浅埋式闭合框架结构设计

浅埋式闭合框架结构设计结构计算书
班级：土木（隧道）***
学号：*********
姓名：****
第一部分，截面设计
设S为600mm,则有h=S+h=600+600=1200(mm),可得1 h+S/3=800≤h=1200, 1如右图所示。

截面图图-1第二部分，内力计算M
1计算弯矩
结构的计算简图和基本结构如下图。

1.1.
1.2典型方程弹性地基梁上的平面框架的内力计算可以采用结构力学中的力法，只是需要将下侧（底板）按弹性地基梁考虑。

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-2计算简图和基本结构图
的由图-1，即可以得X基本结构可知，此结构是对称的，所以就只
有X和21出典型方程为：
=0 △+XXδδ+1P111122=0
+△δ+XδX2P212221
是指在外方向的位移，△x的作用下，沿着系数是指在多余力x iPii2
/ 21
荷载的作用下沿x的方向的位移，按下式计算：iδ=δ‘+b ij ijij△=△'+b ip iPij M i Mjδ'? =?ds ij EJδ---框架基本结构在单位力的作用下产生的位移（不包括地板）。

ij
底板按弹性---b ij地基梁在单位力的作用下算出的切口处x方向的位移；i△'框架基本结构在外荷载的作用下产生的位移；iP---b---底板按弹性地基梁在外荷载的作用下算出的切口处x方向的位iip移。

1.2求δ‘和△'；iPij3 / 21
图-5 M q
-4 M图 2
=3.4(kNm) =1×LM y1=1(kNm)
M2 2= 79.38 (kNm)
/2)×M=1/2×q(L XP1上2=229.66(kNm) L(L/2)+1/2×q×M=1/2×q×yPX21
下Q10=0 M1=-3.4KNM
Q20=0
M2=-1 KNM
=150.28KN/M
-MP上MP下根据结构力学的力法的相关知识可以得到：
I=b*h*h*h/12=0.018
δ' ==4.85235x1011EI LM-5=δ'δ'y1 ==2.14074x102112EILL?2?-5xyδ2L2/3M-5y1
' ==2.03704 x1022EIM?3/4?)?M）?1/3L(M-M?M?2?（L0.5?1P下1PPyyΔ=-0.003308
'=1P EIL??)-M???LM1??/2??-21/3LM?22(M1/3yxPyP下PPΔ=-0.001836
'=2P EI
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-5 δ'=4.85235x1011-5 δ'=2.14074x1012-5 δ'=2.14074x1021δ'=2.03704 x10-5 22Δ'=-0.003308 1PΔ'=-0.001654 2P
和b1.3 求b ipij k bα==0.368894(1/m) 44EI接下来要用弹性地基梁的知识，求的相应的θ值。

对于受xx，x的的情况进行讨论。

p21φ=chαxcosαx=0.052751
1λφ=chαxsinαx+shαxcosαx=2.50804 2λφ=shαxsinα
x=2.2475062
3λφ=chαxsinαx-shαxcosαx=2.411645 4λ以x=1时为例说1
何求如θ。

明
图-6 M1作用时的弹性地基梁
因为M=-3.4 KNM ,Q=0 KN可以求出令两个人未知初始值。

ΛΛ然后根据所有的初始值求出他的M和Q等值。

设A到H为下表的相应数值。

2 3 =199202.7455 bk/2α=146969.3846 B= bk/4αA=
D=1/2α=1.355403005 C=1
2 F= bk/2αE= bk/2α=54216.12022 =146969.4
H=1G=-α= -0.36889
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这可以得到：
=Aφ+Bθφφφ+DQM+CMy2λΛ1λ3λ4λ0000φ+Fθφφφ
+GMQ=Ey+HQ1λ3λ4λ2λΛ0000这可以得到：
DCD?-?M-F??AAθ-5 ==-1.28174 x100BD-E AQ-EQ-F-6 y==8.89132x10?00D同理可以得到当x，x时的θ和y。

