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M

1.1.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+bip

δ’ij=

ds

i

∑⎰

EJ

Mj

M

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）。

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) MP 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：

图-3 M 1

图-4 M 2

δ’11=EI L L 2x

y +⨯=23.958 δ’22=

EI

y

2

1L 2/3M =10.5

δ’12=δ’21=EI

L M M y

21=-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 α=

)/1(5.04k 4

m EI b

=

接下来要用弹性地基梁的知识，求的相应的θ值。对于受x1x2，xp 的的情况进行讨论。

λ处x=l 代入公式：

φ1λ=ch αxcos αx=-1.327276273

φ2λ=ch αxsin αx+sh αxcos αx=2.056158107 φ3λ=sh αxsin αx=3.198600365

φ4λ=ch αxsin αx-sh αxcos αx=4.605376385

以X1=1时为例说明如何求θ。

图-6 M1作用时的弹性地基梁

:

因为MΛ=-3.23KNM ,QΛ=0 KN可以求出另两个未知初始值。然后根据所有的初始值求出他的M和Q等值。

这可以得到：

MΛ=Aφ3λy0+Bθ0φ4λ+CM0φ1λ+DQ0φ2λ

QΛ=Ey0φ2λ+Fθ0φ3λ+GM0φ4λ+HQ0φ1λ

由软件可以计算得到，如下值：

θ0==3.73204E-05

y0==-2.37211E-05

同理可以得到当x2，xp时的θ0和y0。

又

b11=-2×Ly×θ10;

b12= b21=-2×θ10；

b22=-2×θ20 ；

b1p=-2×Lyθp0；

b2p=-2θp0

和

δ11=δ’11+b11

δ12=δ21=δ’12+b12

δ22=δ’22+b22

△1p=△’1P+b1p

△2p=△’2P+b2p

根据以上公式就可以求出相应的值，详细的情况见来自excel的表格：

1.5 求X1和X2：

又由典型方程：X1δ11+X2δ12+△1P=0， X1δ21+X2δ22+△2P=0可得，

X1=211222112P

1222P 1-δδδδδδ∆+∆-= -62.889 kN X2=21

1222111P

212P 11--δδδδδδ∆+∆=18.110 kN

1.6其他：

对于底板的弹性地基梁，可以得到它的初始值，然后像前面所述的那样求出它的关于M 和Q 的方程。可知：

M0=M1 X1+M2 X2+MP 下=34.500 kNm Q0= -54.6kN 可以推得:

1.7弹性地基梁的M

对地基上取若干个点，来计算它们的φ1 φ2 φ4 φ3，为接下来的弯矩的计算做好准备，另外这些数据在计算剪力时也是需要的。所以是比较的重要，如果他们都计算错了，那么，其他的也就不会正确，具体的数据见来自excel 得下表：