浅埋式闭合框架结构设计
第六讲浅埋式结构详解
第六讲浅埋式结构一、概述浅埋式结构:是指其覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件(H土＜(2～2.5)h1，h1为压力拱高)或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下结构。
采用深或浅埋式的因素包括：建筑物的使用要求，环境条件，地质条件，防护等级，以及施工能力等。
常采用明挖法施工，比较经济。
但在地面环境条件要求苛刻的地段，也可采用管幕法、箱涵顶进法等暗挖法施工。
结构形式：直墙拱、矩形框架和梁板式结构，或者是上述型式的组合。
1. 直墙拱:在小型地下通道以及早期的人防工程中比较普遍，一般多用在跨度1.5～4m 左右的结构中。
墙体：砖或块石砌筑，拱体部分视其跨度大小，采用砖砌拱、预制钢筋混凝土拱或现浇钢筋混凝土拱。
拱型结构主要承受轴向压力，其中弯矩和剪力都较小。
拱顶部分按照其轴线形状又可分为：半圆拱、割圆拱、抛物线拱等多种形式。
2. 矩形闭合框架随着地下结构跨度、复杂性的增加，以及对结构整体性、防水性要求的越来越高，混凝土矩形闭合结构运用得越来越广泛。
与其他结构相比，它有空间利用率高，挖掘断面经济，且易于施工的优点。
特别是车行立交地道、地铁通道、车站等最为适用。
结构型式有单跨、双跨或多跨；有时在车站部分还需做成多层多跨的型式。
○1单跨矩形闭合框架当跨度较小时（一般小于6m），可采用单跨矩形闭合框架。
○2双跨和多跨的矩形闭合框架当结构的跨度较大，或由于使用和工艺的要求，结构可设计成单跨或多跨。
为了改善通风条件和节约材料，中间隔墙还可开设孔洞，不但可改善通风，节约材料，而且也使结构轻巧、美观。
中间隔墙还可用梁、柱代替。
孔洞开设较大时，隔墙的作用即变成梁、柱的传力体系。
○3多层多跨的矩形闭合框架 主要运用于地下厂房(例如地下热电站)由于工艺要求必须做成多层多跨的结构。
地铁车站部分，为了达到换乘的目的，局部也做成双层多跨的结构。
顶板梁柱底板)a )a )b )b3. 梁板式结构顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构，而围墙和隔墙则为砖墙；在地下水位较高或防护等级要求较高的工程中，一般除内部隔墙外，均做成箱形闭合框架钢筋混凝土结构。
第6章浅埋式结构
构件名称 墙板及环形结构
梁柱 基础
钢筋直径
d 10 12 d 14 16 d 20
d 32 d 32
有垫层 无垫层
保护层厚度（mm）
15~20 20~25 25~30
30~35 d+（5~10）
35 70
横向受力钢筋
受弯构件及大偏心受压构件受拉主筋配筋率一 般不大于1.2%，最大不得超过1.5%。
框架内力分析的计算简图及基本结构
设计弯矩、剪力及轴力的计算
a. 设计弯矩
不利截面是侧墙边缘处的截面
计算中近似的采用：
b Mi MP Qp2
设计弯矩计算简图
b. 设计剪力
不利截面仍处于支座边缘处
q
Qi
Qp
b 2
c. 设计轴力
由静载引起的设计轴力： Ni Np
由特载引起的设计轴力： Nit Ntp
埋入式变形缝
• 在有水压，而且表面温度高于50°C或受强氧化及油类等 有机物质侵蚀的地方，可在中间埋设紫铜片，但造价高。
特殊变形缝
d. 混合式
当防水要求很高，承受较大的水压力时，可 采用上述三种方法的组合，称为混合式，此 法防水效果好，但施工程序多，造价高。
6.4 算例
一置于弹性地基上的闭合 钢筋混凝土框架通道，横 梁受均布载 q20kN/m2，
将二者相加即为杆件最后设计轴力
设计剪力计算简图
抗浮验算 KQ重1.05~1.10 Q浮
截面设计
以《混凝土结构设计规范》为准 按弯矩及轴力对构件进行强度验算时，要考虑
材料在动载作用下的强度提高 按剪力和扭力对构件进行强度验算时，材料的
强度不提高
浅埋闭合框架课程设计
浅埋闭合框架课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解浅埋闭合框架的基本概念，掌握其结构特点和适用条件；2. 引导学生掌握浅埋闭合框架的力学分析方法，并能运用所学知识解决实际问题；3. 使学生了解浅埋闭合框架在设计中的注意事项，提高对工程实践的认识。
技能目标：1. 培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，能对浅埋闭合框架进行简单的力学分析；2. 提高学生的团队协作能力，学会在项目中与他人沟通、合作；3. 培养学生运用现代技术手段，如计算机软件，进行浅埋闭合框架设计的初步实践。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对土木工程学科的兴趣和热爱，激发学生主动学习的积极性；2. 引导学生认识到工程实践对国家建设和社会发展的重要性，增强学生的社会责任感；3. 培养学生严谨的科学态度，树立正确的价值观，遵循职业道德。
本课程针对高年级土木工程专业学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