见下表02p0-6 -5 θ=1.28174x10=8.89132x10y10106 -6 θ
3.76984x10-=2.61509x10y20=20θY =0.001488652 =0.000765
p0p0
b;×=2×Lθy1110×θ；=2b= b211210=2b×；θ2220 L×；=2bθx1p p0 =b；2θ2p p0和‘=δ+b δ111111‘δ+b =δ=δ21121212=δ‘+bδ222222△=△'+b 1p1p1P6 / 21
△=△'+b 2p2P2p
-5δ=-3.9x10 b=-8.71586E-05 1111-6=-4.23x10 =-2.56349E-05 b δ1212-6=-4.2 x10b=-2.56349E-05 δ2121-5 =b-7.53967E-06
=1.283x10δ2222Δ=0.003016883 =0.006324883 b1P1pΔ
b=0.0005288
=0.0023648 2P2p XX和，求1.4 21δδ又有典型方程：X+X+△，=01P121112δδ△X+X+=0可得，2P212221??????=79.0920702
=X2P122P121????-21121122?????-= -15.3478843
X=211P112P2????-21221211
弯矩按叠加法按如下公式计算
M=M X+M X+M P1212M左上=15.3478843+79.38=94.7278843KN/M(外部受拉)
M左下=-3.4*79.0920702+15.3478843+229.36=-24.20515438KN/M（内部受拉）
由对称性可得
M右上=94.7278843KN/M(外部受拉)
M右下=-24.20515438KN/M（内部受拉）
22/8=79.38KN/M /8=36x4.2l顶部中间叠加弯矩M=q1弯矩图如下
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Q;
弹性地基梁的φφφ+FθφQ=Ey所以可得,+GM+HQ因为
1xx04x2x003x0=-75.6KN
=75.6KN Q右Q左其他位置剪力按照结构力学截面法结点法求出结构顶部=-75.6KN 右上Q左上=75.6KN Q 两侧结构
=9.219706653KN 左下=-79.17924356KN QQ左上
=-9.219706653KN =79.17924356KN Q右下右上Q 按照叠加法可得如下剪力图
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框架的轴力N;
对于上侧N=qL y, 2对于两侧N=1/2qL x 2对于地基N= qL;则有y2N上侧
=26*3.4=88.4KN
N两侧=26*4.2/2=54.6KN
N地基=26*3.4=88.4KN
得轴力图如下
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根据公式Mi=Mp-Qp*b/2 求出设计弯矩和设计轴力
第三部分，配筋设计
一、偏心受压构件顶梁配筋计算
（一）、基本信息
执行规范: 《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010) （二）、设计要求
结构安全等级:二级；重要性系数:γo=1.0
混凝土强度等级:C30
钢筋等级:HRB335
一端弯矩设计值:M1=72.05(KN-m)
另一端弯矩设计值:M2=72.05(KN-m)
轴向压力设计值:N=88.4(KN-m)
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矩形截面宽度:b=1000(mm)
矩形截面高度:h=600(mm)
受压As'保护层厚度a':a'=50(mm)
受拉As保护层厚度a:a=50(mm)
构件计算长度l0: l0=1000(mm)
（三）、设计参数
根据《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010)
混凝土C30轴心抗压强度设计值:fc=14.3 (N/mm2)
混凝土C30轴心抗拉强度设计值:ft=1.43 (N/mm2)
受压钢筋HRB335抗压强度设计值:fy'=300 (N/mm2) （四）、计算过程
(1) 判断是否需要考虑轴向力在弯矩方向二阶效应对截面偏心距的影响。

1) 判断两端弯矩的比值
M1/M2=72.05/72.05=1.000 > 0.9
2) 构件长细比
lc/i=1000/[1000/(2 X 1.732)]=3.464 <
34-12X(M1/M2)=22.000
3) 柱的轴压比
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N/fcA=N * 1000 / (fc * b * h)=0.010 < 0.9
根据以上判断，需要考虑轴力作用下二阶效应对截面偏心距的影响。

(2) 调整截面承受的弯矩。

1) 附加偏心距ea
偏心距: ea=20mm > h/30=20.000mm 取 ea=20mm 2) 求构件端截面偏心距调节系数 Cm
Cm=1.000 > 0.7
3) 求截面曲率休整系数ζc
ζc=48.529 > 1.0 取ζc=1.0
4) 求截面弯矩增大系数ηns
ηns=1.001
5) 计算调整后的的弯矩值 M
M=72.15 KN.m
(3) 判断大小偏心受压
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初始偏心距 ei= e0 + ea = M / N + ea=836.192mm
相对受压区高度ξ：ξ= N / (γ0fcbh0) =0.011
相对界限受压区高度ξb：ξb= 0.550
因ξ<= ξb 经判断此构件为大偏心受压构件
e'= 587.37
(4) 求截面配筋面积As=As'
截面配筋面积As=As'= 346.16
二、偏心受压构件侧墙配筋计算
（一）、基本信息
执行规范: 《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010) （二）、设计要求
结构安全等级:二级；重要性系数:γo=1.0
混凝土强度等级:C30
钢筋等级:HRB335
一端弯矩设计值:M1=13.086(KN-m)
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另一端弯矩设计值:M2=73.112(KN-m)
轴向压力设计值:N=54.6(KN-m)
矩形截面宽度:b=1000(mm)
矩形截面高度:h=600(mm)
受压As'保护层厚度a':a'=50(mm)
受拉As保护层厚度a:a=50(mm)
构件计算长度l0: l0=1000(mm)
（三）、设计参数
根据《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010)
混凝土C30轴心抗压强度设计值:fc=14.3 (N/mm2)
混凝土C30轴心抗拉强度设计值:ft=1.43 (N/mm2)
受压钢筋HRB335抗压强度设计值:fy'=300 (N/mm2)
（四）、计算过程
(1) 判断是否需要考虑轴向力在弯矩方向二阶效应对截面偏心距的影响。

