沉井结构计算书(详细)讲解-共22页
深圳市城市轨道交通4号线工程
主体工程4302标段二工区
（沉井）结构计算书
计算:
校核: 审定:
中铁二局工程××公司
深圳市轨道交通4号线4302标二工区项目部
2019年10月
1目录
1目录 (2)
1.1顶管概况 (3)
1.2顶管工作井、接收井尺寸 (3)
1.31200mm管顶力计算 (3)
1.3.1推力计算 (3)
1.3.2壁板后土抗力计算： (4)
1.3.3后背土体的稳定计算： (4)
1.4工作井（沉井）下沉及结构计算 (4)
1.4.1基础资料： (4)
1.4.2下沉计算： (5)
1.4.3下沉稳定计算： (5)
1.4.4刃脚计算： (5)
1.4.5沉井竖向计算： (6)
1.4.6井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (7)
1.4.7底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (12)
1.5接收井（沉井）下沉及结构计算 (13)
1.5.1基础资料： (13)
1.5.2下沉计算： (14)
1.5.3下沉稳定计算： (14)
1.5.4抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (14)
1.5.5刃脚计算： (14)
1.5.6沉井竖向计算 (15)
1.5.7井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (16)
1.1顶管概况
（1）钢筋
Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2
（2）圆管砼：采用C50，沉井采用C30。
（3）所顶土层为黏土，r=17KN/ m3
本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。
1.2顶管工作井、接收井尺寸
1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。
（1）、工作井的宽度计算公式
B =D+2b+2c 式中：
B——工作井宽度；
D——顶进管节的外径尺寸；
b——工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m；
c——护壁厚度，本工程采用0.4m；
本工程的顶管直径为D1000，壁厚200。
工作井的宽度尺寸为 B=8.7mm；
（2）工作井底的长度计算公式：
L=L1+L2+L3+2L4+L5式中：
L——工作井底部开挖长度；
L1——管节长度取2m ；
L2——顶镐机长度取1.1m ；
L3——出土工作长度，取1.1m；；
L4——后背墙的厚度，取0.4m；；
L5——已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。
确定本工程工作井的底部长度尺寸为 L=8.7m。
（3）工作井的深度工作井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。
（4）接收井尺寸只需满足工具管退出即可，本工程接收井尺寸4.35m。1.31200mm管顶力计算
1.3.1推力计算
=1.2m
管径D
1
管外周长 S=3.14d=3.14x1.6=5.024m
顶入管总长度L=50m 管壁厚t=0.2m
顶入管每米重量W={3.14X（1.42-1.02）/4}X25=18.84KN/m
管涵与土之间摩擦系数f=0.40
=RS+Wf=5x5.024+18.84x0.4=32.656
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f
kN/m
初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+2.0 x10+20x3.14/4x1.62=484.6kN
总推力 F= F 0+ f 0L=484.6+32.656x 50=2117.4 kN
1.3.2 壁板后土抗力计算：
顶管总推力设计值 Pt=1.5x2117.4=3176.1 kN
顶管力至刃脚底的距离：h f =2.5m 沉井尺寸r c =8.7m
q Amax =4 Pt/(3 s f ) =4x3176.1/(3x59.416x2.5)=28.51kpa
q A =28.51x(8-1.5)/8=23.16 kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(59.416)2=-47058 kN.m
1.3.3 后背土体的稳定计算：
主动土压力标准值Pa=rZtg 2（45°-
235?）= 21x8xtg 2（45°-2
35?）=45.53kN/m 2
被动土压力标准值Pp= rZtg 2（45°+235?）= 21x8xtg 2（45°+2
35?）=619.95 kN/m 2 沉井前方总主动土压力标准值Pa=0.5rH 2tg 2（45°-2
35?）= 0.5x21x82 x tg 2（45°-2
35?）=182.11 kN/m 2 沉井后方总被动土压力标准值Pp=0.5rH 2tg 2（45°+2
35?）= 0.5x21x82 x tg 2（45°+2
35?）=2479.80kN/m 2 h p =H/3=8/3=2.67 m
§=( h f -︳h f - h p ︳)/ h f =( 2.5-︳2.5- 2.67︳)/ 2.5= 0.932
总推力F=1552.1≤ §(0.8Pp-Pa )
=0.932x(0.8x2479.8-182.11)=1679.21KN 满足规范要求
所以经过以上计算可知：
采用管径D 1=1.0m 圆管，顶进距离50m 符合要求。 1.4 工作井（沉井）下沉及结构计算
8.7沉井，本井为工作井，由于地质条件好，在沉井范围内均为粘土层，沉井考虑先开挖后下沉。
1.4.1 基础资料：
单位摩阻力f k ＝30Kpa ，地基承载力特征值取为350Kpa 。采用C30砼，钢
筋为HRB335。粘土天然容重取为17kN/m 3，内摩擦角Φ=35°,井壁高8m,底板厚0.6m,壁厚0.6m 。
1.4.2 下沉计算：
井壁总摩阻力标准值：
T ＝U 11( 2.5)2H h f +-=(8.7x2x2)x 12
x(8.7+1.3-2.5)X 30 =3915kN
沉井自重标准值
G 1k ＝(8.7x0.6x2)x2 x 8.7x30=5449.68kN
下沉系数：
K1＝（G 1k-F fw,k ）/ T ＝（5449.68-371.3）/3915=1.297＞1.05
满足要求
1.4.3 下沉稳定计算：
根据地勘资料,沉井下沉土层为卵石土层，因此下沉稳定满要求。
1.4.4 刃脚计算：
水平框架作用的判别,L1=4.9m,h=1.3m
af =(0.1XL14)/(h4+0.05 L14)=1.81＞1
af ＞1，刃脚在内墙荷载作用下，不作水平分配，只按悬臂计算。
(1)刃脚向外悬臂弯曲计算
a.起沉时
井体重量为1626.63KN ，平均每延米重量1626.632(4.75 2.95)
R =+=105.63 KN/m 。刃脚插入土中最大深度为0.45米，α0.45arctg 0.3
==56.3° n=0.3m,c=0.3m
2105.630.320.320.3
Rn X V n c X ==++=35.21KN/m 取β=30°
水平推力H=V 2tg(α-β)=35.21xtg(56.3°-30°)= 17.4KN/m
向外悬臂弯矩M=17.4X2/3X0.45=5.22KN.m/m
b.沉至井深一半，井为全高时，沉井入土深度H=0.5X8=4m,此时摩阻力为： T ＝U 11( 2.5)2H h f +-=(5.3x2+3.8x2)x 12
x(4+1.3-2.5)X15=382.2KN 刃脚斜面垂直反力及水平推力：2382.20.320.320.3
Rn X V n c X ==++=127.4KN/m H=V 2tg(α-β)=127.4xtg(56.3°-30°)= 93.59KN/m
向外悬臂弯矩：M=93.59X2/3X0.45=28.08KN.m/m
c.下沉至设计标高时，刃脚内部全部挖空，在外侧水、土作业下，刃脚向里悬臂弯曲的计算：
q a =130KN q b =182.11KN
向里悬臂弯矩：
22221130 1.31()(182.11130) 1.32323
A G
B A q h X M q q h X X =+-=+-=139.2 KN.m (2)刃脚配筋计算
计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。
MC=1/2*1.27*139.2*0.552+1/2*1.27* (13*6.5-13*6.1) *0.552*2/3 =27.4KN.m