课程旨在使学生在掌握浅埋闭合框架基本知识的基础上，提高分析、解决实际问题的能力，同时注重培养学生的团队协作精神、实践操作能力和职业素养，为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 浅埋闭合框架的定义与分类：介绍浅埋闭合框架的基本概念、结构类型及其适用范围，结合教材相关章节，让学生了解其工程背景和实际应用。
2. 浅埋闭合框架的力学分析：讲解浅埋闭合框架的受力特点，分析其主要受力构件和受力状态，教授相应的力学分析方法，如弹性力学、结构力学等，并布置相关习题。
3. 设计原理与构造要求：阐述浅埋闭合框架的设计原理，分析构造要求，包括材料选择、截面设计、连接方式等，结合教材内容，指导学生进行设计实践。
4. 工程案例分析：选取典型浅埋闭合框架工程案例，分析其设计、施工和验收过程，让学生了解实际工程中的关键问题及解决方法。
5. 设计软件应用：介绍常用设计软件在浅埋闭合框架设计中的应用，如AutoCAD、SAP2000等，组织学生进行上机操作，提高其现代技术应用能力。
浅埋式闭合框架结构设计即地下建筑结构课设
浅埋式闭合框架结构设计结构计算书一， 截面设计设S 为600mm,则有h 1=S+h=600+600=1200(mm),可得 h+S/3=800≤h 1=1200, 如右图所示。
二， 内力计算 1计算弯矩M1.1.结构的计算简图和基本结构如下图。
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。
由图-1的基本结构可知，此结构是对称的，所以就只有X 1和X 2，即可以得出典型方程为：系数是指在多余力x i 的作用下，沿着x i 方向的位移，△iP 是指在外荷载的作用下沿x i 的方向的位移，按下式计算：δij =δ‘ij +b ij △ij =△’iP +b ip δ’ij =ds i ∑⎰EJMjM δij ---框架基本结构在单位力的作用下产生的位移（不包括地板）。
b ij ---底板按弹性地基梁在单位力的作用下算出的切口处x i 方向的位移；△ ’iP---框架基本结构在外荷载的作用下产生的位移；b ip ---底板按弹性地基梁在外荷载的作用下算出的切口处x i 方向的位移。
1.2求δ‘ij 和△’iP ；M 1=1×L y =3.4(kNm) M 2=1(kNm)M P 上=1/2×q 1×(L X /2)=66.15(kNm)M P 下=1/2×q 1×(L X /2)+1/2×q 2×L y 2=193.31(kNm)M1Q 10M2Q 20M P 上M P 下 M P 下-M P 上-3.40 -10 66.15 193.31 127.16以上摘自excel 文件；根据结构力学的力法的相关知识可以得到： δ’11=EIy21L 2/3M =4.85235E-05 δ’12=δ’21=EIL M y 1=2.14074E-05 δ’22=EIL L 2xy +⨯=2.03704E-05△’1p =EIM 3/4)M -(M L 1/3M 0.5L M 21P P y 1y P ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-下）（=-0.002777183△’2P =EIL 1/3)M -(M 22L M 1M /2L 1/32-yP P y P P x ⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯下=-0.00154δ11' δ12' δ21' δ22' Δ1P ' Δ2P ' 4.85235E-05 2.14074E-05 2.14074E-05 2.03704E-05 -0.002777183 -0.00154以上摘自excel 文件 1.3 求b ij 和b ip α=44k EIb=0.368894(1/m) 接下来要用弹性地基梁的知识，求的相应的θ值。
地下建筑结构课程设计矩形闭合框架计算书
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 δ11 8700.992 δ12（δ21） 2230.08 δ22 1927.8222 △1p -1847510.416 △2p -795581.5627
1 M 4 0.5( L d 墙 / 1000） M 1 0.5( L d 墙 / 1000） (M 3 M 4 )M1 3 1 （d 底 / 1000)3 E 12
2 p 1 1 M 2 0.5( L d 墙 / 1000） 11 - M 2 H 0.5(d 顶 d 底） / 10001 ( M 3 M 2 )H 0.5(d 顶 d 底） / 10001 4 3 3 3 1 (d 顶 / 1000) 1 (d 墙 / 1000) E E 12 12
2 1.15 0.01
不知道 N 时，可按 1 的经验公式聚散 即： 1 0.2 2.7 大小偏压的判别： 当 ei 0.3h0 时，按大偏压计算。 当 ei 0.3h0 时，按小偏压计算， 大偏压的计算：
