地下建筑结构设计课程设计
目录
1 绪论 (3)
1.1 引言 (3)
1.2 设计任务 (3)
1.2.1 工程概况 (3)
1.2.2 地形地貌 (3)
1.2.3 工程地质、水文地质 (4)
1.2.4 规划区西侧调查 (4)
2 设计依据及规划思想 (6)
2.1 设计依据 (6)
2.2 设计思想 (6)
3 管片衬砌报告 (7)
3.1 隧道功能 (7)
3.2 设计条件 (7)
3.2.1 管片条件 (7)
2.3.2 场地条件 (7)
3.3 荷载的计算 (8)
3.3.1 静荷载 (8)
3.3.2 隧道底部静载荷反作用力： (8)
3.3.3 隧道拱部垂直压力： (8)
3.3.4 隧道底部垂直压力： (8)
3.3.5 隧道拱部侧压力： (8)
3.3.6 隧道底部侧压力 (8)
3.3.7 地基反作用力位移 (9)
3.3.8 反作用力 (9)
3.4 内力计算 (9)
3.5 计算配筋 (11)
3.5.1 根据管片内力计算配筋及校核 (11)
3.52 用计算系数法计算管片受最大正弯矩： (11)
3.5.3 最大负弯矩管片外侧配筋 (12)
3.6 验算衬砌管片的安全性 (13)
3.6.1 验算管片在顶部最大轴向力作用处安全性 (13)
3.6.2 验算最大剪力处截面最小尺寸 (13)
3.6.3 配置箍筋验算 (13)
3.7 验算连接缝 (14)
3.7.1 连接的抵抗弯矩 (15)
3.7.2 验算盾构千斤顶的推力是否符合要求 (15)
3.7.3 截面A，截面B安全性校核 (17)
3.7.3.1 截面A受正弯矩和轴向力 (17)
3.7.3.2 截面B，承受符号弯矩和轴向力 (18)
4 基坑降水设计 (19)
4.1 降水工程概况 (19)
4.1.1 基坑平面位置 (19)
4.1.2 设计依据 (19)
4.1.3 设计原则 (19)
4.2 基坑尺寸确定 (19)
4.2.1 基坑的深度 (19)
4.2.2 基坑的平面尺寸 (20)
4.3 降水计算 (20)
4.3.1 工程地质及水文地质资料 (20)
4.3.2 降水设计与计算 (20)
5 基坑土钉墙支护设计报告 (22)
5.1 概述 (22)
5.1.1. 设计原则： (22)
5.2. 设计方法和步骤： (23)
5.2.1 计算土层参数。 (23)
5.2.2 计算土压力。 (23)
5.2.3 计算土钉受拉荷载标准值。 (24)
5.2.4 设计土钉参数。 (24)
5.2.5 设计土钉抗拉承载力设计值。 (26)
5.2.6 验算。 (26)
结论 (28)
本次课程设计任务量汇总 (29)
致谢 (30)
参考文献 (31)
附图一：规划区地下空间调查图
附图二：地下一层平面图
附图三：地下二层平面图
附图四: 地下三层平面图
附图五：三维立体图
1 绪论
1.1 引言
随着我们生活水平的提高，人们对于生活的空间的需要变的越来越紧张，尤其是在地面和上部空间开发已趋于饱和的大城市，城市空间价值激增，这对大众化的市民生活造成了很多不便。为了解决这种情况给大家带来的困难，更为了城市能够向着多层次、立体化的现代化、综合性城市发展，地下空间的开发与利用就成了城市整体规划的重中之重。中关村位于北京市海淀区，被称为中国的硅谷。这里是全国电子产品交易、软件开发的中心，客流量之大已经不是地面空间所能承受的。为了该地区经济能够更快、更健康的发展，开发其地下空间就有了其必然性。
1.2 设计任务
本次设计是针对中关村西区现在交通拥挤，地下空间未得到有效利用而对北颐路中关村段局部规划区地下空间的一次全方位立体的设计。通过对该地区的已有地下空间进行调查得出了具体的规划方案，并且通过对该区域工程地质、水文地质及周边环境条件进行研究，对其中的出入口基坑的降水和支护工程和隧道盾构的管片衬砌工程进行了详细的结构设计。
1.2.1 工程概况
北颐路中关村段局部地下空间规划设计工程其范围东起中关村大街，西至理想国际大厦淀中街，北以北四环路为界，南临海淀北二街，在其内修筑一个三层的较大规模地下建筑物，本次三层地下综合体的规划建设，旨在通过连通中关村西区重要建筑群东西向主要街道的地下空间，并分层多方面的提供各种服务，使中关村地区实现了立体交通、人车分流，各建筑物地上、地下均可贯通，并建设一定规模的地下商业中心。
本次设计线路由于穿越的市中心区，街道狭窄，交通繁忙，道路两侧高楼林立，本身地下空间已经经过很大开发，并且要和正在建设的地铁四号线连接，因此设计、施工难度大。
本工程具体结构设计主要包括位于本次降水的基坑位于中芯大厦和鼎好大厦二期工地间的善缘街北侧的基坑的降水和支护的设计，降水根据工程地质和水文地质条件选择了管井降水的方法，支护选择了桩锚支护结构。从海淀北一街从理想国际大厦至鼎好二期工程东侧地铁站一段主体结构通过盾构掘进技术开挖，采取单一管片衬砌为主的衬砌方式。
1.2.2 地形地貌
北京位于华北平原的西北部，地势西北高东北低，山区约占全市面积的60%，平原约占38%，平原区系各大河流形成的一系列冲洪积扇联合堆积而成，以永定河和潮白河堆积为主。
北京市区西、北和东北三面环山，东、南河东南面为开阔的平原区，地貌自西部山前向东部平原由冲洪积扇顶部向中部和下部过渡，地层岩性构成碎石土、砂土渐变为以粘性土为主的交互地层。
北京地区的地质格局是新生代地壳构造运动形成的，其特点是以断裂和断裂控制的断块活动为主要特征，新生代活动的断裂主要有北北东—北东向和北西—东西向两组。断裂分布多集中成带，组成了北北东—北东和北西向的断裂构造带，大部分断裂为正断裂，并在不同程度上控制着新生代不同时期发育的断陷盆地。
本设计区段场区位于中关村西区原海淀镇一带，其地貌为冲积平原地貌，土层以第四纪冲洪积土层为主。拟建场地地势平坦，建筑场地不存在影响建筑整体稳定性的不良地质作用。
1.2.3 工程地质、水文地质
拟建场地地层条件较差，为含水量低的淤泥质土，地层主要物理力学参数如表2-1所示，地下水属潜水。
表1-1 土层主要物理力学指标
）
1.2.4 规划区西侧调查
理想国际大厦：坐落于中关村西区核心地带，理想国际大厦建筑结构为框架剪力墙结构，楼体高度总共地上18层，楼高约75m。地下空间各层使用功能概述如下:
地下一层为员工餐厅、邮局、超市等设施。地下二层到四层为停车场，每层层高净高为3.5m。四层地下室均有电梯和楼梯相连，楼梯直通室外，电梯可以和上部相连，停车场跑道
图1 中关村现已规划的地下空间调查图（详细尺寸见CAD图）
