，考虑底板加腋：0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*1100＝1208900N＜1648000，考虑配箍筋（箍筋间距300mm）Asv＝(V-0.7*ft*b*ho)*S/(Fyv*ho)9＝(1648000-0.7*1.57*1000*1060)*200/(360*1060)＝345mm（考虑了一部分腋角）箍筋肢距300mm，则单根箍筋的需要面积为345/3.33=103.6，选取箍筋钢筋直径为16，单肢面积201.1mm6、轴压比计算柱混凝土采用C40最大轴力设计值为：813x8x1.1x1.35=9658.44KNfcxA=19.1x1000x0.6x1.2=17381fcxA/N=0.71＜0.8满足要求1.5单柱纵框架计算结果及配筋纵框架计算弯矩图单位（KN·M）10纵框架计算剪力图单位（KN）根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表（上中纵梁根据人防配筋进行配筋设计）。构件截面弯矩(kN﹒m)支座剪力(kN)裂缝宽度（mm）配筋数量顶纵梁跨中9001800246500.11413φ28端部419833320.17418φ28下中纵梁跨中800100052100.169φ25端部10147680.1419φ28底纵梁跨中10002200215800.0812φ32端部594540510.16120φ325、抗剪计算顶纵梁最大剪力标准值3332KN，设计值为1.1x1.35x3332=4948KN，0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*900*1800＝1780380N＜V＝4948000N，抗剪不满足要求；考虑配箍筋（箍筋间距100mm）Asv＝(V-0.7*ft*b*ho)*S/(Fyv*ho)＝(4948000-0.7*1.57*900*1800)*100/(360*1800)＝488mm配四肢箍，则单根箍筋的需要面积为488/4=122.2，选取箍筋钢筋直径为16，单肢面积201.1mm中纵梁最大剪力标准值768KN，设计值为1.1x1.35x768=1140KN，0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*800*1000＝879200N＜V＝1140000N，抗剪不满足要求；考虑配箍筋（箍筋间距100mm）Asv＝(V-0.7*ft*b*ho)*S/(Fyv*ho)＝(1140000-0.7*1.57*800*1000)*100/(360*1000)＝72mm配四肢箍，则单根箍筋的需要面积为72/4=18，选取箍筋钢筋直径为14，单肢面积154mm底纵梁最大剪力标准值4051KN，设计值为1.1x1.35x4051=6016KN，0.7*ft*b*ho＝0.7*1.57*1000*2200＝2198000N＜V＝6016000N，抗剪不满足要求；考虑配箍筋（箍筋间距100mm）Asv＝(V-0.7*ft*b*ho)*S/(Fyv*ho)11＝(6016000-0.7*1.57*1000*2200)*100/(360*2200)＝488mm配四肢箍，则单根箍筋的需要面积为481/4=120.3，选取箍筋钢筋直径为16，单肢面积201.1mm1.6双柱纵框架计算结果及分析纵框架计算弯矩图单位（KN·M）纵框架计算剪力图单位（KN）12根据计算结果进行截面配筋及裂缝验算如下表。构件截面弯矩(kN﹒m)支座剪力(kN)裂缝宽度（mm）配筋数量顶纵梁跨中8001600153