ei h0
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：
1.2 侧墙：根据朗肯土压力（水土分算）求侧向水压力，有：
e1 i hi K a 2C K a n w hw
e2 i (hi H ) K a 2C K a n w (hw H )
其中：
K a tan 2 (45 ) 2
0.9827
浅埋闭合框架结构设计
浅埋闭合框架结构设计是指在建筑设计中，将主要的结构体系布置在建筑底部的浅埋深度范围内，并采用闭合的框架结构来支撑建筑物的重量和荷载。
以下是浅埋闭合框架结构设计的一些关键考虑因素：
地基承载力：由于浅埋深度较小，因此需要评估地基的承载力以确保其能够支撑建筑物的重量和荷载。
如果地基承载力不足，可能需要采取加固措施或改变结构方案。
框架结构稳定性：闭合框架结构需要具有足够的刚度和稳定性，以抵抗外部荷载和地震力等作用下的变形和倾覆。
结构的几何形状、材料的选择和连接方式都对结构的稳定性起重要作用。
材料选择：浅埋闭合框架结构通常采用钢结构或混凝土结构。
钢结构具有较高的强度和刚度，适用于大跨度和灵活的空间布置。
混凝土结构则提供了更好的耐火性和抗震性能。
基础设计：浅埋闭合框架结构的基础设计需要考虑地基的稳定性和承载能力，选择适当的基础类型，如扩展基础、悬挑基础或桩基础等。
防水和绝缘：由于结构处于地下或接近地面，需要特别关注防水和绝缘措施，以防止地下水渗透和湿度对结构的影响。
防腐蚀保护：浅埋结构容易受到潮湿环境和腐蚀的影响，需要采取适当的防腐蚀措施，如涂层、防腐蚀材料或防腐蚀涂料等。
施工和维护便利性：考虑到结构的位置和深度，设计应便于施工和维护。
可考虑采用模块化设计、易于拆卸和可调节的连接方式等。
地下建筑结构 浅埋式矩形地下结构课程设计 计算书
浅埋式闭合框架结构设计计算书设计资料根据学号位数为016，选择的尺寸序号为（7）即mm L mm L y x 3300,3900==， 选择荷载序号为③,即m kN q m kN q /38,/2821==。
由于设计资料中明确了荷载以考虑最不利组合（含恒荷载），故在该荷载值即为设计值。
考虑到闭合框架在长度方向上的尺寸较大，计算中视其为平面应变问题，取1m 长的框架为计算单元。
施工材料的性质如表1-1一、截面尺寸确定及内力计算设S为400mm,则有h1=S+h=400+360=760mm),可得h+S/3≤760mm,1计算弯矩M1.1.结构的计算简图和基本结构如下图。
图-2计算简图和基本结构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。
由图-1的基本结构可知，此结构是对称的，所以就只有X1和X2，即可以得出典型方程为：系数是指在多余力xi的作用下，沿着xi方向的位移，△iP是指在外荷载的作用下沿xi的方向的位移，按下式计算：δij=δ’ij+bij△ij=△’iP+bipδ’ij=dsi∑⎰EJMjMδij---框架基本结构在单位力的作用下产生的位移（不包括地板）。
bij---底板按弹性地基梁在单位力的作用下算出的切口处xi方向的位移；’iP---框架基本结构在外荷载的作用下产生的位移；bip---底板按弹性地基梁在外荷载的作用下算出的切口处xi方向的位移。
1.3求δ’ij和△’iP：图-5 p M M1=1(kN.m) M2=3.3(kN.m)图-3 M 1图-4 M 2MP 上=53.235(kN.m)MP 下=260.145(kN.m) (摘自excel 文件；) 根据结构力学的力法的相关知识由图乘法可以得到： 惯性矩: 设EI=1，可得各系数如下：δ’11=EI L L 2xy +⨯=23.958δ’22=EIy21L 2/3M =10.5δ’12=δ’21=EIL M M y21=-10.89△’1p=EI)L 1/3)M -(M 22L M 1M /2L 1/3(2-y P 下P y P P x ⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=1706.3541△’2p=EI)M 3/4)M -(M L 1/3M 0.5L M （21P 下P y 1y P ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-=-875.7585(摘自excel 文件)1.4 求bij 和bip图-6 M1作用时的弹性地基α=)/1(5.04k 4m EI b接下来要用弹性地基梁的知识，求的相应的θ值。
论浅埋式闭合框架结构设计
论浅埋式闭合框架结构设计随着现代建筑技术的快速发展，各种建筑结构设计也得到了不断的改进和更新。
其中，浅埋式闭合框架结构的出现受到了广泛的关注和认可。
这种结构设计的特点是紧凑、坚固、防水性能强等，因此得到了广泛应用。
下面将对浅埋式闭合框架结构设计进行详细的介绍和论述。
一、浅埋式闭合框架结构定义浅埋式闭合框架结构是一种在地面以下浅埋的结构，一般由柱子、梁、墙体等组成，整体构成一个保护性强的结构体系。