辉煌时代和普天大厦：两座大楼并排与海淀北一街两侧，地下空间四层全部作为停车库，每层层高为3.5m。
鼎好大厦：鼎好主要是从事电子产品的经营，上部有16层，地下空间共有五层。
楼层具体的利用情况主要为：一层为地下商场，主要是经营电子产品和快餐业、地下二层主要是维修和办公部门；地下三层主要是水电管理部门、地下车库；地下四层主要是地下仓库；地下五层为设备库房，各层高均为4m。
鼎好大厦二期：功能同一期。地下层数同一期。
海龙大厦：海龙大厦处于中关村最繁华地段，东临街为车行主干道，车行人流密集，公交站牌较密,滞留人员较多，交通压力较大。其西面即为鼎好大楼和鼎好二期,两者间车行人流不是很多,但货物入库比较频繁。
海龙大厦上部建筑为18层，大厦已较好地开发地下空间。地下室分为三层：一层为停车库,车库面积与上部建筑面积一样，高度约为5.1m，停车库入口位于大厦的西面。地下室二层亦为停车库，高度约为3.6m。地下三层为工程部，配电室及库房等，层高较高约为5.6m，库房处于中间部位，不同公司的库房多以铁网分隔，工程部和配电室等布置于四周，各部门与库房间用通道连接。
科贸电子城：地下分为三层，地下一层为商场，二、三层为地下车库，层高均为3.5m。
建筑结构尺寸数据见CAD图。
2 设计依据及规划思想
2.1 设计依据
1)《地下地铁设计规范》（GB50157-92）
2)《地下地铁工程施工及验收规范》（GB50299-1999）
3)《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
4)《混凝土结构设计规范》（CB50108-2001）
5)《地下工程防水技术规范》（CB50108-2001）
6)《钢结构设计规范》（GBJ17-88）
7)《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
8)《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
9) 《人民防空工程设计规范》（GB50225-95）
10)《地铁隧道设计规范》（TB10003-2001 J117-2001）
11)《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111-87）
12)《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）
13)《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）
14)《钢筋混凝土结构设计与施工规范》（CECS28: 90）
2.2 设计思想
中关村作为中国的硅谷，代表着我国电子软件技术的开发水平，是全国电子信息产业的中心。由于城市地面和上部空间的开发趋于饱和，在这个有着大量人流和商业的中心地点，开发其地下空间便有了其必然性。正是基于这一必然性，我们有了对其地下空间进行规划设计的想法。地下建筑的规划与设计要本着安全可靠、技术可行、经济合理的原则进行。
根据实地的调查资料，考虑到要将该区域的几座标志性建筑如：鼎好电子商城、海龙电子商城、理想国际大厦、科贸电子城等建筑连成能够相互交流的整体，我们将这次规划的地下商业街的主街选在了海淀区北一街的地下，这条主街西起理想国际大厦，东至科贸电子城北，全长700m左右，另外考虑到方便人流进出和缓解地面交通压力，在海淀中街和善缘街的地下设计两条地下商业辅街，北至四环路边，在其两侧设置出口，接收四环路公交车站的人流。大大减少了规划区内的交通压力。在地下主街与中关村大街、中关村大街地铁的交叉地带设置一个大型的地下中转站，其作用主要是实现中关村北一街地铁和中关村大街地铁的交通联系；人们做地铁这种便捷的交通工具能够在不出地面的情况下便能方便的进入规划区域的地下街从而大大缓解该区的地面交通压力；其大面积可同时作为地下商场。地下街与建筑物的地下室通过修建通道进行连接，主要是一、三层。
地下街共三层，第一层为人员轻型货物流动层，在该层主要是实现商业交易和人们步行交通。两边设置为走道，中间设置店铺、服务设施等。地下二层为地铁运营，由于其所在规划区较短，故只在其与中关村大街地铁相交的部分设置出入口，和此处的大型中转站相连。地下三层为货物储藏室，为了尽可能的利用地下空间，不采用隔墙结构，设计采用柱体承载。该层储室与相邻的建筑物地下室也要设连接通道，方便货物的存取。
3 管片衬砌报告3.1 隧道功能
隧道计划用于地铁。
3.2 设计条件
3.2.1 管片条件
管片类型：平面型；
管片外径：D＝5000mm；
管片宽度：B＝1000mm；
形心半径：R C＝2350mm；
管片厚度：t＝300mm；
管片的横截面积：A=100×30=3000cm2
γ＝26kN/m3
管片单位重度：
c
管片弹性模量：E＝3.90×107kN/m2；
管片截面惯性矩：I＝5.33×10-4m4；
f=42MN/m2；
混凝土标准强度：
ck
σ＝5.8MN/m2；
混凝土允许抗压强度：
ca
σ＝200MN/m2；
钢筋允许抗拉强度：
sa
混凝土抗弯刚度有效系数：η＝1.0；
混凝土弯矩增大率：ε＝0.0
σ＝240MN/m2；
螺栓允许强度：
Ba
2.3.2 场地条件
土壤条件：淤质泥土；
土的各项物理力学指标见表1-1
土的单位浮重度：γ＝17.9 kN/m3；
K=0.5；
土的侧压力系数：
超载：0p =10 kN/m 2；
上部土层厚度：H =6m ； 潜水位：地面水平线以下1.3 m ；
H W ＝6-1.3＝4.7 m ；
反作用系数：根据图层侧压力系数K 0决定 K
0=0.5；
地基反力系数：k =2 MN/m 3； 水的单位重度：w γ=10 MN/m 2； 盾构千斤顶轴推力：T =1000 kN×10
3.3 荷载的计算
3.3.1 静荷载
设钢筋混凝土管片单位重度c γ=26 kN/m 2 ，则 g ＝c t γ=πg=24.492 kN/m 2
3.3.2 隧道底部静载荷反作用力：
g P =πg=24.492 kN/m 2
3.3.3 隧道拱部垂直压力：
10p p H γ===6×17.9=117.4 kN/m 2
3.3.4 隧道底部垂直压力：
21g p p p =+=141.892 kN/m 2
3.3.5 隧道拱部侧压力：
10()2
q K pl t γ=+=60.04 kN/m 2 3.3.6 隧道底部侧压力
201
()2
t q K q D γ??=+-???
?