选择钢筋截面：M=27.4KN.m ，h0=510mm,b=1000mm,
αs=M/α1fcbh02=27400000/(1.0*11.9*1000*510*510)=0.00853
ζ=0.0085
AS=192mm2 1.4.5 沉井竖向计算： 1）、抽垫木时井壁竖向计算 沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。沉井采用四个支承点，定位支撑点布置如图。 （1）假定定位承垫木间距为0.7L ，不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a 所示。 井壁单宽自重标准值：g k =6.5*0.6*30=117KN/m 井壁单宽自重标准值：g s =1.27*117=148.59KN/m 支座弯矩： M 支=-1/2*82.55*(5.3*0.15)2-1/2*3.4*82.55*(5.3*0.15-0.25) =-102.6KN.m 跨中弯矩：M 中=1/8*82.55*(5.3*0.7)2-102.6=39.43KN.m (2)、假定抽垫木时，先抽并回填部位已经压实变成支点。此时，沉井井壁支承在三个点上，如图b 所示。 支座弯矩： M 支=-1/8*82.55*2.652=-72.5KN.m 跨中弯矩：M 中=0.07*82.55*2.652=40.6KN.m (3)配筋计算 L10/H≤2，按深梁进行设计，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下：因为L10 刃脚底部：M中=40.6KN.m, As= M中/fyz1=40600/（300*3.18）=42.6mm2 井墙顶部：M支=102.6KN.m, As= M支/fyz1=102600/（300*3.18）=107.6mm2 求得的钢筋值较小，故按构造配筋已能满足要求。 2）、井壁的抗拉计算 根据《规程》，由于本工程地基为卵石土层地基，不必进行竖向拉断计算。 1.4.6井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) （1）、池壁荷载计算: 池外荷载: 主动土压力系数Ka= 0.27 2 基础底面以上土重标准值Gt= 0.00kN 基础底面以上活载标准值Gh= 30.21kN 沉井底板以上全部竖向压力基本组合: Qb = (1431.72×1.20+0.00×1.27+0.00×1.27+30.21×1.27× 0.90)/20.140 = 87.02kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 87.02-0.350×25.00×1.20 = 76.52 kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 71.69-0.350×25.00 = 62.94 kN/m2 底板荷载计算(池内有水，池外无土): 水池底板以上全部竖向压力基本组合: Qb = [59.416×1.60×1.27+5449.16×1.40 /20.140 = 127.6kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 93.17-(0.350×30.00×1.40+0.700×10.00×1.27) = 91.6kN/m2沉井底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = [59.416×1.50×0.7+1431.72 +(59.416×0.700)×10.00]/20.140 = 94.1N/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 62.94-(0.350×25.00+0.700×10.00) = 49.1/m2 （2）内力,配筋及裂缝计算 弯矩正负号规则: 顶板:下侧受拉为正,上侧受拉为负 池壁:内侧受拉为正,外侧受拉为负 底板:上侧受拉为正,下侧受拉为负 荷载组合方式: 1.池外土压力作用(池内无水，池外填土) 2.池内水压力作用(池内有水，池外无土) 3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度) (3)L侧池壁内力: 计算跨度: Lx= 4.900 m, Ly= 6.550 m , 四边固定 池壁类型: 普通池壁,按双向板计算 计算跨度: Lx= 3.400 m, Ly= 6.550 m , 四边固定池壁类型: 普通池壁,按双向板计算 计算跨度:Lx= 4.900m, Ly= 3.400m , 四边简支+池壁传递弯矩 按双向板计算. 1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m) 配筋计算方法:按单筋受弯构件计算板受拉钢筋. 裂缝计算根据《接收井结构规程》附录A公式计算. 按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝,结果如下: 2 2 工作井井壁钢筋实配18@200。 1.4.7底板内力计算：(理正结构工具箱计算) 单块矩形板计算(弹性板): （1）计算条件 计算板长= 4.500(m) ；计算板宽= 3.000(m) ；板厚= 350(mm) 板容重= 25.00(kN/m3) ；板自重荷载设计值= 10.50(kN/m2) 恒载分项系数= 1.20 ；活载分项系数= 1.40 荷载设计值(不包括自重荷载): 均布荷载= 7.40(kN/m2) 砼强度等级: C25, fc=11.90 N/mm2 支座纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2 板底纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2 混凝土保护层= 40(mm), 配筋计算as= 45(mm), 泊松比= 0.20 支撑条件： 四边上:简支下:简支左:简支右:简支 角柱左下:无右下:无右上:无左上:无（2）计算结果 弯矩单位:kN.m/m, 配筋面积:mm2/m, 构造配筋率:0.20% 计算方法: 查表 ①跨中: [水平] [竖向] 弯矩 6.9 12.6 面积 700(0.20%) 700(0.20%) 实配 D14@200(770) D14@200(770) ②四边: [上] [下] [左] [右] 弯矩 0.0 0.0 0.0 0.0 面积 700(0.20%) 700(0.20%) 700(0.20%) 700(0.20%) 实配 D14@200(770) D14@200(770) D14@200(770) D14@200(770) 工作井底板钢筋实配实配18@200。 1.5接收井（沉井）下沉及结构计算 本井为6.2m接收井（沉井），地下水位根据地堪按地面以下-2.0m计（施工期间为汛期）由于地质条件好，在沉井范围内均为卵石土层，沉井考虑先开挖后下沉。 1.5.1基础资料： 单位摩阻力f ＝25Kpa，地基承载力特征值取为350Kpa。采用C30砼，钢 k =10KN/m3,井壁高8m,底、筋为HRB335。粘土天然容重取为17kN/m3，水容重γ w 顶板厚0.6m,壁厚0.6m。 1.5.2 下沉计算： 下沉过程中水的浮托力标准值： F fw,k =6.2x0.6x4x8x10=1190.4kN 井壁总摩阻力标准值： T ＝U 11( 2.5)2H h f +-=2.7x4x 12 x(8.0+1.4-2.5)X30 =1117.8kN 沉井自重标准值 G 1k ＝6.5x0.35x4x8.0x30=2184kN 下沉系数： K1＝（G 1k-F fw,k ）/ T ＝（2184-226.8）/1117=1.75＞1.05 满足要求 1.5.3 下沉稳定计算： 根据地勘资料,沉井下沉土层为卵石土层，因此下沉稳定满要求。 1.5.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： a.施工阶段 沉井自重标准值 G K ＝2184＋30.17×0.35×30=2500kN 基底的水浮力标准值： Ff b w,k ＝30.17×8.0×10＝2414kN 抗浮系数： K fw ＝k f b w F G K ＝2500/2414＝1.04＜1.05不满足要求，需压重物。 b. 使用阶段 由于使用阶段井顶板有覆土，可满足要求。 1.5.5 刃脚计算： 水平框架作用的判别,L1=2.35m,h=1.3m 水平分力分配系数：44 1444410.1x 0.1x2.350.05 1.30.05x2.35 f L a h L ==++=0.696＞1 又工作井计算可知，下沉至设计标高时，刃脚内部全部挖空，在外侧水、土作业下，刃脚向里悬臂弯曲的计算值最大，则： q a =2.7x4.0x10=108KN/m q b =0.5rH 2tg 2（45°-235?）