这种结构体系的特点在于，结构体系可保证空间的最大利用率，同时又能保证房屋的稳定性。
由于浅埋式闭合框架结构是一个包括地面在内的整体结构，因此可以很好地防止地下水渗漏，从而保证了建筑物的防水性能。
二、浅埋式闭合框架结构设计原理浅埋式闭合框架结构的设计原理在于将整个建筑结构尽量浅埋在地下，从而保证房屋的稳定性和防水性能。
在设计浅埋式闭合框架结构时，需要考虑以下几个方面：1. 基础设计：由于浅埋式闭合框架结构的特点在于在地下浅埋，因此需要根据地质特征和建筑物的荷载情况来设计房屋的基础。
一般情况下，基础设计需要采取深埋式基础，以确保房屋的稳定性和强度。
2. 结构设计：浅埋式闭合框架结构主要由柱、梁、墙等组成。
在设计这些结构时，需要考虑材料的选择、强度计算、形状设计等方面的问题。
设计者需要根据实际情况和材料特性进行合理的结构设计，以确保建筑的稳定性和强度。
3. 防水设计：由于浅埋式闭合框架结构在地下，因此需要加强防水设计。
防水设计包括墙体的材料选择、防水材料的设置、水管设计等方面。
通过合理的防水设计，可以有效地防止地下水的渗漏，保护房屋的稳定性。
三、浅埋式闭合框架结构的优缺点1. 优点（1）强度高：由于浅埋式闭合框架结构的材料选择和结构设计都非常合理，因此其强度很高。
不仅可以承受大风、大雨等自然灾害，还可以承受地下水的压力和地震等情况。
（2）空间利用率高：浅埋式闭合框架结构可以将地下的空间最大化利用，不仅可以保证房屋的使用面积，而且还可以使地下空间更加美观实用。
浅埋式地下结构设计
6.4.2地铁车站平面设计
• 地铁车站的组成： • 地铁车站由车站主体(站台、站厅，生产、生活用房)、出
入口及通道、通风道及地面通风亭等三大部分组成。
• 高架车站一般由车站、出入口及通道组成。
• 地面车站一般仅设车站和出入口。
6.4.3地铁车站建筑设计
• 1. 车站 • （1）车站规模
• 地铁车站主体结构设计按照《地铁设计规范》（GB50157）、《建筑 结构荷载规范》（GB50010）、《混凝土结构设计规范》 （GB50009）及《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153）的 规定和要求进行设计。地铁车站主体结构的受力明确，按照极限状态 法设计，同时对地铁车站的抗震和耐久性设计也进行考虑。
• （3）多种功能的竖向组合。 主要为步行街、地下高速路、 地铁线路与车站、停车库及路面高架桥等共同组合在一起， 通常是机动车及地铁设在最底层，中层为地铁站台层，顶 层为步行道、商场等。
6.2.3平面柱网及剖面
• 1.矩形平面
• 这种形式多用于大中跨度的地下空间。它往往位于城市干 道一侧，起商业街的作用。
• 若工程位于地下水位较高的地区或防护等级要求较高时， 除内部隔墙外，做成箱型闭合框架钢筋混凝土结构。
4.框架结构
• 一些建筑如地下商场、地下停车场等，可采用框 架结构。
• 与地上框架不同的是：地下建筑的框架结构设计 荷载要考虑地面覆土的影响，框架结构的外围护 结构多采用钢筋混凝土墙体，以承受侧向土压力 的作用。
• 2.带形平面
• 这种形式跨度较大，为坑道式的，设计时应根据功能要求 及货柜布置的特点综合考虑，单面货柜的宽度以6～8m为 宜，双面货柜则以10～16m为好，长度不限。
浅埋式闭合框架结构设计讲解
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h1=S+h=600+600=1200(mm),可得h+S/3=800≤h1=1200,如右图所示。
图-1截面图第二部分，内力计算1计算弯矩M1.1.结构的计算简图和基本结构如下图。
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。
图-2计算简图和基本结构由图-1的基本结构可知，此结构是对称的，所以就只有X1和X2，即可以得出典型方程为：X1δ11+X2δ12+△1P=0X1δ21+X2δ22+△2P=0系数是指在多余力x i的作用下，沿着x i方向的位移，△iP是指在外荷载的作用下沿x i 的方向的位移，按下式计算：δij =δ‘ij +b ij △ij =△’iP +b ip δ’ij =ds i ∑⎰EJMjM δij ---框架基本结构在单位力的作用下产生的位移（不包括地板）。
b ij ---底板按弹性地基梁在单位力的作用下算出的切口处x i 方向的位移； △ ’iP---框架基本结构在外荷载的作用下产生的位移；b ip ---底板按弹性地基梁在外荷载的作用下算出的切口处x i 方向的位移。