=102.11 kN/m 2
3.3.7 地基反作用力位移
4
1124
C C (2p -q -q )R =24(EI+0.045kR )
σ=1.66×10-3 kN/m 2
3.3.8 反作用力
k P =k σ=2×103×1.66×10-3=3.32 kN/m 2
3.4 内力计算
采用弹性方程法计算内力，水压力被认为是垂直均布荷载和水平均布荷载的组合。管片在地下建筑中起着隔绝外部环境以及承担外力的作用，对其进行合理的外力计算尤其重要。我们在计算管环截面内力时
涉及到的各种参数如下： 混凝土弹性模量：E =3.9×107a P ； 弹性模量比：n =5.8；
抗弯刚度的有效率: η＝1.0；
弯矩增大率
:
ξ
=0.0
；
管片的截面积: A
=3000 cm 2； 管片截面的惯性矩：I = 2.25×10-3m 4。
根据弹性方程法，弹性方程法设计模型见图3—1。
弹性方程法计算内力公式见表3—1。 4
0.3536Ck δ
2π
θ≤≤
25.21
3.5 计算配筋
3.5.1
根据管片内力计算配筋及校核
混凝土采用C50，钢筋采用
H RB335
钢筋，环境类别为二级，查混凝土表，得混凝土保护层厚度为20mm ，混凝土及钢筋的一下参数如下
c f =23.1 N/mm 2 t f =1.89 N/mm 2 y f ='y f =300 N/mm 2
3.52 用计算系数法计算管片受最大正弯矩：
采用计算系数法计算管片受最大正弯矩，M +max =68.81kN/m 2时，内侧管片配筋查《混凝土结构》表4—5，
1
1
1010.,.βα
==，查表4—6 b ξ=0.55，取s a =35 mm
s a =
210
max
c f M
b
h
α+= 6
2
6881100042102311000265
...?≈??? ξ1=≈0.043
s γ0510978..=?+=
2
2
5.8606
(11000(1/m ?-+?-+
8850330321000265min h
.%.%h ρρ=
≈>=? 可以。
为安全和经济取配筋率为50%。
s A =0.5℅×1000×265=1325mm 2
取4φ22钢筋，s A =1520 mm 2
max ρ=1max ραb
ξc y f f =1×0.55×23.1
300
=4.2℅>0.5℅ 3.5.3
最大负弯矩管片外侧配筋
管片受最大负弯矩M max =-65.67kN/m 2时管片外侧配筋
s a = 6
2
65.67101.023.11000265????≈0.040
ξ 故可以 s γ=0.5（1+ =0.980
s A '=
max
y s f h M
γ-=842.902
mm
ρ'=
's A
bh =0.318℅<0.32 取s A '=0.5℅×1000×265=1325mm 2
，取4φ22s A '=1520mm 2
由正负弯矩绝对值相差较小，为了便于施工费用经济，故采用对称配筋，也选用4φ22钢筋
3-1 管片箍筋配筋图
3.6 验算衬砌管片的安全性
3.6.1 验算管片在顶部最大轴向力作用处安全性
N max =304.68kN 管片长度0l
=2m ，
l b
=2，查《钢筋混凝土结构》表6-1，1?= ''u c y s 0.95889.24kN ()N f A f A ?>=+= N max 故满足轴向力拉压强度
3.6.2 验算最大剪力处截面最小尺寸
t
max sv
rc y f V M f ρ'
=58.28kN w h =0h =265mm
∴
26541000
w h b =< 应满足 max c c 00.25V f bh β< 其中c β==1.0
0.25c c 0f bh β=1530.4max KN V >=58.28kN
3.6.3 配置箍筋验算
0.70ftbh =0.7×1.89×1000×265 ≈350.6KN >58.28KN
故只需按构造配置箍筋，应满足 svmin ρ=0.24×
t y f f '=0.24×1.89300
=0.15℅
选用钢筋HRB335，箍筋间距为200mm ，采用四支筋
svl svmin
sv jr n
nA sb sb M sb ρρ=
≥svmax ρ=0.15℅ svl sv nA
sb
ρ=
21d 4π≥svmin
n
sb ρ
d
d ≥9.77
φ取10mm
2350×2×3.1415926÷10≈7.4根，采用8根φ10的钢筋，间距为200mm
3.7 验算连接缝
当内力为N=0时，受压区峰值纤维与中和轴线的距离。 X=
5.8(15201520)1000-?++=57.2mm =5.72cm
s rc ca nA (x d )(d d )bx x M [(d )]23x
σ'''--=-+
=
63
10.05720.0572 5.8152010(0.05720.035)(0.2650.035)
[(0.265)]1510230.0572
-???---+??=117.2961KN m /环?
≈117.30KN m /环?
rs M ——当钢筋应力达到2002MN/m 时管片抵抗弯矩
其中2002
MN/m 是钢筋允许最大拉强度
s rc ra nA (x d )(d d )bx x M [(d )]23x
σ'''--=-+?
=1273.60KN m /环?
r M =min(rc M ,rc M )=rc M =117.2961KN m /环?
3.7.1 连接的抵抗弯矩
X ——当内力N=0是，受压区峰值纤维与中和轴线的距离
X=1B
nA
b
??-+ ?
n=5.8 b=1000mm d=265mm B A =6062mm 则有： 5.8606
X 1000
?
=
(1?-+
≈39.79mm
=3.979cm =0.003979m
jr M ——钢筋应力达到2402MN /m 是连接的抵抗弯矩，2402MN /m 是螺栓的允许应
力
jrc M ——jr c M =
ca bx x
(d )23
σ- 310.039790.03979
(0.265)151023
?=-??
=75.122
KN /m
jrb M ——jrb M =B Ba x
A (d )3
σ-
=606×10-660.03979
(0.265)240103
-?? =36.6072
KN /m
jr M =min （jrc M ，jrb M ）=jrc M =75.122KN /m
连接缝的抵抗弯矩应该不小于管片自身抵抗弯矩的60℅
jc r
M M 75.12
117.30
=
≈63.9℅>60℅满足要求
3.7.2 验算盾构千斤顶的推力是否符合要求
e:一个盾构千斤顶的中心推力与衬砌管片中心的偏心距， e=1cm
p ：每个盾构千斤顶的推力 p=1000 KN
s l ：相邻两个千斤顶的距离
s l =100
j N :盾构千斤顶的数量 j N =15片
t=管片厚度， t=300mm B=定位板中心弧长
c j 2R 2 2.35
B 0.1N 15
ππ?=
=-≈0.884m A ——作用在衬砌表面管片上的一个千斤顶推力机的接触面积。 A=Bt=0.884×0.3=0.2658m2
3Bt I 12
=≈0.00202m
c σ：混凝土最大应力
c σ=
2h
ep p A I
+
3
030011000100010
202652
0002
....??
?=
+
=3707×105+7.5×105 =45.2×105
=4.522
MN /m ≤ca σ=15×1.65=24.752
MN /m
管片
图3-2 管片和盾构千斤顶推力
3.7.3 截面A ，截面B 安全性校核
计算公式如下：
A = A 实际 +n （s s A A '+）
式中：A ——等效之后的管片截面积，2
m
A 实际——管片实际面积
Bt A =实际 ，2
m
I =2max n x dAx M I +?实际轴距轴距
=
s s 2222
t t n d A n d A I ????''+?-+?- ? ?????
实际
I ——等效截面惯性矩，4m
I 实际：实际截面惯性矩
3
12
Bt I =实际
x 轴距：钢筋与中轴的间距 ，m 3.7.3.1 截面A 受正弯矩和轴向力
ξ=0.0
(1+ ξ）max 68.81M =2
KN /m
N 170.22KN =
e 偏心距
M 68.81
e N 170.22
=
=
=40.42>1.928 A 实际=1×0.3=0.32m
A =A 实际+n （s s A A '+）
=0.317632
等效截面惯性矩： I =
s s 220.00281522
t t n d A n d A I I ????'+-+-= ? ?????
