《地铁车站主体结构设计课程设计论文》.doc

地 下 工 程 课 程 设 计 地铁车站主体结构设计 （地下矩形框架结构） 学院名称： 土木工程学院 班 级： 土木2011级 目录 第一章 课程设计任务概述 1 1.1 课程设计目的 1 1.2 设计规范及参考书 1 1.3 课程设计方案 1 1.3.1 方案概述 1 1.3.2 主要材料 3 1.4 课程设计基本流程 3 第二章 平面结构计算简图及荷载计算 5 2.1 基本参数 5 2.2 结构简化 5 2.3 荷载计算 6 2.3.1 垂直荷载 6 2.3.2 侧向荷载 7 2.3.3 荷载工况组合表 9 2.4 计算简图 9 2.4.1 中柱简化 9 2.4.2 结构荷载计算简图 9 第三章 结构内力计算 11 3.1 ANSYS建模说明 11 3.2 截面参数设置 11 3.3 基本荷载工况计算 11 3.4 标准荷载工况计算 14 3.5 断面结构内力 16 第四章 结构（墙、板、柱）配筋计算 17 4.1 配筋要求 17 4.2 顶板上缘配筋以及裂缝验算 17 4.2.1 顶板上缘截面配筋 17 4.2.2 裂缝宽度验算（标准荷载组合） 19 4.3 配筋结果汇总 20 4.4 中柱配筋 23 附录 25 第一章 课程设计任务概述 1.1 课程设计目的 初步掌握地铁车站主体结构设计的基本流程；通过课程设计学习，熟悉地下工程“荷载—结构”法的有限元计算过程；掌握平面简化模型的计算简图、主动荷载及荷载的组合方式、弹性反力及其如何在计算中体现；通过实际操作，掌握有限元建模、划分单元、施加约束、施加荷载的方法；掌握地下矩形框架结构的内力分布特点，并根据结构内力完成配筋工作。为毕业设计及今后的实际工作做理论和实践上的准备。 1.2 设计规范及参考书 1、《地铁设计规范》 2、《建筑结构荷载规范》 3、《混凝土结构设计规范》 4、《地下铁道》（高波主编，西南交通大学出版社） 5、《混凝土结构设计原理》教材 6、计算软件基本使用教程相关的参考书（推荐用ANSYS） 1.3 课程设计方案 1.3.1 方案概述 某地铁车站采用明挖法施工，结构为矩形框架结构，结构尺寸参数详见表1-2。车站埋深3.5m，地下水位距地面3.5m，中柱截面横向尺寸固定为0.8m（如图1-1横断面方向），纵向柱间距8m。为简化计算，围岩为均一土体，土体参数详见表1-1，采用水土分算。路面荷载为，钢筋混凝土重度，中板人群与设备荷载分别取、。荷载组合按表1-3取用，基本组合用于承载能力极限状态设计，标准组合用于正常使用极限状态设计。 要求用电算软件完成结构内力计算，并根据《混凝土结构设计规范》完成墙、板、柱的配筋。 图 1-1 地铁车站横断面示意图（单位：mm） 表1-1 地层物理力学参数 编号 重度 弹性反力系数 内摩擦角 内聚力 A1 17 250 20 —— A2 17.5 250 21 —— A3 18 300 22 —— A4 18.5 300 23 —— A5 19 350 24 —— A6 19.5 350 25 —— A7 20 400 26 —— A8 20.5 400 27 —— 注：饱和重度统一取“表中重度+3”。 表1-2 结构尺寸参数（单位：m） 编号 跨度L 顶板厚h1 中板厚h2 底板厚h3 墙厚T 中柱 B1 8 0.7 0.4 0.8 0.6 0.8×0.8 B2 8 0.7 0.4 0.8 0.6 0.8×0.8 B3 8 0.7 0.4 0.8 0.6 0.8×0.8 B4 8 0.7 0.4 0.8 0.6 0.8×0.8 B5 8.5 0.8 0.5 0.9 0.6 0.8×0.8 B6 8.5 0.8 0.5 0.9 0.6 0.8×0.8 B7 8.5 0.8 0.5 0.9 0.6 0.8×0.8 （表1-1与表1-2进行组合，每个人的具体工况请见EXCEL表格） 表1-3 荷载组合表 组合工况 永久荷载系数 可变荷载系数 基本组合 1.35（1.2） 1.4×0.7（1.4） 标准组合 1.0 1.0 注：括号中数值为可变荷载控制时的取值；当永久荷载对结构有利时，基本组合永久荷载系数取1.0。 1.3.2 主要材料 1、混凝土：墙、板用C30，柱子C40；弹性模量和泊松比查规范。 2、钢筋根据《混凝土结构设计规范》选用。 1.4 课程设计基本流程 1、根据提供的尺寸，确定平面计算简图（重点说明中柱如何简化）； 2、荷载计算。包括垂直荷载和侧向荷载，采用水土分算；