1.2求δ‘ij 和△’iP ；M 1=1×L y =3.4(kNm) M 2=1(kNm)M P 上=1/2×q 1×(L X /2) 2= 79.38 (kNm)M P 下=1/2×q 1×(L X /2)+1/2×q 2×L y 2=229.66(kNm) M1=-3.4KNM Q10=0 M2=-1 KNMQ20=0MP 下-MP 上=150.28KN/M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’11=EIy21L 2/3M =4.85235x10-5 δ’12=δ’21=EI L M y1=2.14074x10-5 δ’22=EI L L 2xy +⨯=2.03704 x10-5Δ1P '=EIM 3/4)M -(M L 1/3M 0.5L M 21P P y 1y P ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-下）（=-0.003308Δ2P '=EIL 1/3)M -(M 22L M 1M /2L 1/32-yP P y P P x ⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯下=-0.001836图-4 M 2图-5 M q图-6 M1作用时的弹性地基梁δ11'=4.85235x10-5 δ12'=2.14074x10-5 δ21'=2.14074x10-5 δ22'=2.03704 x10-5 Δ1P '=-0.003308 Δ2P '=-0.0016541.3 求b ij 和b ip α=44k EIb=0.368894(1/m) 接下来要用弹性地基梁的知识，求的相应的θ值。
第6章浅埋式结构
q顶
2. 矩形闭合框架的计算
底板荷载： 直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶 板传下的荷载与特载之和，即:
q底 q顶
P L
q顶t
q顶
2. 矩形闭合框架的计算
侧墙上的荷载：
侧墙上所受的荷载有侧向压力、水压力及特载。
1.土层侧压力：
e(
i
i
hi
)
tan
2
(45
ห้องสมุดไป่ตู้
2
向压力。故砖、石和混凝土等抗压性能良好， 而抗拉性能又较差的材料在拱形结构中得以充 分发挥其材料的特性。
1. 概述
拱顶部分按其轴线形状可分为：半圆拱、割圆拱和抛物线等
1. 概述
1. 概述
6.1.2 矩形闭合框架 矩形闭合框架的顶、底板为水平构件，承
受较大的弯矩，一般做成钢筋混凝土结构。 闭合框架可以是单跨、双跨或多跨的，还
最小配筋率 （%） 0.6 0.2
0.2和45ft/fy 中的较大值
4. 构造要求
6.4.4 分布钢筋 在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少
混凝土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。 纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于
受力钢筋截面积的10％，同时，纵向分布钢 筋的配筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不 宜小于0.20％。
1. 概述
一般浅埋式建筑工程，常采用明挖法施工， 特殊环境下也可采用管幕法、管涵顶进法等暗 挖法施工。
浅埋式的结构形式可归纳为以下三种：直 墙拱形结构、矩形框架和梁板式结构。
1. 概述
6.1.1 直墙拱形结构 墙体部分通常用砖和块石砌筑，拱体部分
砖砌拱或钢筋混凝土拱。 从结构受力分析看，拱形结构主要承受轴
第四章浅埋式结构
xiδij + ∆ip = 0
（二）内力计算
采用结构力学中的力法计算
′ δij =δij +bij ′ δij bij
—— 单位力作用下产生的位移； 单位力作用下产生的位移； —— 底板在单位力作用下在切口处产生的位移。 底板在单位力作用下在切口处产生的位移。
∆ij = ∆′ +biq ip
外荷载作用下产生的位移； 外荷载作用下产生的位移 ∆′ ——外荷载作用下产生的位移； ip
ml 5.712 θA1 =θAm = EJ EJ
在单位力x1=1作用下，由于地基梁变形在切口 在单位力x1=1作用下，由于地基梁变形在切口 处产生的相对线位移：
34.272 b = 2×3×θA1 = 11 EJ 在切口处产生的相对角位移：
11.424 b = b21 = 2×θA1 = 12 EJ
在进行内力计算之前，先根据以往的经验（ 在进行内力计算之前，先根据以往的经验（参照已有的类 似的结构）或近似计算方法假定各个杆件的截面尺寸， 似的结构）或近似计算方法假定各个杆件的截面尺寸，经 内力计算后，再来验算所设截面是否合适。否则，重复上 内力计算后，再来验算所设截面是否合适。否则， 述过程，直至所设截面合适为止。 述过程，直至所设截面合适为止。
214.56 b q = 2(θAR +θAm)×3 = − 1 EJ bq 71.52 1 =− b2q = h EJ
将以上求出的数值叠加，得出系数和自由项值：
1 ′ 11 δ11 =δ11 +b = 52.272 EJ δ =δ′ +b = 20.424 1 21 21 12 EJ 1 ′ +b22 =13.81 δ22 =δ22 EJ ′ ∆1P = ∆1P +b q = −574.56 1 2 ∆2P = ∆′ P +b2q = −364.86
结构内力计算书