=实际4
m
混凝土最大压力
c N m h
4.20A 22
σ=
+?=22MN /m 23.1MN /m < 混凝土最大拉应力：
c 3.132
N M h
A I σ'=
-?=-22MN /m 23.1MN /m < 由几何图得钢筋应力
s 13.19σ=-22
MN /m 300MN /m <
s 19.40σ'=2
2
MN /m 300MN /m <
3.7.3.2 截面B
，承受符号弯矩和轴向力
-
（1+ξ）min M 65.67KN m =-? N=304.68KN E=21.56cm >1.928
c 2.5422N m h
A σ=
+?=-22MN /m 23.1MN /m < c 4.4622
N m h
A σ'=-?=22MN /m 23.1MN /m <
s 10.27σ=-22
MN /m 300MN /m <
s 21.13σ'=22MN /m 30MN /m <
MN/m
2
MN/
MN/m
2
MN/m
2
'/n
s
截面
截面
内
外
内
外
图3-3 管片衬砌临界断面应力分布
截面A 和B 均安全。
4 基坑降水设计
4.1 降水工程概况
本次降水的基坑位于理想大厦西南角，地下水位1.5m，地下多为含水量低的淤泥质土，但是基坑范围较大，为了施工方便需要开挖前现进行降水。
4.1.1 基坑平面位置
中关村西区地下空间规划区域西起理想国际大厦，东至科贸电子城，平面图见附图。要求地下一层（B1）为用于轻型货物流动及地下步行街；二层（B2）用于地铁运输；三层（B3）用于货物储藏。
4.1.2 设计依据
1）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）。
2）《简明地下结构设计施工资料集成》，中国电力出版社，2005年版。
3）《土力学》，中国建筑工业出版社，2005年版。
4）《地下建筑结构设计》，清华大学出版社，2007年版
4.1.3 设计原则
1）在达到降水目的的情况下抽出的水量最小。
2）降水井点的合理性间距。
3）方案施工工艺成熟，与施工水平相适应。
4）主体降水一次性成功，有补救措施，同时要预测降水所需时间及出水量，并作后果分析预测降水病害。
4.2 基坑尺寸确定
4.2.1 基坑的深度
本降水设计报告中所选基坑为B3层物流储藏层。深度为=17m 。由地面至B3层的剖面
轻型井点降低地下水位全貌图
地面;2-水泵房;3-总管;4弯
联管;
井点管;6-油管;7-原有地下
水位线;
8-降低后地下水位线;9-基
坑;
10-将水排放河道或沉淀
地
图4-1轻型井点降低地下水位全貌图
4.2.2 基坑的平面尺寸
基坑各边开挖时会各向外超挖,所以基坑的最终平面尺寸为15m×10m.
4.3 降水计算
4.3.1 工程地质及水文地质资料
拟建场地地层条件较差，为含水量低的淤泥质土，地层主要物理力学参数见表，地下水
属潜水，地下水位-1.3m。
表4-1 场地地层参数表
4.3.2 降水设计与计算
由表4-1，降水深度范围内土层的渗透系数很大，适宜用管井降水。
采用潜水完整井。各降水参数如下图所示。
地下工程课程设计
土木建筑学院 课程设计说明书 课程名称：地下工程 设计题目：新河煤矿-760m暗斜井碎胀软岩支护设计专业(方向)：土木工程（岩土工程）班级：06 设计人：王文远 指导教师：乔卫国 山东科技大学土木建筑学院 09年07 月17 日
课程设计任务书 专业（方向）：岩土工程班级：土木06-1 学生姓名：王文远学号： 6 一、课程设计题目：新河煤矿-760m暗斜井碎胀软岩支护设计 二、原始资料： 1、新河煤矿-760m暗斜井工程概况 2、地质条件 3、巷道破坏状况 三、设计应解决下列主要问题： 1、巷道破坏机理分析 2、支护方案选择 3、支护参数设计 四、设计图纸： 1、巷道支护设计断面图 五、命题发出日期：09.7.6 设计应完成日期：09.7.17 设计指导人（签章）： 系主任（签章）： 日期：年月日
指导教师对课程设计评语 指导教师（签章）： 系主任（签章）： 日期：年月日
课程设计说明书（题目一） 1 原始条件 1.1 暗斜井工程概况 新河煤矿-760水平暗斜井是由济南煤矿设计院设计。其中回风暗斜井全长851.83m，倾角250；轨道暗斜井全长960m，倾角220；胶带暗斜井全长996m，倾角210；-760m水平三条暗斜井设计断面均为直墙半圆拱形，支护方式为锚带网，其中锚杆直径为18mm、长为2m的等强金属螺纹钢锚杆，锚杆间排距为800mm×800mm，金属网为直径4.5mm、网孔100mm×100mm的冷拔丝焊结而成。 新河矿暗斜井断面图 三条暗斜井均于2005年2月16日前后破土动工，现已掘进300m左右。其中回风和轨道暗斜井破坏最为严重，后经修复之后，目前仍处于不稳定状态。 1.2 地质条件 -760m水平三条暗斜井均位于坡刘庄保护煤柱内，其中向北邻近一采区，向东北邻近工业广场保护煤柱，当三条暗斜井即回风暗斜井、轨道暗斜井及胶带暗斜分别到达大约-430、-456和-512水平时，将穿越嘉祥支三大断层，该断层倾角300，落差在120m～600m之间，预计断层附近断裂构造将较为发育，也有可能伴生其它构造，另外，由于对嘉祥支三大断层勘探资料较少，对断层的赋水性、导水性、断层带的宽度、充填状况、胶结程度等还有待于进一步查明，或者当工程快接近该断层时，用打超前钻孔的办法详细查明断层的赋存状况，以便为采取有针对性的措施提前作好准备。 总之，-760m水平三条暗斜井将绝大部分在3煤顶板岩层中掘进，预计到达-750m 水平左右时可能穿过3煤并进入底板岩层中。 1.3围岩状况分析
地下建筑结构课程设计任务书
中国矿业大学力学与建筑工程学院 《地下建筑结构》课程设计任务书 《地下建筑结构》课程设计是教学计划要求中的一个重要教学环节,是在通过学习地下建筑结构相关知识、相关理论的基础上，结合地下工程专业方向的具体特点而进行的一次教学实践活动。 通过课程设计，结合相关的设计要求，掌握地下建筑结构设计中的部分设计内容，使学生所学到的基础理论和专业技术知识系统、巩固、延伸和拓展，培养学生自身独立思考和解决工程实际问题的能力，学会使用各种相关的工具书及查找资料。 完成地下建筑结构设计书一份，内容包括设计计算书、内力图和设计截面图。 一、设计题目 某地下洞室工程的整体式直墙拱形衬砌的计算。 二、设计资料 1、工程概况 设有某地下洞室工程所处地层的围岩类型介于丙Ⅰ和丙Ⅱ之间，时有地下水活动影响。地层容重γ0=2.5×103kg/m 3，抗力系数k=0.3×108 kg/m 2，k d =0.4×108 kg/m 2。衬砌材料：拱圈边墙均采用强度等级为C15的混凝土，γ=2.4×103kg /m 3，E=2.6×109 kg/m 2。平均超挖每边0.1m ，衬砌断面及尺寸如图所示。 2、使用要求： 内净跨l 0/2=4.45m ，内净高7.8m 。根据净空高度及结构要求选定d 0=0.6m ，d c =1.0m ，d n =0.9m ，R 0=4.68m ，边墙底部展宽0.2m ，厚0.6m 。 3、建议： 23090.3)2 (202000=--=l R R f m 荷载计算：321q q q q ++=，侧压系数δ=0.1。
三、本课程设计要求 本课程设计目的在于培养学生独立阅读资料、掌握技术信息、分析问题和解决问题的能力。 每个同学必须认真设计、独立完成，主要内容包括： 1、结合设计资料，编写设计计算书； 2、根据计算结果绘制直墙拱的内力图和设计截面图。
地铁与轻轨课程设计(地铁地下车站建筑设计)
（2015～2016学年第一学期）课程名称：地铁与轻轨 设计名称：地铁地下车站建筑设计 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 成绩： 指导教师（签字）： 西南交通大学峨眉校区 2015年11 月日
目录 1.设计任务 (1) 1.1 车站设计资料 (1) 1.2设计内容 (1) 2.设计正文 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计内容及要求 (2) 2.3具体设计 (2) 2.3.1站厅层的设计 (3) 2.3.2站台层的设计 (4) 2.3.3出入口的设计 (6) 3.附图 (6)
1.设计任务 1.1 车站设计资料 某地铁车站，预测远期高峰小时客流（人/小时）、超高峰系数如下表， 客流密度ω为0.5m2/人，采用三跨两柱双层结构的岛式站台车站,站台上的立柱为直径c=0.6m的圆柱，两柱之间布置楼梯及自动扶梯，使用车辆为B型车（车长s为19.5m），列车编组数n为6辆，定员P v为1440人/列，站台上工作人员为6人，列车运行时间间隔t为2min，列车停车的不准确距离δ为2m，乘客沿站台纵向流动宽度b0为3m，出入口客流不均匀系数b n取1.1。 1.2设计内容 1.站厅层：①客流通道口宽度； ②人工售票亭或自动售票机(台)数； ③检票口检票机台数；
