地下建筑结构课程设计计算书

地下建筑结构课程设计——浅埋式闭合框架结构设计

计算书

指导老师：刘国利

班级：土地0702

学生姓名：李俊友

学号：07002653

太原理工大学矿业工程学院

地下工程系

一、设计资料（658）

1、框架几何尺寸及荷载如图1所示。无地下水。按不同用途、埋深和岩土性质，框架荷载最不利组合值：荷载q1=35kN／m2；q2=20kN／m2。框架几何尺寸L x=4200mm；L y=3400mm。

2、材料:

地基的弹性压缩系数K=4.0×104kN／m3，弹性模量E0=5000kN／m2。

混凝土：C30，f t=1.43N／mm2，f c=14.3N／mm2，弹性模量E=3.0×107kN ／m2，α

1

=1。

钢筋：受力筋采用HRB335或HRB400级钢筋；其它钢筋采用HPB235级钢筋f y=f y'=210N／mm2，ξb=0.614；HRB335级钢筋f y=f y'=300N／mm2，ξb=0.550。纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度为50mm。

·

二、计算内力步骤

1、根据结构力学及弹性地基梁的知识计算X

1和X

2

δ11*X 1+δ12*X 2+Δ1q =0 δ21*X 1+δ22*X 2+Δ2q =0

其中δ11=δ11'+b 11；δ12=δ21=δ12'+b 12；δ22=δ22'+b 22；Δ1q =Δ1q '+b 1q ；

Δ2q =Δ2q '+b 2q ；

δ

11

'=

EI

1

(2×0.5×3.4×3.4×2/3×3.4)=4.85235E-05

δ12'=

EI

1

(2×0.5×3.4×3.4×1)= 2.14074E-05

δ

22

'=

EI

1

[2×(1×2.1×1+1×3.1×1)]= 2.03704E-05

Δ1q '=-

EI

1

(2×0.5×3.4×3.4×77.175+2×1/3×3.4×115.6×3/4×3.4)= -0.0028

Δ2q '=-

EI

1

(2×1/3×2.1×77.175×1+2×3.4×1×77.175+2×1/3×3.4× 115.6×1)= -0.0014

根据弹性地基梁公式以及梁两端的初使条件M 0和Q 0可求出θ0x: M A =

202αbky ϕ3+304αθbk ϕ4-3.4ϕ1 Q A =α20bky ϕ2+2

2α

θbk ϕ3+3.4αϕ4 而b 11=-2×3.4×θ01;b 22=-2×θ02;b 12=b 21=-2×θ01; b 1q =-2×3.4×θ0q ;b 2q =-2×θ0q (详细数据见下表）

表一 X 1和X 2的系数

δ11' 4.85235E-05

δ22'

2.03704E-05

Δ2q ' -0.0014

b 11 8.792E-05

b 22 7.606E-06

b 2q -0.00143

δ11 0.00013644

δ22 2.8E-05 Δ2q

-0.00283

δ12' 2.14074E-05

Δ1q ' -0.0028 b 12 2.58588E-05

b 1q -0.00486114

δ12

4.73E-05

Δ1q

-0.00766

解得： X 1=50.98kN X 2=14.94kNm

2、叠加弯矩（弹性地基梁按第三章弹性地基梁公式计算），计算截面弯矩并画弯矩图

顶板：M(x)= 14.94-2

1

×35×x 2

侧墙：M(x)= 50.98x+14.94-77.175-

2

1

×20×x 2 底板：按照弹性地基梁公式以及梁两端的初使条件M 0和Q 0可求出θ0和y 0，然后 按照公式求各截面弯矩，如下： M (x)=

202αbky ϕ3+3

04αθbk ϕ4+M 0ϕ1+20

2ϕα

Q

M(X)

顶板截面 1 2 3 4

M(X1)/kNm 29.16381 4.663811-10.0362-14.9362

M(X)

侧墙截面 1 2 3 4 5 6 7 )/kNm 29.16381 5.094454-9.34157-14.1443-9.31362 5.1503629.24767

M(X

2

M(X)

底板截面 1 2 3 4 5 6 7 M(X

)/kNm 29.24767 4.900069-9.50501-14.2424-9.44642 4.97354529.24767 3

（注：弯矩以内侧受拉为正，外侧受拉为负）

29.16

29.16

29.25

29.25

14.24

14.9414.14

14.14弯矩图KN·M

3、根据结构力学中的据已知弯矩做剪力图（注：弹性地基梁的剪力图按第三章弹性地基梁公式计算） Q(X)

底板截面 1

2 3 4 5 6 7

Q(X 3)/kN -42

-27.5638 -13.5387 0.162548 13.82943 27.75862

42

424250.9750.97

51.0251.02

42

42剪力图KN·M