= 0.5x21x72 x tg 2（45°-2 35?）=139.0 kN/m 向里悬臂弯矩： 22221108 1.31()(139108) 1.32323 A G B A q h X M q q h X X =+-=+-=108.7 KN.m 刃脚配筋计算：计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。 MC=1/2*1.27*108.7*0.52+1/2*1.27* (13*6.0-13*5.65) *0.52*2/3 =17.8KN.m 选择钢筋截面：M=17.8KN.m ，h0=460mm,b=1000mm, αs=M/α1fcbh02=17800000/(1.0*11.9*1000*460*460)=0.00707 ζ=0.00707 AS=163mm2 1.5.6 沉井竖向计算 1）、抽垫木时井壁竖向计算 沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。沉井采用四个支承点。 （1）假定定位承垫木间距为0.7L ，不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a 所示。 井壁单宽自重标准值：g k =6.0*0.35*25=52.5KN/m 井壁单宽自重标准值：g s =1.27*52.5=66.7kN/m 支座弯矩： M 支=-1/2*66.7*(2.7*0.15)2-1/2*2.35*66.7*(2.7*0.15-0.2) =-21.5KN.m 跨中弯矩：M 中=1/8*66.7*(2.7*0.7)2-21.5=8.3KN.m (2)、假定抽垫木时，先抽并回填部位已经压实变成支点。此时，沉井井壁支承在三个点上，如图b 所示。 支座弯矩： M支=-1/8*66.7*1.352=-15.2KN.m 跨中弯矩：M中=0.07*66.7*1.352=8.5KN.m (3)配筋计算 L10/H≤2，按深梁进行设计，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下：因为L10 刃脚底部：M中=8.5KN.m, As= M中/fyz1=8500/（300*1.62）=17.5mm2 井墙顶部：M支=21.5KN.m, As= M支/fyz1=21500/（300*1.62）=44.3mm2 求得的钢筋值较小，故按构造配筋已能满足要求。 2）、井壁的抗拉计算 根据《规程》，由于本工程地基为卵石土层地基，不必进行竖向拉断计算。 1.5.7井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) （1）池壁荷载计算: 池外荷载: 主动土压力系数Ka= 0.27 2 底板荷载计算(池内无水，池外填土): 水池结构自重标准值Gc= 728.00kN 基础底面以上土重标准值Gt= 0.00kN 基础底面以上水重标准值Gs= 0.00kN 基础底面以上活载标准值Gh= 10.94kN 水池底板以上全部竖向压力基本组合: Qb = (728.00×1.20+0.00×1.27+0.00×1.27+10.94×1.27× 0.90)/7.290 = 121.55kN/m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = (728.00+0.00+0.00×1.00+1.50×7.290×0.40)/7.290 = 100.46kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 121.55-0.350×25.00×1.20 = 111.05 kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 100.46-0.350×25.00 = 91.71 kN/m2 底板荷载计算(池内有水，池外无土): 水池底板以上全部竖向压力基本组合: Qb = [2.700×2.700×1.50×1.27+728.00×1.20 +(2.000×2.000×0.100)×10.00×1.27]/7.290 = 122.44kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 122.44-(0.350×25.00×1.20+0.100×10.00×1.27) = 110.67kN/m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = [2.700×2.700×1.50×0.40+728.00 +(2.000×2.000×0.100)×10.00]/7.290 = 101.01kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 101.01-(0.350×25.00+0.100×10.00) = 91.26kN/m2 （2）内力,配筋及裂缝计算 弯矩正负号规则: 顶板:下侧受拉为正,上侧受拉为负 池壁:内侧受拉为正,外侧受拉为负 底板:上侧受拉为正,下侧受拉为负 荷载组合方式: 1.池外土压力作用(池内无水，池外填土) 2.池内水压力作用(池内有水，池外无土) 3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度) (3)L侧池壁内力: 计算跨度: Lx= 2.350 m, Ly= 7.475 m , 四边固定 池壁类型: 深池壁 计算方法: 0 算:Lx=2.350,Ly=4.700 H>2L 部分按照水平向单向板计算 H=2L处池外土压力作用弯矩(kN.m/m): 水平向跨中: 基本组合:7.72, 准永久组合:5.77 水平向边缘: 基本组合:-15.44, 准永久组合:-11.53 H=2L处池内水压力作用弯矩(kN.m/m): 水平向跨中: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00 水平向边缘: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00 H=2L处水平向内力,与0 计算跨度: Lx= 2.350 m, Ly= 7.475 m , 四边固定 池壁类型: 深池壁 计算方法: 0 算:Lx=2.350,Ly=4.700 H>2L 部分按照水平向单向板计算 H=2L处池外土压力作用弯矩(kN.m/m): 水平向跨中: 基本组合:7.72, 准永久组合:5.77 水平向边缘: 基本组合:-15.44, 准永久组合:-11.53 H=2L处池内水压力作用弯矩(kN.m/m): 水平向跨中: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00 水平向边缘: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00 H=2L处水平向内力,与0 计算跨度:Lx= 2.350m, Ly= 2.350m , 四边简支+池壁传递弯矩按双向板计算. 池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m) 粗格栅及污水提升泵房结构计算书 结构计算书 一．设计总信息： 1．本工程地下结构采用钢筋混凝土沉井。 2．结构设计使用年限50年；建筑结构安全等级II级，结构重要性系数1.0。 3．基本风压0.8KN/m2。 4．抗震设防烈度7度；设计基本地震加速度值为0.10g；设计地震分组为第Ⅰ组；场地类别Ⅲ类；建筑抗震设防分类为丙类。 5．地基基础设计等级丙级。 二．主要材料及要求： 1．混凝土: (1)井底混凝土封底采用C20； (2)垫层和填充混凝土为C15; (3)沉井壁板和底板为C30; (4)地下结构混凝土抗渗标号均为P6。 2．钢筋：HPB300级钢，fy=270N/mm2；HRB400级钢，fy=360N/mm2板材：Q235 焊条：HPB300级钢及Q235用E43型；HRB400级钢用E50型。 3．砌体材料：Mu10非承重粘土多孔砖砌体墙，块体自重≤11KN/m3，混合砂浆强度等级为M7.5（地下部分为水泥砂浆）。 三．设计采用主要规范： 1．《泵站设计规范》（GB50265-2010）； 2．《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）； 3．《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）； 4．《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）； 5．