④站厅层的平面布置。 2.站台层：①站台长度； ②楼梯宽度、自动扶梯宽度； ③两种方法计算的站台宽度； ④根据计算出楼梯、自动扶梯宽度按防灾要求检算安全疏散的时间； ⑤站台层的平面布置。 3.出入口：出入口数量和出入口宽度。 2.设计正文 2.1设计目的 掌握地铁地下车站建筑设计中站厅、站台层以及出入口通道的设计过程、内容和平面布置原则。 2.2设计内容及要求 根据提供的车站资料，进行车站的建筑设计及车站各组成部分的平面布置。 2.3具体设计 由基本条件可得：
地下建筑结构课程设计汇本
《地下建筑结构课程设计》----软土地区地铁盾构隧道 计算 书 姓名： 班级：勘查 学号：203 指导教师：志高 工程学院土木工程系 岩土教研室 2012年6月
目录 1 荷载计算-------------------------------------3 1.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------3 1.2 隧道外围荷载标准值-------------------------3 1.2.1 自重--------------------------------3 1.2.2 均布竖向地层荷载----------------------4 1.2.3 水平地层均布荷载----------------------4 1.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------5 1.2.5 底部反力-----------------------------5 1.2.6 侧向地层抗力--------------------------5 1.2.7 荷载示意图----------------------------6 2 力计算---------------------------------------6 3 标准管片配筋计算--------------------------------8 3.1 截面及力确定-----------------------------8 3.2 环向钢筋计算--------------------------------8 3.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------11 4 抗浮验算-------------------------------------10 5 纵向接缝验算--------------------------------12 5.1 接缝强度计算------------------------------12 5.2 接缝开验算------------------------------14 6 裂缝开验算------------------------------15
地下建筑结构课程设计 隧道盾构施工
目录 1 荷载计算-------------------------------------3 1.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------3 1.2 隧道外围荷载标准值-------------------------3 1.2.1 自重--------------------------------3 1.2.2 均布竖向地层荷载----------------------4 1.2.3 水平地层均布荷载----------------------4 1.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------5 1.2.5 底部反力-----------------------------5 1.2.6 侧向地层抗力--------------------------5 1.2.7 荷载示意图----------------------------6 2 内力计算---------------------------------------6 3 标准管片配筋计算--------------------------------8 3.1 截面及内力确定-----------------------------8 3.2 环向钢筋计算--------------------------------8 3.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------11 4 抗浮验算-------------------------------------10 5 纵向接缝验算--------------------------------12 5.1 接缝强度计算------------------------------12 5.2 接缝张开验算------------------------------14 6 裂缝张开验算------------------------------15 7 环向接缝验算----------------------------16
直墙拱形衬砌结构计算说明书(浙理地下建筑结构课程设计)
直墙拱形衬砌结构设计计算说明书
设计资料： 1. 围岩特征 某隧道埋深85 m ，围岩为Ⅲ级围岩，RQD=85%，R c =57.4MPa ，容重γ0=25 kN/m 3，侧向和基底弹性抗力系数均为51.410K =?kPa/m 。 2. 衬砌材料 采用整体式直墙拱混凝土衬砌，混凝土标号为C20，弹性模量E=26GPa ，容重γ=25 kN/m 3，混凝土轴心抗压强度设计值f c ＝10MPa ，弯曲抗压强度设计值f cm ＝11MPa ，抗拉强度设计值f t ＝1.1MPa 。钢筋采用25MnSi 钢，强度设计值f y ＝340MPa ，弹性模量E=200GPa 。 3. 结构尺寸 顶拱是变厚度的单心圆拱，拱的净矢高f 0＝3.7m ，净跨l 0＝11.3m 。开挖宽度11.5m ，开挖高度7.7m 。初步拟定拱顶厚度0400d =mm ，拱脚厚度n 516d =mm ，边墙的厚度为c 716d =mm ，墙底厚度增加d 200d =mm 。
目录 （一）结构几何尺寸计算 (1) （二）计算拱圈的单位变位 (2) （四）计算拱圈的弹性抗力位移 (5) （五）计算墙顶（拱脚）位移 (5) （六）计算墙顶竖向力、水平力和力矩 (6) （七）计算多余未知力 (7) （八）计算拱圈截面内力 (8) （九）计算边墙截面内力 (10) （十）验算拱圈和侧墙的截面强度 (13) （十一）计算配筋量 (14) 参考文献 (16)
（一）结构几何尺寸计算 （1）拱圈内圆几何尺寸 内圆跨径0 11.3l m =，内圆矢高0 3.7f m = 内圆半径计算：2220000()()2l R f R -+=，从而有2200 02 4 6.1648l f R m f +== （2）拱圈轴线圆的几何尺寸 拱脚截面和拱顶截面厚度之差 00.5160.4000.116n d d m ?=-=-= 轴线圆与内圆的圆心距： 2222 0000(0.5) 6.164(6.1640.50.116)0.0982(0.5)2(3.70.50.116) R R m m f --?--?===-?-? 轴线圆半径 0000.4 6.1640.098 6.46222 d R R m m =++ =++= 拱圈截面与竖直面的夹角n ?： 0/211.3/2 sin 0.9107/2 6.6420.516/2 n l R d ?= ==-- 65368 1.14498n ?'''==o cos 0.4131n ?= sin 0.4699h n n d d m ?== cos 0.2132v n n d d m ?== 计算跨度：011.30.469911.7699h l l d m =+=+= 计算矢高：000.40.21323.7 3.79342222 v d d f f m =+-=+-= （3）拱圈外圆几何尺寸 外圆跨度：10211.320.469912.2398h l l d m =+=+?= 外圆矢高： 100 3.70.40.2132 3.9934v f f d d m =+-=+-= 外圆半径：2222 1111412.23984 3.9934 6.686188 3.9934 l f R m f ++?===?