地下建筑结构课程设计――浅埋式闭合框架结构设计指导教师：***班级：土地 0701班学生姓名：***设计时间：2010 年 6 月22太原理工大学矿业工程学院地下工程系结构内力计算书 设计资料1、学号：07002637Lx ×Ly=4300×3600 q1=35kN/ m 2q2=20KN/ m 22、材料：地基的弹性压缩系数k=4.0×104 kN ／m 3, 弹性模量E 0 = 5000 kN ／m 2。
混凝土：C30，f t ＝1.43 N ／mm 2，f c ＝14.3 N ／mm 2，弹性模量E = 3.0×107kN/ m 2q1=35KN/m2q 2=20K N /m 2图1 框架几何尺寸及荷载示意图3、计算步骤取基本结构如图2，因结构对称，故x3=0可写出典型方程为：x 1·δ11+x 2·δ12+Δ1p =0 x 1·δ21+x 2·δ22+Δ2p =0(1) 由图乘法求的：4.24.2M1图11M2图x 2x 2105.04281.44105.04281.44Mp图δ11ˊ=EI 39.49 δ12ˊ=EI 64.17 Δ1p ˊ=EI82.3408- δ22’=EI3.13 Δ2p ’=EI 84.1547-(2)地板按弹性地基梁算出切口处的位移： ①判断梁的类型：α=44EIbk=0.3689（1/M ） 因为αL<2.75,故属短梁。
②计算X 1影响下的初参数：梁左端M 0=-4.2Q 0=0 梁右端M L =-4.3 Q L =0据表达式M=y 022αbkψ3+θ034αbk ψ4+M 0ψ1+Q 0α21ψ2 Q=y 0α2bk ψ2+θ022αbkψ3-M 0αψ4+Q 0ψ1其中 ψ1=ch αxcos αxψ2 =ch αxsin αx+sh αxcos αx ψ3=sh αxsin αxψ4 =ch αxsin αx-sh αxcos αx将各数值代入解得：y 10=1.45×10-5(m) θ10=-1.80×10-5(rad) ③在X 1=1作用下，由于弹性地基梁的变形，使框架切口处沿X 1方向产生的相对线位移为：b 11=-2×4.2×θ10=EI71.81 同理，在X 1=1作用下，使框架切口处沿X 2方向产生的相对角位移为：b 21=b 12=-2×θ10=EI45.19 在X 2作用下，框架切口处沿X 2方向的相对角位移为： b 22=-2×θ20=EI63.4 如图，在外荷载作用下，弹性地基梁（底板）的变形使框架切口处沿X 1和X 2方向产生位移，计算时应分别考虑外荷载传给地基梁两端的力R 及弯矩M 的影响，计算由两个对称弯矩引起A 点的角变方法同前。
北京轻轨浅埋暗挖地下工程中框架结构的施工方法
北京轻轨浅埋暗挖地下工程中框架结构的施工方法摘要根据以往地铁施工经验,制定出浅埋暗挖地下工程中框架结构的施工程序及采取的措施,以指导本工程的施工。
关键词城市轻轨浅埋暗挖框架结构施工方法1 概述在城市浅埋暗挖地下工程中,通常采用拱形结构, 与框架结构相比,有助于充分利用围岩的自成拱能力, 降低围护结构的受力,但也存在着空间利用率低的弊端。
在北京市城市快速轨道交通东直门地下折返线工程中,3 号风井风道DD 、D′ D′和EE 各断面均采用浅埋框架结构。
如何组织框架结构的施工,成为施工前亟需解决的新课题。
2 工程概况风道全长L= 58 m , 分DD 、D′ D′、E E 3 种断面形式。
本工程位于永定河冲积扇的中部, 根据地质勘察报告, 其结构顶部为粉质粘土、粘质粉土, 洞身及洞底主要为粉细砂层、中粗砂, 局部围岩为圆砾层。
隧道围岩分级及土石可挖性均为Ⅴ级, 结构下部位于潜水层中。
现以EE 断面为例介绍矩形框架结构的施工。
该断面长22. 7 m , 位于东直门外东中街下,其开挖断面较大(11. 6 m) ,地面下有污水管、上水管、电力管、热力管、电信管,共计23 条;地面以上为高层建筑, 施工中要确保这些管线和建筑的安全。
初期支护采用350 mm 厚C20 格栅网喷混凝土,二次衬砌为400 mm 厚防水钢筋混凝土,防水等级为二级,抗震设防烈度为8 度。
3 施工方法3. 1 中洞法施工采用中洞法施工,主要步骤如表1 所示。
施工中要严格控制施工进尺、上下台阶距离,以便能尽快地封闭工作面,及时控制围岩的初始位移,减小岩体内塑性区的发展。
3. 2 主要施工技术3. 2. 1 超前小导管技术(1) 小导管布置及形式(图1 、图2)图1 E -E 断面小导管布置铁道标准设计RAILWAYSTANDARD DES IGN 2003(3)图2 小导管加工形式示意(单位:m) 小导管采用<42 钢管; 溢浆孔采用<6、<8 孔, 呈梅花形布置, 纵向四等分圆。
浅埋式结构
截面合适为止。
计算方法
a. 不考虑线位移影响时，以力矩分配法进行计算。
b. 静荷载作用下地层 中的闭合框架，一 般按弹性地基上的 框架进行计算，可 将地基视作弹性半 无限平面。采用结 构力学中的力法。
闭合框架计算简图
典型方程： x1 21 x2 12 x3 13 1 p 0
车辆爆炸荷载
地震荷载
偶然荷载
偶然荷载
计算简图
顶板荷载
a.