《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）； 6．《钢结构设计规范》（GB50017-2003）； 7．《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）； 8．《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS 137:2002）; 9．《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008） 四．结构计算方法及应用软件： 1．沉井特种结构主要采用手算及理正结构工具箱6.5。 五．主要结构计算： （一）沉井： 具体设计及说明见设计图. 1．沉井下沉计算：沉井起沉标高暂按-1.75，沉井地上制作部分按-9.10~0.20，标高均采用相对标高，详参设计图；地质断面参地勘报告 ZK21孔。 沉井自重：G1k= 148.066*25=3701.65 kN （注：CAD建3D模型查体积） 地下水浮托力： F fw,k=0 kN （注：采用排水下沉法施工） 井壁摩擦力: 结构设计pkpm软件SATWE计算结果分析 SATWE软件计算结果分析 一、位移比、层间位移比控制 规范条文： 新高规的4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。高规4.6.3条规定，高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层间之比（即最大层间位移角）Δu/h应满足以下要求： 结构休系Δu/h限值 框架 1/550 框架-剪力墙，框架-核心筒 1/800 筒中筒，剪力墙 1/1000 框支层 1/1000 名词释义： （1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。 （2）层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。 其中： 最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。 平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。 最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。 平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。 控制目的: 高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点： 1．保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。 2．保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。 3．控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。 结构位移输出文件（WDISP.OUT） Max-(X)、Max-(Y)----最大X、Y向位移。（mm） Ave-(X)、Ave-(Y)----X、Y平均位移。（mm） Max-Dx ，Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移 工程量计算规则 一、沉井： 1．沉井刃脚支设： （1）垫木支设按实际所垫刃脚中心线长度以“延长米”为单位计算； （2）砂、混凝土刃脚支设，按刃脚中心线长度乘以垫脚断面积以“m3”为单位计算。 2．沉井井壁及隔墙的厚度不同（如上薄下厚）时，可按平均厚度执行相应定额。二、钢筋混凝土池： 1．钢筋混凝土各类构件均按图示尺寸，以混凝土实体积计算，不扣除0.3m2以内的孔洞体积。 2．各类池盖中的进入孔、透气孔盖以及与盖相连接的结构，工程量合并在池盖中计算。 3．平底池的池底体积，应包括池壁下的扩大部分；池底带有斜坡时，斜坡部分应按坡底计算；锥形底应算至壁基梁底面，无壁基梁者算至锥底坡的上口。 4．池壁以设计厚度计算体积，当设计池壁上薄下厚时，以平均厚度执行相应定额。池壁高度应自池底板面算至池盖下面。 5．无梁盖柱的柱高，应自池底上表面算至池盖的下表面，并包括柱座、柱帽的体积。 6．无梁盖应包括与池壁相连的扩大部分的体积；肋形盖应包括主、次梁及盖部分的体积；球形盖应自池壁顶面以上，包括边侧梁的体积在内。 7．沉淀池水槽，系指池壁上的环形溢水槽及纵横U形水槽，但不包括与水槽相连接的矩形梁，矩形梁可执行梁的相应项目。 三、预制混凝土构件： 1．预制钢筋混凝土滤板按图示尺寸区分厚度以“10m3”计算，不扣除滤头套管所占体积。 2．除钢筋混凝土滤板外其他预制混凝土构件均按图示尺寸以“10m3”计算，不扣除0.3m2以内孔洞所占体积。 四、折板、壁板制作安装 1．折板安装应区分材质，按图示尺寸以m2计算。 2．稳流板安装应区分材质，不分断面均按图示长度以“延长米”计算。 五、滤料铺设： 各种滤料铺设均按设计要求的铺设平面乘以铺设厚度以“10m3”为单位计算，锰砂、铁矿石滤料以“10t”为单位计算。 六、防水工程： 1．各种防水层按实铺面积，以“100m2”计算，不扣除0.3m2以内孔洞所占面积。 2．平面与立面交接处的防水层，其上卷高度超过500mm时，按立面防水层计算。七、施工缝： 各种材质的施工缝填缝及盖缝均不分断面按设计缝长以“延长米”计算。 八、井、池渗漏试验：井、池的渗漏试验区分井、池的容量范围，以“1000m3”水容量计算。 深圳福永污水处理厂土建及安装工程沉井专项施工方案计算书 编制人： 复核人： 审核人： 批准人： 中铁四局深圳福永污水处理厂项目经理部 二〇一〇年四月 深圳福永污水处理厂粗格栅及进水泵房 沉井专项施工方案计算书 一、刃脚混凝土厚度计算 为了确保沉井新浇注混凝土的质量，尽量减少浇灌过程中地基的沉降量，其垫层厚度可按下式计算： h砼=(G/R1-b)/2 式中，h—砼垫层厚度（m） G—沉井第一节单位长度重量（KN/m） R1—砂垫层的承载力设计值一般为100~200KN/m2，在此取100 KN/m2 b—刃脚踏面宽度（m） 沉井单位长度最大的为800mm厚外壁，沉井第一节外壁混凝土方量为351.864m3，周长为97.2m，刃脚踏面宽度为0.5m。因此：G=351.864×25/97.2=90.5 KN/m h砼=(90.5/100-0.5)/2=0.21m 对于600mm厚内池壁，沉井第一节外壁混凝土方量为79.056m3，长度为24.4m，刃脚踏面宽度为0.6m。 G=79.056×25/24.4=81 KN/m h砼=(81/100-0.6)/2=0.105m 对于500mm厚内池壁，沉井第一节外壁混凝土方量为55.709m3，长度为22.6m，刃脚踏面宽度为0.5m。 G=55.709×25/22.6=61.625 KN/m h砼=(61.625/100-0.5)/2=0.058m 外池壁刃脚混凝土垫层按0.3m厚度、1.2m宽度浇筑；600mm厚内池壁刃脚混凝土垫层按0.2m厚度、1.2m宽度浇筑；500mm内池壁刃脚混凝土垫层按0.1m厚度、1.2m宽度浇筑。 确保沉井第一节制作过程中保持稳定。 二、砂垫层铺设计算 砂垫层的厚度根据第一节沉井重量和垫层底部地基土的承载力计算而定。第一节基础验算时在刃脚下取1m 的单元体验算，各层地基承载力按照设计值控制。计算公式为： G/(ι+hs)≤fa 得hs≥G/fa-ι 式中：hs—砂垫层的厚度（m） G—沉井的单位长度重量（KN/m） fa—地基承载力设计值（KN/m2） ι—刃脚混凝土垫层宽度 开挖2.5m地基土为淤泥，地基承载力为50KPa；刃脚混凝土垫层宽度取1.2m，因此： hs≥90.5/50-1.2=0.61m 为确保砂垫层有足够承载力，施工中砂垫层按1.5米厚度铺设，碾压密实。内外刃脚高低差部分亦采用砂垫层铺设，在其上浇筑混凝土垫层。 砂垫层宽度B按下式计算： B≥b+2h tanθ 沉井施工计算书 计算依据： 1、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS 137∶2015 2、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 3、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007 4、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011 5、《建筑施工计算手册》江正荣编著 6、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著 7、《地基与基础》第三版 一、参数信息 1、基本参数 沉井总体示意图 二、砂垫层铺设厚度验算 沉井承垫材料：垫木垫木宽度L(m)： 2 砂的天然容重γs(kN/m3)：20 砂垫层的压力扩散角θ(°)：25 砂垫层厚度h0(m)：0.5 砂垫层底部地基承载力设计值[P](kPa)： 150 砂垫层计算简图 沉井第一节沿井壁单位长度重量：G0=tH s(G2k+G1k)=0.5×3×(24+1)=37.5kN/m 砂垫层底部荷载计算值：P=G0/(2h0tanθ+L)+γs h0=37.5/(2×0.5×tan25°+2)+20×0.5=25.205kpa≤[P]=150kpa 满足要求！ 