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M 1.1.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 ∑? 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）。 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) M1 Q 10 M2 Q 20 M P 上 M P 下 M P 下-M P 上 -3.4 0 -1 0 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= EI y 2 1L 2/3M =4.85235E-05 δ’12=δ ’21=EI L M y 1=2.14074E-05 δ’22=EI L L 2x y +?=2.03704E-05 △’1p = EI M 3/4)M -(M L 1/3M 0.5L M 21 P P y 1y P ???+???-下）（=-0.002777183
西南交通大学地下工程课程设计
地铁车站主体结构设计（地下矩形框架结构） 西南交通大学地下工程系
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 (4) 1.4 课程设计基本流程 (5) 第二章平面结构计算简图及荷载计算 (6) 第三章结构内力计算 (9) 第四章结构（墙、板、柱）配筋计算 (12)
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、荷载分类及荷载的组合方式、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1-1。车站埋深3m ，地下水位距地面3m ，中柱截面的横向（即垂直于车站纵向）尺寸固定为0.8m （如图1-1标注），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1-2，采用水土分算。路面荷载为2/20m kN ，钢筋混凝土
地下建筑结构课程设计
遵义师范学院 本科生课程设计 题目浅埋矩形闭合框架结构设计学生姓名黎进伟 学号144680201025 课程名称《地下建筑结构课程设计》学院工学院 所学专业土木工程 指导教师欧光照
一、课题设计与分工要求 （一）设计课题 课题：浅埋矩形闭合框架结构设计 （二）课题分工与要求 课题：所有同学完成，每位同学参数不同。 二、目的和要求 1、掌握常见各地下结构的设计原则与方法，了解基本的设计流程； 2、综合运用地下工程设计原理、工程力学、钢筋混凝土结构学及工 程施工、工程技术经济的基本知识、理论和方法，正确地依据和使用现行技术规范，并能科学地搜集与查阅资料（特别希望各位同学能够充分利用好网络资源）； 3、掌握地下建筑结构的荷载的确定；矩形闭合框架的计算、截面设 计、构造要求；附建式地下结构的内力计算、荷载组合、截面设计及构造；基坑围护结构的内力计算、稳定性验算、变形计算及构造设计；地下连续墙结构的施工过程及计算要点。 4、掌握绘制地下结构施工图的基本要求、技能和方法； 5、要求同学们以课题为核心，即要求团结协作，培养和发扬团队精 神，又要求养成独立自主，勤奋学习，培养良好的自学能力和正确的学习态度。
三、应完成的设计工作量 （一）计算书一份 1、设计资料：任务书、附图及必要的设计计算简图； 2、荷载计算、尺寸的确定、内力计算、截面的设计及验算、稳定性 验算、抗浮的验算、基础承载力的计算等（根据各课题的要求不同选择计算内容）； 3、关键部位配筋的注意事项。 4、可能的情况下提供多施工方案（两个即可）比较。 5、依据施工要求的截面尺寸设计。 四、设计时间：两周（12月17日至12月28日） 五、主要参考资料 1、《地下建筑结构》（第一版），朱合华主编，中国建筑工业出版 社编，2005 2、《地下结构工程》，东南大学出版社，龚维明、童小东等编，2004 3、《建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）》，中国建筑工业出版社， 1999 4、《基坑工程手册》，中国建筑工业出版社，刘建航、候学渊编， 1997 5、《钢筋混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），中国建筑工业 出版社，2002 6、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），中国建筑工业出 版社，2002
地下结构课程设计
《地下结构课程设计》计算书 ——地铁区间隧道结构设计 1 设计任务 本次地下结构课程设计是进行城市地铁区间隧道的结构设计，涉及“地下工程”这门课的主要理论，通过设计，使学生更深入地掌握所学理论。 其余详细设计任务资料见附录。 1.1工程地质条件 线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。其主要物理力学指标如表1，本地区地震烈度为6度。 表1 各层土的物理力学指标 1.2 其他条件 地下水位在地面以下6m处；隧道顶板埋深10m；采用暗挖法施工，隧道断面型式为马蹄形。 1.3 暗挖区间断面
2 设计过程 2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋 可以采用《铁路隧道设计规范》推荐的方法，即有 上式中s为围岩的级别；B为洞室的跨度；i为B每增加1m时的围岩压力增减率，B>5m时，i取0.1，B<5m时，i取0.2。 由于隧道顶板埋深10m，所以该隧位于细砂层和圆砾土中，根据《地铁设计规范》10.1.2可知“暗挖结构的围岩分级按现行《铁路隧道设计规范》确定”，查表得围岩为Ⅳ级围岩，则有
则 可知该隧道埋深为浅埋。 2.2 计算作用在结构上的荷载 2.2.1 永久荷载 1.结构自重（只考虑二衬） 顶板自重： 侧墙自重： 底板自重： 2.地层压力 a. 地层竖向压力 由于拱顶埋深10m，则拱顶上方土层有杂填土、粉土、细砂，且地下水埋深6m，应考虑土层压力和地下水压力的影响，对于浅埋洞室，本设计按照极浅埋的形式进行竖向土压力计算，即。 b. 地层水平压力 地层侧向压力按主动土压力的方法计算，由于埋深在地下水位以下，需考虑地下水的影响，采用朗肯主动土压力方法计算： 地下结构处于细沙土层与圆砾土土层中，所以在土层交界面出会有土压力突变。 细沙： 圆砾土： 拱顶处： =77.68KPa 土层交界面以上：
《城市地下空间规划》课程设计
1 河南城建学院 《城市地下空间规划》课程设计 说明书 课程名称: 城市地下空间规划理论 题目:河南某地下停车场的规划设计 专业: 学生姓名: 学号: 指导教师: 开始时间: 2013 年 12 月23日 完成时间: 2014 年 01 月03 日 课程设计成绩： 指导教师签名：年月日
目录（仅供参考） 参考文献 (17) 一、地下停车场总图设计 根据所分配的大致区域和具体方案参数情况特别是周围地面道路和建筑情况，设计地下停车场的总图设计，布置停车场的功能区划分。
1.1 总图设计时应考虑的因素如下： 1）场地的建筑布置、形式、道路走向、行车密度及行车方向；2）是否有其它地下设施；3）周围环境状况；4）工程与水文地质情况； 5）要考虑地面出入口一侧有至少两辆车位置的候车长度；6）停车场应有明显的标志，并按规定设置标线；7）单建式停车场要考虑车库建成后面部分的规划。 1.2 功能区划分及面积说明 根据设计提供的原始条件，对于附建式停车场，附建式停车场受地面建筑的平面柱网的限制，利用的是它的地下部分，其平面布置受地面建筑的影响。 总图设计功能区包括：出入口、停车区、管理区、辅助区等； ⑴、出入口:进出车用的坡道、地面口部及口部防护等