b. c. d. e.
覆土压力
水压力 顶板自重
q土 i hi (kN / m 2 )
i
q水 w hw (kN / m2 )
q d (kN / m2 )
t q顶
顶板所受的特载
地面超载
q
t 顶
q顶 i hi w hw d q q
钢筋的最小配筋百分率（%）
受力类型 全部纵向钢筋 受压构件 一侧纵向钢筋 受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件 一侧的受拉钢筋
最小配筋百分率（%） 0.6 0.2 0.2和
45 f t / f y
中较
大值
分布钢筋
考虑混凝土的收缩、温差影响、 不均匀沉陷等因素的作用，必 须配置一定数量的构造钢筋。 纵向分布钢筋的截面面积，一 般应不小于受力钢筋截面积的 10%，纵向分布钢筋的配筋率： 对顶、底板不宜小于0.15%； 对侧墙不宜小于0.2%。
设计剪力计算简图
将二者相加即为杆件最后设计轴力
抗浮验算
Q重 K 1.05 ~ 1.10 Q浮
截面设计
以《混凝土结构设计规范》为准
按弯矩及轴力对构件进行强度验算时，要考虑
地下建筑结构课程设计矩形闭合框架计算书
' Ne f y/ AS (h0 a s/ )
1 f c b h02
1 1 2 s
As
/ 1 f c bh0 f y / AS N
fy
若 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 ，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。 h0
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。 X1 151.4706 X2 237.4648
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 1 M 6 X 2 1 M 7 M 3 M 1 X 1 X 2 1 M 8 M 1 X 1 X 2 1 M 4
M7’ 130.8346
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(
A 1.75 f t bh0 0.07 N ) f yv sv h0 VC V AS ,若 VAS ≤0，说明不需要配筋 1 S
M V h0
其中： 计算结果：
由ΣMB＝0，可得
M 5 M 5 Q顶
4.2.2 侧墙
/
d墙 2000
q1 d 墙 2 ( ) 2 2000
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 d d d e 2 1 Q墙 (e2 e1 )(H 顶 底 ） 1 (H 顶 底 ） 3 2 2000 2 2000
0.9827
AS ’
821.7632
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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h1=S+h=600+600=1200(mm),可得h+S/3=800≤h1=1200,如右图所示。
图-1截面图第二部分，内力计算1计算弯矩M1.1.结构的计算简图和基本结构如下图。
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。
图-2计算简图和基本结构由图-1的基本结构可知，此结构是对称的，所以就只有X1和X2，即可以得出典型方程为：X1δ11+X2δ12+△1P=0X1δ21+X2δ22+△2P=0系数是指在多余力x i的作用下，沿着x i方向的位移，△iP是指在外荷载的作用下沿x i 的方向的位移，按下式计算：δij =δ‘ij +b ij △ij =△’iP +b ip δ’ij =ds i ∑⎰EJMjM δij ---框架基本结构在单位力的作用下产生的位移（不包括地板）。
b ij ---底板按弹性地基梁在单位力的作用下算出的切口处x i 方向的位移； △ ’iP---框架基本结构在外荷载的作用下产生的位移；b ip ---底板按弹性地基梁在外荷载的作用下算出的切口处x i 方向的位移。
1.2求δ‘ij 和△’iP ；M 1=1×L y =3.4(kNm) M 2=1(kNm)M P 上=1/2×q 1×(L X /2) 2= 79.38 (kNm)M P 下=1/2×q 1×(L X /2)+1/2×q 2×L y 2=229.66(kNm) M1=-3.4KNM Q10=0 M2=-1 KNMQ20=0MP 下-MP 上=150.28KN/M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’11=EIy21L 2/3M =4.85235x10-5 δ’12=δ’21=EI L M y1=2.14074x10-5 δ’22=EI L L 2xy +⨯=2.03704 x10-5Δ1P '=EIM 3/4)M -(M L 1/3M 0.5L M 21P P y 1y P ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-下）（=-0.003308Δ2P '=EIL 1/3)M -(M 22L M 1M /2L 1/32-yP P y P P x ⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯下=-0.001836图-4 M 2图-5 M q图-6 M1作用时的弹性地基梁δ11'=4.85235x10-5 δ12'=2.14074x10-5 δ21'=2.14074x10-5 δ22'=2.03704 x10-5 Δ1P '=-0.003308 Δ2P '=-0.0016541.3 求b ij 和b ip α=44k EIb=0.368894(1/m) 接下来要用弹性地基梁的知识，求的相应的θ值。