三、垫架拆除井壁强度验算 两支承点之间最大距离L1(m)：7 支承点距端部的距离L2(m)： 1.5 沉井垫架拆除示意图 沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生较大的弯曲应力。 沉井井壁抗弯按深受梁考虑，参考GB50010-2010附录G，深受梁计算第G.0.8 2 条，0.2Hs范围内纵向受力实际钢筋面积经计算：A's 底部=A's顶部=1608.495mm 支座弯矩M支：M支=-G0L22/2-G0(B s/2-t)(L2-t/2)=-37.5×1.52/2-37.5×(8/2-0.5)×(1.5-0.5/2)=-206.25kN·m 跨中弯矩M中：M中=G0L12/8-M支=37.5×72/8-206.25=23.438kN·m 将沉井结构按深梁结构进行验算，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下： 常用结构软件比较 目前的结构计算程序主要有：PKPM系列（TAT、SATWE）、TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）、BSCW、GSCAD、 SAP系列。其他一些结构计算程序如ETABS等，虽然功能强大，且在国外也相当流行，但国内实际上使用的不多，故不做详细讨论。 一、结构计算程序的分析与比较 1、结构主体计算程序的模型与优缺点 从主体计算程序所采用的模型单元来说 TAT和TBSA属于结构空间分析的第一代程序，其构件均采用空间杆系单元，其中梁、柱均采用简化的空间杆单元，剪力墙则采用空间薄壁杆单元。在形成单刚后再加入刚性楼板的位移协调矩阵，引入了楼板无限刚性假设，大大减少了结构自由度。 SATWE、TBWE和TBSAP 在此基础上加入了墙元，SATWE和TBSAP还加入了楼板分块刚性假设与弹性楼板假设，更能适应复杂的结构。SATWE提供了梁元、等截面圆弧形曲梁单元、柱元、杆元、墙元、弹性楼板单元（包括三角形和矩形薄壳单元、四节点等参薄壳单元）和厚板单元（包括三角形厚板单元和四节点等参厚板单元）。另外，通过与JCCAD的联合，还能实现基础-上部结构的整体协同计算。TBSAP提供的单元除了常用的杆单元、梁柱单元外，还提供了用以计算板的四边形或三角形壳元、墙元、用以计算厚板转换层的八节点四十八自由度三维元、广义单元（包括罚单元与集中单元），以及进行基础计算用的弹性地基梁单元、弹性地基柱单元（桩元）、三角形或四边形弹性地基板单元和地基土元。TBSAP可以对结构进行基础-上部结构-楼板的整体联算。 从计算准确性的角度来说 SAP84是最为精确的，其单元类型非常丰富，而且能够对结构进行静力、动力等多种计算。最为关键的是，使用SAP84时能根据结构的实际情况进行单元划分，其计算模型是最为接近实际结构。 BSCW和GSCAD的情况比较特殊，严格说来这两个程序均是前后处理工具，其开发者并没有进行结构计算程序的开发。但BSCW与其计算程序一起出售，因此有必要提一下。BSCW一直是使用广东省建筑设计研究院的一个框剪结构计算软件，这个程序应属于空间协同分析程序，即结构计算的第二代程序（第一代为平面分析，第二代为空间协同，第三代为空间分析）。GSCAD则可以选择生成SS、TBSA、TAT或是SSW的计算数据。SS和SSW均是广东省建筑设计研究院开发的，其中SS采用空间杆系模型，与TBSA、TAT属于同一类软件；而SSW根据其软件说明来看也具有墙元，但不清楚其墙元的类型，而且此程序目前尚未通过鉴定。 薄壁杆件模型的缺点是： 1、没有考虑剪力墙的剪切变形。 2、变形不协调。 1．路基工程 （1）路基土石方的开挖工作，是按工作难易程度，将土壤和岩石分为松土、普通土、硬土、软石、次坚石、坚石六类，而土石方的运输和压实则只分为土方和石方两项，并均以m3为计算单位。所以，应注意按土石类别或土方和石方分别计算工程量，以便套用定额进行计价。 （2）路基土石方的开挖、装卸、运输是按天然密实体积计算，填方则是按压（夯）实的体积计算。当移挖作填或借土填筑路堤时，应考虑定额中所规定的换算系数。即采用以天然密实方为计量单位的定额乘以规定的换算系数进行计价。 （3）由于施工机具存在经济运距的问题，如推土机推移土石方的经济距离，中型推土机一般为50M—100M，超过经济运距是不经济的，而汽车的运距若小于500M，也难以发挥汽车运输的优势。所以，为了合理确定路基土石方的运输费用，同时考虑公路路基土石方的施工又是以推土机为主的情况下，在计算土石方的增运数量时，应考虑分别不同机械类型及基经济运距计算数量和运量，进行统计和汇总计算出平均运距，以此作为土石方运输计价的依据。 （4）路基排水及防护工程，概算定额综合了挖基、排水等工程内容，以圬工实体作为计价依据，如石砌挡土墙，不分基础、墙身、片石的块石。 （5）软土地基处理，当采用砂或碎石等材料作为垫层时，要核查设计图表资料是否已扣减相应的路基填方数量，以免重复计价。 （6）填方数量，要根据实际情况，确定需要洒水的数量。 （7）在计算路基土石方数量时，不扣除涵洞和通道所占路基土石方的体积；而高等级公路应据实际情况，适当扣减路基填方数量。 （8）有些项目设计图表中不能反映出来，应考虑在施工组织设计中，清除表土或零星填方地段的基底压实，耕地填前夯实后回填至原地面标高所需的土石方数量，因路基沉陷需增加填筑的土石方数量；为保证路基边缘的压实须加宽填筑时所需的土石方数量。 2、路面工程 （1）开挖路槽的废方，在计算路基土石方数量时，是否作了综合平衡调配。原则上不应在某一地段一面进行借土填筑路堤，一面又产生大量废方需远运处理的不合理现象。若路槽废方需远运处理时，应确定弃土场的地点及其平均运距，根据路基横断面和沿线路基土石方成份确定挖路槽的土石方体积，不应以路基土石方的比例作为划分的依据。 （2）根据概算定额的规定，各类稳定土基层级配碎石、级配砾石路面的压实厚度在15CM以内，填隙碎石一层的压实厚度在12CM以内，垫层和其他种类的基层压实厚度在20CM以内，面层的压实厚度在15CM以内， Autodesk Robot 结构设计分析软件 标准入门手册 目录 Autodesk Robot 结构设计分析软件 快速浏览 (1) 软件概述 (3) Robot模块 (3) Robot的页面布局 (5) 软件的基本配置 (6) 首选项 (6) 工程首选项 (7) 导航功能 (8) Robot工作界面的使用方法 (10) 系统菜单 (10) 文件菜单 (11) 编辑菜单 (11) 浏览菜单 (12) 图形菜单 (12) 荷载菜单 (12) 分析菜单 (13) 结果菜单 (13) 设计菜单 (13) 工具菜单 (14) 窗口菜单 (14) 帮助菜单 (14) 布置系统 (15) 输入结构分析数据 (18) 分析结构 (22) 结果预览 (24) 梁的示意图 (24) 面的示意图 (26) 彩图结果 (28) 结构元素的设计 (29) 钢构件和木构件的设计 (29) 钢连接设计 (32) RC设计 (34) 所需钢筋面积（理论值）的计算 (34) 假设钢筋面积的计算 (35) 报告及输出计算书 (37) 快捷键列表 (39) 三维框架结构 (41) 软件配置 (43) 模块定义 (44) 杆的定义（二维框架）……………………………………… 44 约束的定义 (45) 2D椼架的定义 (46) 荷载定义 (47) 特殊荷载工况下荷载的定义 (48) 复制已有框架 (52) 横向梁的定义 (53) 交叉约束的定义 (54) 复制已定义的杆（梁横截面或支撑） (56) 结构分析 (57) 结果预览 (58) 以图形的形式预览梁的结构 (58) 以表格的形式预览杆的结构 (60) 压力分析 (61) 打印前的准备 (64) “捕捉”视图和计算记录的数据 (64) 准备输出的计算书 (65) 打印输出计算报告 (67) RC和钢混合结构 (71) 程序的配置 (73) 沉沉井井计计算算书书 滨江区污水预处理厂 实施性施工组织设计计算书 根据滨江区给排水公司要求、上海市政工程设计研究院提供的设计图纸、我公司编制的投标施工组织设计及相关施工规范规程、及以往同类工程的施工经验，在原则上遵循招标文件要求及施工投标文件的承诺的施工技术方案的前提下编制滨江区污水预处理厂的实施性施工组织设计。