此次设计准备采用直线双车坡道，根据《汽车库建筑设计规范》（JGJ100-98 ）表4.1.7中规定，小型车坡度选用15%左右，高长比值约为1：6.67，并且采用由线缓坡道，坡道所占面积大约是170m2左右。地面中部设置挡水段，同时搭建拱形雨篷。 ⑵、停车区：停车间、行车通道、步行道等 此次设计是在建筑物的地下一层设计停车场，因此辅助设施就占据很大的面积，停车区面积大约是1800m2。 ⑶、管理区：门卫、高度、办公、防灾中心、卫生间、楼梯间等 门卫、调度、办公、防灾中心在所提供的原始条件中找不到，可能设置在地面，卫生间所占的面积是30m2左右，楼梯二处。（见附图） ⑷、辅助区：风机房、送风机房、排风机房、低压配电室、防护用的设备间等 据原始数据可知，风机房：54 m2，送风机房：55m2，排风机房：47.5 m2，低压配电室：43 m2。 1.3 总的形状、建筑面积说明 此次设计的停车场的地面建筑的形状基本上是直角梯形，建筑方位台附图所示，停车场的建筑面积2841.1m2，坡道面积170m2，停车区面积1800m2左右，辅助区总面积800m2（包括行人通道） 1.4 防火等级划分、通道数量要求及说明（防火规范） 根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-97）表3.0.1
地下建筑结构课程设计隧道衬砌设计(英文)
Underground Structure Course Designing A Design of Shield Tunnel Lining College Civil Engineering Major Department of Geotechnical Engineering Student No.100xxx Name xxx Director xxx Date6th Sep. 2013
Part One: Design Data 1 Function of Tunnel The planned tunnel is to be used as a subway tunnel. 2 Design Conditions (1)Dimensions of Segment Type of segment: RC , Flat type Diameter of segmental lining: D 0=9500mm Radius of centroid of segmental lining: R c =4550mm Width of segment: b=1200mm Thickness of segment: t=400mm (2)Ground Conditions Overburden: H=12.3m Groundwater table: G.L.+0.6m =12.3+0.6=12.9m N Value: N=50 Unit weight of soil: γ=18kN/m 3 Submerged unit weight of soil: γ'=8kN/m 3 Angle of internal friction of soil: φ=30o Cohesion of soil: c =0 kN/m 2 Coefficient of reaction: k=50MN/m 3 Coefficient of lateral earth pressure: λ=0.4 Surcharge: P 0=39.7kN/m 2 Soil condition: Sandy (3)Materials The grade of concrete: C30 Nominal strength: f ck =20.1N/mm 2 Allowable compressive strength: f c =14.3N/mm 2 Allowable tensile strength: f t =1.43N/mm 2 The type of steel bars: HRB335 Allowable strength: f y = f y ’= 300N/mm 2 Bolt: Yield strength: f By =240N/mm 2 Shear strength: B τ=150N/mm 2 3 Design Method Requirement (1)How to check member forces: ① Elastic equation method(option) ② Force method based on the textbook (must do this) ③ Bedded frame model(Beam element with elastic support)(option) 0P K =constant of rotation spring for positive moment at joint=18070/kN m rad ? 0N K =constant of rotation spring for negative moment at joint=32100/kN m rad ?
地下建筑结构——课程设计
《地下建筑结构》课程设计 班级：土1105班 指导教师：刘勇 专业：城市地下空间工程专业 石家庄铁道大学地下工程系 2014-12-14
1. 工程概况 1.1 工程地质 某城市一区间隧道工程，位于城市主干道下方，埋深h=10m，从上到下地层情况为： (1) 杂填土：天然容重18.2kN/m3，粘聚力3.5kPa，内摩擦角12°，层厚2m； (2) 砾砂夹粉质粘土：褐色、灰褐色、黄褐色，中密～密实，饱和。含大于2mm颗粒占总重的35～45%，钻探过程中所见最大粒径80mm，粉质粘土含量在23%以上，天然容重19.4kN/m3，饱和容重21.6 kN/m3，粘聚力33.5kPa，内摩擦角18.5°。该层分布连续，层厚5m； (3) 粉质粘土：灰褐色，质软、饱和，局部夹砾砂混粒，矿物成分以石英、长石为主。粘粒含量6%。含大于4mm颗粒占总重的35～45%，最大粒径80mm。该层层厚5m。该层饱和容重22.4kN/m3，平均粘聚力39.8kPa，内摩擦角17.8°。 (4) 含粘性土薄夹层圆砾：浅黄色、黄褐色，中密～密实，湿～饱和，混粒结构，矿物成分以石英、长石为主，粘粒含量9%。含大于2mm颗粒占总重的35～45%，最大粒径80mm。该层分布连续，层厚8m。该层饱和容重23.8kN/m3，平均粘聚力29.8kPa，内摩擦角24.8°。 (5) 风化花岗岩：(4)层以下12m均为风化花岗岩，中等风化状态。 1.2水文地质特征 本区段地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，雨季丰水期的地下水位在地面以下3.0m，冬季枯水期地下水位在地面以下4m。 2. 结构尺寸及材料 衬砌尺寸见附图，附图1~附图21采用暗挖法施工，其余采用明挖法施工。 管片保护层厚度：迎水侧40mm，背水侧30mm。 二次衬砌采用C30防渗钢筋混凝土，防渗等级P10。 3、设计依据 《地铁设计规范》（GB50157-2013） 《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005、J449-2005） 《建筑结构荷载规范》（GB50009－2006）
地下建筑结构课程设计
地下建筑结构课程 设计
遵义师范学院 本科生课程设计 题目浅埋矩形闭合框架结构设计 学生姓名黎进伟 学号 144680 25 课程名称《地下建筑结构课程设计》 学院工学院 所学专业土木工程 指导教师欧光照
一、课题设计与分工要求 （一）设计课题 课题：浅埋矩形闭合框架结构设计 （二）课题分工与要求 课题：所有同学完成，每位同学参数不同。 二、目的和要求 1、掌握常见各地下结构的设计原则与方法，了解基本的设计流 程； 2、综合运用地下工程设计原理、工程力学、钢筋混凝土结构学及 工程施工、工程技术经济的基本知识、理论和方法，正确地依据和使用现行技术规范，并能科学地搜集与查阅资料（特别希望各位同学能够充分利用好网络资源）； 3、掌握地下建筑结构的荷载的确定；矩形闭合框架的计算、截面 设计、构造要求；附建式地下结构的内力计算、荷载组合、截面设计及构造；基坑围护结构的内力计算、稳定性验算、变形计算及构造设计；地下连续墙结构的施工过程及计算要点。4、掌握绘制地下结构施工图的基本要求、技能和方法；
5、要求同学们以课题为核心，即要求团结协作，培养和发扬团队 精神，又要求养成独立自主，勤奋学习，培养良好的自学能力和正确的学习态度。 三、应完成的设计工作量 （一）计算书一份 1、设计资料：任务书、附图及必要的设计计算简图； 2、荷载计算、尺寸的确定、内力计算、截面的设计及验算、稳 定性验算、抗浮的验算、基础承载力的计算等（根据各课题的要求不同选择计算内容）； 3、关键部位配筋的注意事项。 4、可能的情况下提供多施工方案（两个即可）比较。 5、依据施工要求的截面尺寸设计。 四、设计时间：两周（12月17日至12月28日） 五、主要参考资料 1、《地下建筑结构》（第一版），朱合华主编，中国建筑工业出 版社编， 2、《地下结构工程》，东南大学出版社，龚维明、童小东等编， 3、《建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）》，中国建筑工业出版 社，1999 4、《基坑工程手册》，中国建筑工业出版社，刘建航、候学渊 编，1997