1) 判断两端弯矩的比值
M1/M2=13.086/73.112=0.179 < 0.9
2) 构件长细比
lc/i=1000/[1000/(2 X 1.732)]=3.464 < 34-14 / 21
12X(M1/M2)=31.852
3) 柱的轴压比
N/fcA=N * 1000 / (fc * b * h)=0.006 < 0.9
根据以上判断，不需要考虑轴力作用下二阶效应对截面偏心
距的影响。

1) 附加偏心距ea
偏心距: ea=20mm > h/30=20.000mm 取 ea=20mm 2) 求构件端截面偏心距调节系数 Cm
Cm=0.754 > 0.7
3) 求截面曲率休整系数ζc
ζc=78.571 > 1.0 取ζc=1.0
4) 求截面弯矩增大系数ηns
ηns=1.001
5) 计算调整后的的弯矩值 M
M=55.15 KN.m
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(3) 判断大小偏心受压
初始偏心距 ei= e0 + ea = M / N + ea=1030.107mm
相对受压区高度ξ：ξ= N / (γ0fcbh0) =0.007
相对界限受压区高度ξb：ξb= 0.550
因ξ<= ξb 经判断此构件为大偏心受压构件
e'= 781.00
(4) 求截面配筋面积As=As'
截面配筋面积As=As'= 284.28
三、偏心受压构件底梁配筋计算
（一）、基本信息
执行规范: 《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010) （二）、设计要求
结构安全等级:二级；重要性系数:γo=1.0
混凝土强度等级:C30
钢筋等级:HRB335
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一端弯矩设计值:M1=22.482(KN-m)
另一端弯矩设计值:M2=22.482(KN-m)
轴向压力设计值:N=88.4(KN-m)
矩形截面宽度:b=1000(mm)
矩形截面高度:h=600(mm)
受压As'保护层厚度a':a'=50(mm)
受拉As保护层厚度a:a=50(mm)
构件计算长度l0: l0=1000(mm)
（三）、设计参数
根据《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010)
混凝土C30轴心抗压强度设计值:fc=14.3 (N/mm2)
混凝土C30轴心抗拉强度设计值:ft=1.43 (N/mm2)
受压钢筋HRB335抗压强度设计值:fy'=300 (N/mm2)
（四）、计算过程
(1) 判断是否需要考虑轴向力在弯矩方向二阶效应对截面偏心距的影响。

1) 判断两端弯矩的比值
M1/M2=22.482/22.482=1.000 > 0.9
2) 构件长细比
17 / 21
lc/i=1000/[1000/(2 X 1.732)]=3.464 <
34-12X(M1/M2)=22.000
3) 柱的轴压比
N/fcA=N * 1000 / (fc * b * h)=0.010 < 0.9
根据以上判断，需要考虑轴力作用下二阶效应对截面偏心距的影响。

(2) 调整截面承受的弯矩。

1) 附加偏心距ea
偏心距: ea=20mm > h/30=20.000mm 取 ea=20mm 2) 求构件端截面偏心距调节系数 Cm
Cm=1.000 > 0.7
3) 求截面曲率休整系数ζc
ζc=48.529 > 1.0 取ζc=1.0
4) 求截面弯矩增大系数ηns
ηns=1.004
18 / 21
5) 计算调整后的的弯矩值 M
M=22.58 KN.m
(3) 判断大小偏心受压
初始偏心距 ei= e0 + ea = M / N + ea=275.411mm
相对受压区高度ξ：ξ= N / (γ0fcbh0) =0.011
相对界限受压区高度ξb：ξb= 0.550
因ξ<= ξb 经判断此构件为大偏心受压构件
e'= 26.59
(4) 求截面配筋面积As=As'
截面配筋面积As=As'= 15.67 19 / 21
20 / 21。