由于本工程的特殊性，即本工程的难度及进度关键线路均为集约化沉井的施工，为了较合理地安排集约化沉井的施工，给施工组织设计的编制提供较详细的理论依据，特编制本计算书。 一、沉井自重计算 由于沉井配筋比例高，自重单位体积重量取2.5T/m3（25KN/m3），按施工程序的安排，拟在-2.8m及2.0m高程设施工分节，故计算结果如下：-8.3m~-2.8m重1205T -2.8m~2.0m重927T 2.0m~5.5m重583T 即沉井总重为2715T，沿周长单位长度重量为27.89T/m，按沉井三次浇筑，两次下沉井计算，在浇筑到2.0m高程时，沿下沉自重为2132T，此时沿周长单位长度自重为22T/m。 二、预制过程中地基处理的计算 根据如上计算，在沉井浇筑到2.0m高程时沉井生重2132T，故沿周长单位长度自重为22T/m。 根据施工安排，拟沉井预制底高程面控制为2.0m，刃脚下部采用20cm 厚C 素砼垫层+50cm厚粗砂垫层（换土厚度），按一般常规计算，换土层、20 垫层及其他临时加载的自重取2T/m2。综上两项，沉井到完成第二次浇筑 时，对地基沿周长单位长度的压力为24T/m。 此时下处于地质编号为2-2层，该层土的相关力学性能为：渗透系数 =170Kpa，沉井外壁与土体间的单位摩阻2.16×10-4，地基承载力标准值f k 力q =25Kpa。 s 在此次的计算中，承载力取标准承载力值即为170 Kpa(即17T/m2)。 由于如上计算则可计算垫层最小有效受力宽度为 24T/m =1.41m 17T/m2 考虑到施工支架搭设的方便及增加素砼垫层的受力性能，将砼垫层宽 度考虑取值1.8m，其中为便于垫在起沉时的破除，需按5m间距设置沿直 径方向的施工缝。 具体基地布置如下图示。 三、每层浇筑的混凝土拌和物用量 按施工规程的相关要求，砼宜按30cm左右一层沿垂直方向分层浇筑， 考虑到沉井第一次浇筑时，结构宽度为1.0m至-2.8m，上部结构宽度分别 为0.8m和0.6m。故要计算混凝土拌和物的供应及浇注工艺时，主要考虑 务必满足第一次浇筑即可。 根据计算。按30cm每层浇筑时，每层混凝土量为29.2m3，可采用两 台750型电子计量拌和设备拌制沉井用混凝土拌和物，根据常规施工及拌 和机的相关性能参数，两台750型拌和机每小时可出料35~40 m3，加上砼 输送泵导管的拆管及移管时间，浇筑完每层需用时间50~60min，在低气温 沉井结构设计计算 第一章概述 第一节沉井的涵义及应用范围 沉井是一种在地面上制作、通过取除井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构。利用沉井作为挡土的支护结构，可以建造各种类型或各种用途的地下工程构筑物。沉并施工方法是修筑地下构筑物或深基础工程特殊而重要的施工方法，而沉井结构则是与这种施工方法相适应的工程结构。与沉井相类似，沉箱也是通过取除箱内土体使之沉到地下的一种工程结构，所不同的是沉箱在取除箱内土体的过程中，箱内必须保持一定的气压，使箱外的土和水不致渗入箱内，人员可在箱内进行取土作业。沉井则因可在水下取土而无需在井内加压，这是两者主要的区别之处。 沉井的应用范围一般有以下几方面： 一、当构筑物埋置较深，采用沉井方式较经济时； 二、当构筑物埋置很深(如矿山的竖井)时，采用其他施工方式有困难，采用沉井最合适； 三、新建构筑物附近存在已有建筑物，开挖施工可能对已有建筑物产生不利影响，就应考虑使用沉井； 四、江心和岸边的井式构筑物，排水施工有困难时，采用沉井是最佳选择； 五、建筑物的地下室、拱管桥的支墩及大型桥梁的桥墩采用沉井结构都有成功实例。 第二节沉井的特点 沉井作为建造地下工程构筑物或深基础的一种方法，与其他方法相比，具有十分明显的特点。 一、沉井与广泛应用的大开挖方法相比，特点如下： (一)如果大开挖不设支护，则不但土方工程量大，而且往往由于需留出开挖边坡，使场地面积大大增加；沉井的土方工程量则可以限制在沉井的体积范围内，而且因为无需留出边坡，场地面积也可大大减少。 (二)沉井不但可以作为地下结构的外壳部分，而月在挖土下沉的过程中可作开挖支护。与设支护的大开挖方法相比，省去了开挖支护的费用。 (三)在地下水丰富的地区，大开挖方法的降水措施是必不可少的。这一措施需花费大量的人力与物力，而沉井施工方法则因町以采用水下挖十及水下封底等技术而节省了降水或排水的费用。 (四)对于一些深度较大的地下构筑物或深基础，大开挖法往往是不可能的或是费用巨大，此时，沉井的优点则是无法比拟的。深度越大，则沉井的优点就越为突出。 二、沉井与沉箱相比，特点如下： (一)一般情况下，沉箱法所需的专用设备多，而沉井法则因所需的专用设备比较简单而易于满足，所需费用也比沉箱法为小。 (二)沉箱法在作业过程中，箱内人员需在高于大气压力的条件下操作，其操作条件不如沉井法；而如下沉的深度较深，则需进——步增加箱内的气压而使箱内的操作条件大大劣化。所以，沉箱的下沉深度是受到一定程度的限制的，一般不超过35-40in，而沉井的下沉深度则无此限制。 三、沉井法虽然具有一定优点，但在一些情况下，其应用也是受到一定程度的限制的,这表现在： (一)沉井在下沉的过程中，对周围一定范围内的土体将产生扰动，在一些土层中，这种扰动还相当严重，如果周边环境对这种扰动的反应敏感，则还必需采取环境保护措施。 (二)在下沉深度范围内，沉井刃脚下必须无大块孤石、坚硬的土层或其他障碍物，否则沉井的下沉将受到严重的妨碍。一旦遇到上述障碍，无论是排水下沉与不排水下沉，在下沉过程中要处理这些障碍物是非常田难的。对于深度较深的沉井，要完全摸清刃脚下的情况也十分费力。 第三节沉井技术的发展状况 沉井，这一由古老的掘井作业发展而来的技术，由于其在建造地下构筑物或深基础工程中显示的优越性，随着施工技术及施工机具的不断发展而获得越来越广泛的应用。从20世纪50年代借鉴国外的设计理论和经验开始至今，我国建造的沉井不下1000座。其体积从直径2m的集水井到巨大的江阴长江大桥的主索平衡墩(体积达60mx 58mx50m)；沉井形状包括方形、矩形、多边形、圆形和 常用结构计算软件与结构概念设计 论文作者：不详 摘要：随着计算机结构分析软件的广泛应用和普及，它使人们摆脱了过去必须进行的大量的手工计算，使人们的工作效率得以大幅度的提高。与此同时，人们对结构计算软件的依赖性也越来越大，有时甚至过分地相信计算软件，而忽略了结构概念设计的重要性。 关键词：常用结构计算软件概念设计 1、结构计算软件的局限性、适用性和近似性。 随着计算机结构分析软件的广泛应用和普及，它使人们摆脱了过去必须进行的大量的手工计算，使人们的工作效率得以大幅度的提高。与此同时，人们对结构计算软件的依赖性也越来越大，有时甚至过分地相信计算软件，而忽略了结构概念设计的重要性。由于种种原因，目前的结构计算软件总是存在着一定的局限性、适用性和近似性，并非万能。如：结构的模型化误差；非结构构件对结构刚度的影响；楼板对结构刚度的影响；温度变化在结构构件中产生的应力；结构的实际阻尼(比)；回填土对地下室约束相对刚度比；地基基础和上部结构的相互作用等等。有些影响因素目前还无法给出准确的模型描述，也只能给出简化的表达或简单的处理，受人为影响较大。加之，建筑体型越来越复杂，这就对结构计算软件提出了更高的要求，而软件本身往往又存在一定的滞后性。正是因为如此，结构工程师应对所用计算软件的基本假定、力学模型及其适用范围有所了解，并应对计算结果进行分析判断确认其正确合理、有效后方可用于工程设 计。 2、现阶段常用的结构分析模型 实际结构是空间的受力体系，但不论是静力分析还是动力分析，往往必须采取一定的简化处理，以建立相应的计算简图或分析模型。目前，常用的结构分析模型可分为两大类：第一类为平面结构空间协同分析模型；另一类为三维空间有限元分析模型。 1) 平面结构空间协同分析模型。将结构划分若干片正交或斜交的平面抗侧力结构，但对任意方向的水平荷载和水平地震作用，所有正交或斜交的抗侧力结构均参与工作，并按空间位移协调条件进行水平力的分配。楼板假定在其自身平面内刚度无限大。这一分析模型目前已经很少采用。其主要适用于平面布置较为规 则的框架结构、框－剪结构、剪力墙结构等。 2) 三维空间有限元分析模型。将建筑结构作为空间体系，梁、柱、支撑均采用空间杆单元，剪力墙单元模型目前国内有薄壁杆件模型、空间膜元模型、板壳单元模型以及墙组元模型。楼板可假定为弹性，也可假定在其自身平面内刚度无限大，还可假定楼板分块无限刚。该模型以节点位移为未知量，由矩阵位移法形 成线性方程组求解。 3、常用结构计算软件 多、高层结构的基本受力构件有柱、梁、支撑、剪力墙和楼板。柱、梁及支撑均为一维构件，可用空间杆单元来模拟其受力状态。空间杆单元的每个端点有6个自由度，即3个平动自由度和3个转角自由度。对一维构件，各种有限元分析软件对这类构件的模型化假定差异不大。剪力墙和普通楼板均为二维构件，这两种构件的模型化假定是关键，它直接决定了多、高层结构分析模型的科学性，同时也决定了软件分析结果的精度和可信度。