地下工程课程设计(地下矩形框架结构) (1)
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2012-7班 学生姓名：陈铁卫 学生学号： 20120249 指导教师：孙克国
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) 第三章结构内力计算 (8) 第四章结构（墙、板、柱）配筋计算 (14)
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3m ，地下水位距地面3m ，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2/20m kN ，钢筋混凝土重度 3/25m kN co =γ，中板人群与设备荷载分别取2/4m kN 、2/8m kN 。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。
地下建筑结构课程设计
1.设计荷载计算 1.1 结构尺寸及地层示意图 350 6200 5500138 350 B1 138D B2 73 L1K 73L2 8 8 500 q=20kN/m 2 1280灰色淤泥质粘土γ=17.1kN/m c=12.kPa ?=7.2 29253 褐黄色粘土γ=19.1kN/m 10003500灰色淤泥质粉质粘土γ=18kN/m c=12.2kPa ?=8.9 1645 3 灰色砂质粉土γ=18.7kN/m 3 3 人工填土γ=18kN/m 1500 35255 图1-1 结构尺寸及地层示意图 如图，按照要求，对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整： h 1355+13030 5255mm =?=灰。 按照课程设计题目，以下只进行基本使用阶段的荷载计算。 1.2 隧道外围荷载标准值计算 （1） 自重 2250.35 8.75/h g k N m γδ==?= （2）竖向土压 h=1.5+1.0+3.5+5.255=11.255m>D=6.2m ，属深埋隧道。由于范围内图层抗剪强度较差，因此不用太沙基公式计算。 211q 180.58 1.09.1 1.08.7 3.5 5.255898.59k /n i i i h N m γ===?+?+?+?+?=∑ 地面超载： 2220/q kN m = 近似均布拱背土压力： 222 30.430.43 3.17.61 5.07/222 3.1i R rb G q kN m R R ???====?
2q=20+5.07+98.59=123.66kN/m （3） 拱背土压 5.5+ 6.21 = =2.92522 H R m ?，3/6.728.1645.11.728.10.8645.1m KN =+?+?= γ 22G 2(1)2(1) 2.9257.627.908/44 H R kN m π π γ=- ?=?- ??= 2 27.908' 4.771/22 2.925G q kN m R ===? （4） 侧向主动土压 )2 45tan(2)245(tan )(q 0021? ?γ-?--?+=c h p e e 38 1.6457.1 4.2057.353/5.85 kN m γ?+?== 8.9 1.6457.2 4.2057.5665.85φ?+?== 12.2 1.64512.1 4.205 12.1285.85 c kPa ?+?= = 则： 22 17.5667.566123.66tan (45)212.128tan(45)73.453k /22 p N m =?--??-= 2 22 27.5992tan 45-2 2.9257.353tan 45-=32.967k /22H p R N m ?γ????==??? ? ????? （5） 水压力 按静水压考虑： a 竖向水压： 2w1w w1=H =1010.755=107.55/p kN m γ? b 侧向水压： 2w1w w1q =H =1010.755=107.55/kN m γ? 2w2w w2q =H =10(10.755 5.5)=162.55/kN m γ?+ （6） 侧向土壤抗力 衬砌圆环侧向地层（弹性）压缩量： 4 124 (2)24(0.0454) H H q p p g R y EJ kR πη--+=+ 其中：
《地下建筑结构课程设计》
《地下建筑结构课程设计》教学大纲 课程编号：030237 学分：2 总学时：2周+20（上机） 大纲执笔人：张子新 大纲审核人：丁文其 一、课程设计性质与目的 通过对地下建筑结构工程的设计，初步掌握隧道等常用地下建筑结构设计的步骤和方法，巩固和加深所学的地下建筑结构计算方法及相关的理论知识。 二、课程设计基本要求 运用《地下建筑结构》课程已学习的知识，理论联系实际，解决实际工程问题。要求独立完成一般地下建筑结构布置；计算简图确定；结构构件截面尺寸估算；土压力等荷载、内力和配筋的计算；绘制施工图等综合能力的训练。通过地下建筑的结构设计、计算，加深理解地下结构设计的基本理论及概念，提高分析和解决问题的能力。 三、课程设计基本内容 1、隧道断面结构设计资料 设有某地下洞室工程所处地层的围岩类型介于丙Ⅰ类和丙Ⅱ类之间，时有地下水的活动影响，地层容重γ0＝25kN/m3，抗力系数k ＝3×105 kN/m3，kd ＝4×105 kN/m3，衬砌材料：拱圈边墙采用C15混凝土，γ＝24 kN/m3，E ＝2.6×107 kN/m2，平均超挖每边0.1m. 使用要求：内净跨l0/2＝4.45m ，内净高7.8m ＋0.27m ，根据净空高度及结构要求选定d0＝0.6m ，dn ＝0.9m ，dc ＝1.0m ，R0＝4.68m ，边墙底部展宽0.2m ，厚度0.6m 。 建议：(1). m l R R f 23090.3)2/(202 00=--=； (2) 侧压系数ξ＝0.1, 荷载计算321q q q q ++=； (3) 要求：（1）计算书 （2）内力图 （3）设计断面图； (4) 独自编制程序，并附详细计算书； 2、地铁隧道结构设计资料 设计的管片衬砌可安全承受设计荷载，基本资料如下： （1）隧道功能 设计的隧道将用作地铁隧道。 （2）设计条件 （3）管片尺寸 管片类型：RC ，平板型管片 管片衬砌直径：Do = 9500 mm 管片衬砌矩心半径：Rc = 4550 mm 管片宽度：b=1200mm 管片厚度：t=400mm
地下空间规划与设计课程设计格式
中国矿业大学力学与建筑工程学院2011~2012学年度第一学期 《地下空间规划与设计》 课程设计 学号 班级 姓名 指导老师 力学与建筑工程学院教学管理办公室
中国矿业大学力学与建筑工程学院《******》课程设计 第 1 页 1 ☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）。☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆。 2 2.1 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆。 f f f C ?στtan ?+= 式中 τf ——土的剪切强度，MPa ； C f ——土的粘聚力，MPa ； φf ——土的内摩擦角，（°）。 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆。 3 标题名称（一级标题） 3.1 标题名称（二级标题） ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（内容小四号宋体，西文Times New Roman 字体，行距最小值18磅）☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆，计算结果见表1。 页眉和页码，五号宋体。
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