对于受x 1x 2，x p 的的情况进行讨论。
φ1λ=chαxcosαx=0.052751φ2λ=chαxsinαx+shαxcosαx=2.50804 φ3λ=shαxsinαx=2.2475062φ4λ=chαxsinαx -shαxcosαx=2.411645 以x 1=1时为例说明如何求θ。
因为M Λ=-3.4 KNM ,Q Λ=0 KN 可以求出令两个人未知初始值。
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。
A= bk/2α2 =146969.3846B= bk/4α3 =199202.7455 C=1 D=1/2α =1.355403005 E= bk/2α=54216.12022 F= bk/2α2 =146969.4 G=-α=-0.36889H=1这可以得到：M Λ=Aφ3λy 0+Bθ0φ4λ+CM 0φ1λ+DQ 0φ2λ Q Λ=Ey 0φ2λ+Fθ0φ3λ+GM 0φ4λ+HQ 0φ1λ这可以得到：θ0=E -ABDF A CD --M A D +λλθ=-1.28174 x10-5 y 0=DF-EQ -Q 0λ=8.89132x10-6 同理可以得到当x 2，x p 时的θ0和y 0。
见下表 y 10=8.89132x10-6 θ10=1.28174x10-5 y 20=2.61509x10-6θ20=3.76984x10-6 Y p0=0.001488652θp0=0.000765b 11=2×L y ×θ10; b 12= b 21=2×θ10； b 22=2×θ20 ； b 1p =2×L x θp0； b 2p =；2θp0 和δ11=δ‘11+b 11 δ12=δ21=δ‘12+b 12 δ22=δ‘22+b 22 △1p =△’1P +b 1p△2p =△’2P +b 2pb 11=-8.71586E-05 δ11=-3.9x10-5 b 12 =-2.56349E-05 δ12=-4.23x10-6 b 21=-2.56349E-05 δ21=-4.2 x10-6 b 22=-7.53967E-06 δ22=1.283x10-5 b 1p =0.006324883 Δ1P =0.003016883 b 2p =0.0023648 Δ2P =0.00052881.4 求X 1和X 2，又有典型方程：X 1δ11+X 2δ12+△1P =0，X 1δ21+X 2δ22+△2P =0可得，X 1=211222112P 1222P 1-δδδδδδ∆+∆-=79.0920702X 2=21122211211P 2P 11--δδδδδδ∆+∆= -15.3478843弯矩按叠加法按如下公式计算 M=M 1 X 1+M 2 X 2+M PM 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） 顶部中间叠加弯矩M=q 1l 2/8=36x4.22/8=79.38KN/M 弯矩图如下弹性地基梁的Q;因为Q x=Ey0φ2x+Fθ0φ3x+GM0φ4x+HQ0φ1x,所以可得Q左=75.6KN Q右=-75.6KN其他位置剪力按照结构力学截面法结点法求出结构顶部Q左上=75.6KN Q右上=-75.6KN两侧结构Q左上=-79.17924356KN Q左下=9.219706653KN Q右上=79.17924356KN Q右下=-9.219706653KN 按照叠加法可得如下剪力图框架的轴力N;对于上侧N=q2L y,对于两侧N=1/2q2L x对于地基N= q2L y;则有N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)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 > 0.92) 构件长细比lc/i=1000/[1000/(2 X 1.732)]=3.464 < 34-12X(M1/M2)=22.0003) 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 CmCm=1.000 > 0.73) 求截面曲率休整系数ζcζc=48.529 > 1.0 取ζc=1.04) 求截面弯矩增大系数ηnsηns=1.0015) 计算调整后的的弯矩值 MM=72.15 KN.m(3) 判断大小偏心受压初始偏心距 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)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。