目前国内外流行的几个结构计 算软件对剪力墙和楼板的模型化假定差异较大。现进行分述。 3.1 TAT结构计算软件 TAT是由中国建筑科学研究院开发的建筑结构专用软件，采用菜单操作，图形化输入几何数据和荷载数据。程序对剪力墙采用开口薄壁杆件模型，并假定楼板在平面内刚度无限大，平面外刚度为零。这使得结构的自由度大为减少，计算分析得到一定程度的简化，从而大大提高了计算效率。薄壁杆件模型采用开口薄壁杆件理论，将整个平面联肢墙或整个空间剪力墙模拟为开口薄壁杆件，每个杆件有两个端点，每个端点有7个自由度，前6个自由度的含义与空间杆单元相同，第7个自由度是用来描述薄壁杆件截面翘曲的。开口薄壁杆件模型的基本假定为： 1) 在线弹性条件下，杆件截面外形轮廓线在其自身平面内保持不变，在平面外可以翘曲，同时忽略其剪切变形的影响。这一假定实际上增大了结构的刚度，薄 壁杆件单元及其墙肢越多，则结构刚度增大的程度越高。 2) 将同一层彼此相连的剪力墙墙肢作为一个薄壁杆件单元，将上下层剪力墙洞口之间的部分作为连梁单元。这一假定将实际结构中连梁对墙肢的线约束简化为 江东工业园区启动区块DN1000污水管工程(市本级中心泵站出水管临江段) 沉 井 施 工 方 案 编制人： 审核人： 批准人： 杭州中航市政工程有限公司 二〇一〇年六月 沉井施工方案 一、工程概况 江东工业园区启动区块DN1000污水管工程(市本级中心泵站出水管临江段)，管线管径为DN1000，全长约5.38公里，途中倒虹管5座，穿世纪大道顶管1处，检查井12座，阀门井4座。管道主要采用承插式预应力钢筋砼管DN1000、橡胶圈柔性接口。倒虹管采用钢管，管径为DN1000。转弯处设砼支墩，检查井、阀门井均为钢筋砼检查井。顶管工程主要为穿越世纪大道、顶管长度为90.92米。采用先顶DN1200钢套管，然后再推入DN1000钢管，钢管均采用Q235钢制作，壁厚为12mm。顶管一边设工作井，一边设接受井，井体均用Ｃ25防水混凝土，抗渗标号为Ｓ6，底板下封底混凝土用C20素混凝土。 由于供水管及周边电缆阻挡,工作井为尽量减少开挖范围，同时为防止流砂，采用沉井法施工。在施工阶段井点降水的底下水位标高要严格控制，控制在底板底-1.0米以下，严防漂浮事故，二、工程特点 地质结构复杂，埋置深、工作场地位于世纪大道，地下管线及构筑物众多，施工难度较大，工期较紧，整个工程包括准备工作要求在90天内完成。 为保证工程顺利进行，应考虑各种不利因素条件下工程施工时如工作面通风、排水的技术措施和各种事故如管道及竖井补漏、工作面塌方处理方法，制订合理技术措施，精心组织施工， 以确保优质、高速、顺利完成施工任务。 三、施工布置： 顶进井施工时，井位北侧铺设塘渣便道，长20M，宽5M，结构为30cm，塘渣+10cm碎石。 根据业主提供的变压器，沿顶管方向架设，临时动力线，采用三相五线制，每隔40M设一电杆，在1井建设配电箱，为保证施工连续性，防止意外停电，现场拟配备100KW发电机1台。 四、沉井施工法 1、工作井施工流程 顶管工作井采用内径为8米,外径为9.4米的圆形井,接收井采用内径为5.5米,外径为6.8米的圆形井。为保证工期，在计划安排上尽量使各工序相互衔接，各项工作同时展开。采取顶管工作井和接收井同时施工,再顶管施工 井壁顶至刃脚高为7.6m，井壁厚70cm，故井壁浇筑为刃脚底部至设计高程，沉井采用一次下沉。施工程序为：井点降水→基坑开挖→砼垫层→支刃脚内模→绑扎钢筋→支井壁外模→浇刃脚井壁砼→养护→拆除模板→破除砼垫层→挖土下沉→C10垫层→扎底板钢筋→浇井底板砼。 2、基坑开挖： 测量放样确定工作井井位后，沿沉井井壁外3米处插入轻型井点， 数据结构课程设计报告 实验一：计算器 设计要求 1、问题描述：设计一个计算器，可以实现计算器的简单运算，输出并检验结果的正确性，以及检验运算表达式的正确性。 2、输入：不含变量的数学表达式的中缀形式，可以接受的操作符包括+、-、*、/、%、(、)。 具体事例如下： 3、输出：如果表达式正确，则输出表达式的正确结果；如果表达式非法，则输出错误信息。 具体事例如下： 知识点：堆栈、队列 实际输入输出情况： 正确的表达式 对负数的处理 表达式括号不匹配 表达式出现非法字符 表达式中操作符位置错误 求余操作符左右出现非整数 其他输入错误 数据结构与算法描述 解决问题的整体思路： 将用户输入的中缀表达式转换成后缀表达式，再利用转换后的后缀表达式进行计算得出结果。 解决本问题所需要的数据结构与算法： 用到的数据结构是堆栈。主要算法描述如下： A．将中缀表达式转换为后缀表达式： 1. 将中缀表达式从头逐个字符扫描，在此过程中，遇到的字符有以下几种情况： 1）数字 2）小数点 3）合法操作符+ - * / % 4）左括号 5）右括号 6）非法字符 2. 首先为操作符初始化一个map 沉井受力结构分析 一、圆井受力分析 圆井：内直径7.6米，壁厚0.6米 地质：选最深的井的地质进行计算 钻 孔 柱 状 图 主动土压力： 水压力计算公式如下： 按最不利计算，水下水位线与地面线同，水深为13.8米 W=9.81X13.8=135.378KN/m^2 取竖向1米高板来进行计算 取最底的1米沉井来计算，从上表可得外压力为：（73.1+135.4）X1.2＝87.756KN/m^2 不带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中井壁的水平内力可按不同高度截取闭合圆环计算，并假定在互成90°的两点处土壤内摩擦角的差值为5°～10°。内力可按下式计算 ' 1366.0'1488.0)'5.01()'7854.01(1 '2 2 ωγωγωγωγωc A B c A A c A B c A A A B P M P M P N P N P P -=-=+=+=-= 式中 N A ——A 截面上的轴力(kN/m)； M A ——A 截面上的弯矩(kN·m/m)，以井壁外侧受拉取负值； N B ——B 截面上的轴力(kN/m)； M B ——B 截面上的弯矩(kN·m/m)； p A ，p B ——井壁外侧A 、B 点的水平向土压力F ep (kN/m 2)； w w h w γ= 按公式计算得： 注：这里故井壁压应力为：1025.8/（0.6*1）＝1709.7KN/m^2=1.71MPa<16.7MPa 满足要求。 后背土稳定计算： 圆形沉井在顶管力作用下，后背土体的稳定应符合下式要求： 3 //)(4 14 1)8.0('''H h h h h h F rH E F rH E E E P p f p f f k ep k ep pk pk k ep pk tk =--=?= ?=-≤ξππξ 式中 H ——沉井入土深度(m)； r ——沉井外壁半径(m)； F ep ，k ——刃脚底部主动土压力标准值(kN/m 2)； F pk ——刃脚底部被动土压力标准值(kN/m 2)； E ep ，k ——沉井前方主动土压力合力标准值(kN)； E pk ——沉井后方被动土压力合力标准值(kN)； P tk ——顶管力标准值(kN)； h p ——土压力合力至刃脚底的距离； ξ——考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折减系数。 XXXX路及其配套设施建设项目（排水工程）工作井（沉井）结构计算书 计算: 校核: 审定: XXXXX设计建设有限公司 二○一二年X月 1目录 1 目录 (2) 1.1 工程概况 (3) 1.2 结构计算依据 (3) 1.3 顶管概况 (3) 1.4 顶管工作井、接收井尺寸 (3) 1.5 1000mm管顶力计算 (4) 1.5.1 推力计算 (4) 1.5.2 壁板后土抗力计算： (4) 1.5.3 后背土体的稳定计算： (5) 1.6 工作井（沉井）下沉及结构计算 (5) 1.6.1 基础资料： (5) 1.6.2 下沉计算： (5) 1.6.3 下沉稳定计算： (6) 1.6.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (6) 1.6.5 刃脚计算： (6) 1.6.6 沉井竖向计算： (7) 1.6.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (9) 1.6.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (14) 1.7 接收井（沉井）下沉及结构计算 (15) 1.7.1 基础资料： (15) 1.7.2 下沉计算： (16) 1.7.3 下沉稳定计算： (16) 1.7.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (16) 1.7.5 刃脚计算： (16) 1.7.6 沉井竖向计算 (17) 1.7.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (18) 1.7.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (24) 1.1工程概况 本工程污水管道起于XXX污水接入位置，沿XX快速路布设，汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管，长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放，管道布设位置距道路中线7.9m,为了不影响XX路的交通，W24~W26段采用顶管穿越XXX路。 1.2结构计算依据 1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图； 2 、地勘资料（XXXX工程地质勘察队 2010年10月29日）； 3、《室外排水设计规范》GB50014-2006； 4 、《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）； 5 、《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）； 6 、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）； 7 、《市政排水管道工程及附属设施》（国家标准图集06MS201）； 8 、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002； 9 、《顶管施工技术及验收规范》（试行）中国非开挖技术协会行业标准 2007年2月； 10 、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS 137：2002）。1.3顶管概况 1、顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放问题，兴建地点XX快速路接 XX路交叉口处，顶管管径1m，管道埋深5.1米。XX路顶管管道放置在密实的卵石层内，覆土平均取 4.5m，由于顶管长度较长，分两段顶管，每段长度L≤50m。顶管工作井、中继井尺寸 5.3m*3.8m，顶管接收井尺寸 2.7m*2.7m。 2、本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。 3、钢筋及砼强度等级取值： （1）钢筋 Ф—HPB235级钢筋强度设计值fy=fy′=210N/ mm2 Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2 （2）圆管砼：采用C50，沉井采用C25。 （3）所顶土层为砂砾石，r=21KN/ m3 4、本工程地下水埋深为2.0～2.5m。 5、本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。 1.4顶管工作井、接收井尺寸 1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。 （1）、工作井的宽度计算公式 常用结构软件比较 摘要：本人在设计院工作，有机会接触多个结构计算软件，加上自己也喜欢研究软件，故对各种软件的优缺点有一定的了解。现在根据自己的使用体会，从设计人员的角度对各个软件作一个评价，请各位同行指正。本文仅限于混凝土结构计算程序。 关键词：结构软件结构设计 目前的结构计算程序主要有：PKPM系列（TAT、SATWE）、TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）、BSCW、GSCAD、SAP系列。其他一些结构计算程序如ETABS等，虽然功能强大，且在国外也相当流行，但国内实际上使用的不多，故不做详细讨论。 一、结构计算程序的分析与比较 1、结构主体计算程序的模型与优缺点 从主体计算程序所采用的模型单元来说 TAT和TBSA属于结构空间分析的第一代程序，其构件均采用空间杆系单元，其中梁、柱均采用简化的空间杆单元，剪力墙则采用空间薄壁杆单元。在形成单刚后再加入刚性楼板的位移协调矩阵，引入了楼板无限刚性假设，大大减少了结构自由度。SATWE、TBWE 和TBSAP在此基础上加入了墙元，SATWE和TBSAP还加入了楼板分块刚性假设与弹性楼板假设，更能适应复杂的结构。SATWE提供了梁元、等截面圆弧形曲梁单元、柱元、杆元、墙元、弹性楼板单元（包括三角形和矩形薄壳单元、四节点等参薄壳单元）和厚板单元（包括三角形厚板单元和四节点等参厚板单元）。另外，通过与JCCAD的联合，还能实现基础-上部结构的整体协同计算。TBSAP提供的单元除了常用的杆单元、梁柱单元外，还提供了用以计算板的四边形或三角形壳元、墙元、用以计算厚板转换层的八节点四十八自由度三维元、广义单元（包括罚单元与集中单元），以及进行基础计算用的弹性地基梁单元、弹性地基柱单元（桩元）、三角形或四边形弹性地基板单元和地基土元。TBSAP可以对结构进行基础-上部结构-楼板的整体联算。 从计算准确性的角度来说 SAP84是最为精确的，其单元类型非常丰富，而且能够对结构进行静力、动力等多种计算。最为关键的是，使用SAP84时能根据结构的实际情况进行单元划分，其计算模型是最为接近实际结构。BSCW和GSCAD的情况比较特殊，严格说来这两个程序均是前后处 《城市水资源与取水工程》课程设计任务书 一．任务书 本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建水源工程的取水泵房。 一、设计目的 本课程设计的主要目的是把《泵与泵站》、《城市水资源与取水工程》中所获得的 理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时培养 同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。 二、设计基本资料 1、近期设计水量6,8,10万米3/日，要求远期9,12,15万米3/日（不包括水厂自用水）。 2、原水水质符合饮用水规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水，取水头部采用箱式。 取水头部到吸水井的距离为100 米。 3、水源洪水位标高为73.2米（1%频率）；估水位标高为65.5米（97%频率）； 常年平均水位标高为68.2 米。地面标高70.00。 4、净水厂混合井水面标高为95.20米，取水泵房到净水厂管道长380(1000)米。 5、地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。 6、水厂为双电源进行。 三、工作内容及要求 本设计的工作内容由两部分组成： 1、说明说 2、设计图纸 其具体要求如下： 1、说明书 （1）设计任务书 （2）总述 （3）取水头部设计计算 （4）自流管设计计算 （5）水泵设计流量及扬程 （6）水泵机组选择 （7）吸、压水管的设计 （8）机组及管路布置 （9）泵站内管路的水力计算 （10）辅助设备的选择和布置 （11）泵站各部分标高的确定 （11）泵房平面尺寸确定 （12）取水构筑物总体布置草图（包括取水头部和取水泵站） 2、设计图纸 根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图，按工艺初步设计要求绘制取水头部 平面图、剖面图；取水泵房平面图、剖面图及机组大样图，图中应绘出各主要设备、 管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。绘制取水工程枢纽图。 泵站建筑部分可示意性表示或省略，在图纸上应列出泵站和取水头部主要设备及 管材配件的等材料表。 二、总述 本次设计为一级泵站，给水泵站采用圆形钢筋混凝土结构，泵房设计外径为16m，泵房上设操作平台。自流管采用DN800的钢管，吸水管采用DN600的钢管，压水管为DN450的钢管，输水干管采用DN600的钢管。筒体为钢筋混凝土结构，所有管路配件均为钢制零件。水泵机组采用14sh—13A型水泵，JS—116—4型异步电动机，近期二用一备，远期三用一备。起重机选用DL型电动单梁桥式，，排水设备选用WQ20-15型潜水泵，通风设备选用T35-11型轴流风机两台。 三、取水头部设计计算 1.设计流量Q的确定： 考虑到输水干管漏损和净化场本身用水，取水用水系数α=1.05，所以 近期设计流量为： 近 2.取水头部的设计和计算 本设计中取水头部选用箱式取水头部 格栅面积公式：（），（m2） 式中：Q——设计流量，1.09375（m3/s） V——过栅流速，取0.4m/s k1——栅条的堵塞系数，取0.75沉井结构计算书
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