《地下建筑结构课程设计》
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-------------------------------------31.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------3 1.2 隧道外围荷载标准值-------------------------31.2.1 自重--------------------------------31.2.2 均布竖向地层荷载----------------------41.2.3 水平地层均布荷载----------------------41.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------51.2.5 底部反力-----------------------------51.2.6 侧向地层抗力--------------------------51.2.7 荷载示意图----------------------------62 力计算---------------------------------------63 标准管片配筋计算--------------------------------8 3.1 截面及力确定-----------------------------83.2 环向钢筋计算--------------------------------83.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------114 抗浮验算-------------------------------------105 纵向接缝验算--------------------------------125.1 接缝强度计算------------------------------125.2 接缝开验算------------------------------146 裂缝开验算------------------------------157 环向接缝验算----------------------------168 管片局部抗压验算-----------------------------179 参考文献-------------------------------18一.荷载计算1.1结构尺寸及地层示意图q=20kN/m2ϕ=8.9ϕ=7.2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：+⨯=1355203307445mm1.2隧道外围荷载标准值计算1.2.1自重3225/0.358.750hKNG KN m m m γδ==⨯=h γ-钢筋混凝土自重；δ管片厚度； 1.2.2均布竖向地层荷载 ①竖向地层荷载：21119.1168455.77.85.31.9181185.0mKN h q ini i=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑=γ②地面超载：2220m KNq=③近似均布拱背土压力：2223070.51.321606.71.343.0243.02m KN R b R R G i q =⨯⨯⨯⨯===γ 其中：3606.728.1645.128.11.70.8645.1m KN i=+⨯+⨯=γ232126.141070.52019.116m KNqq q q =++=++=1.2..3水平地层均布荷载)245(tan 2)245(tan 221ϕϕ---=c q P 其中：的土壤重度衬砌圆环侧向各个土层--γ 内摩擦角--ϕ粘聚力的加权平均值--C3/353.785.5205.41.7645.18m KN =⨯+⨯=γ000678.785.5205.42.7645.19.8=⨯+⨯=ϕ。
地下建筑结构课程设计矩形闭合框架计算书
s
0.8086 0.8879 0.9669 0.9606
ห้องสมุดไป่ตู้
5
4.2 按压弯构件设计弯矩配筋 设计的弯矩和剪力应该刨除制作的内力，由下图列出计算简图，下面列式计算： 4.2.1 顶板 由Σy＝0，可得
Q顶
由Σx＝0，可得
q1 ( L d墙 / 1000) 2
d d底 （e e ) N 顶 2 1 (H 顶 ） 6 2000
1068.75
9
按对称配筋来计算 X=N/ f c b X＜2 AS ’
AS = AS
ξbho
'
Ne f y (h0 a s )
M5’’的 AS 2236.9848
'
2 AS ’ 100
X 26.1191
261.45
5.3 底板
(按单筋梁受弯构件计算)
S
M7’的配筋 0.0338
s
1 M 4 0.5( L d 墙 / 1000） M 1 0.5( L d 墙 / 1000） (M 3 M 4 )M1 3 1 （d 底 / 1000)3 E 12
2 p 1 1 M 2 0.5( L d 墙 / 1000） 11 - M 2 H 0.5(d 顶 d 底） / 10001 ( M 3 M 2 )H 0.5(d 顶 d 底） / 10001 4 3 3 3 1 (d 顶 / 1000) 1 (d 墙 / 1000) E E 12 12
2 1.15 0.01
不知道 N 时，可按 1 的经验公式聚散 即： 1 0.2 2.7 大小偏压的判别： 当 ei 0.3h0 时，按大偏压计算。 当 ei 0.3h0 时，按小偏压计算， 大偏压的计算：
地下建筑结构课程设计(word文档良心出品)
————目录————一、设计资料1.1设计数据资料 (1)1.2结构尺寸及示意图 (1)1.3重心计算 (1)1.4计算半径 (2)二、基本使用阶段荷载计算2.1垂直荷载 (2)2.2均布荷载 (2)2.3三角形侧载 (2)2.4自重 (2)2.5拱背荷载 (2)2.6拱底反力 (2)三、管片配筋计算3.1材料选择 (4)3.2截面配筋计算1）截面设计 (4)2）截面复核 (6)四、管片接头验算4.1负弯矩接头 (7)4.2正弯矩接头 (8)五、顶推力验算 (9)六、心得体会 (10)七、设计规范 (11)八、主要参考文献 (11)九、上交材料 (11)盾构管片课程设计一、设计资料教师评阅:1.1设计数据资料管片外径11.5m管片内径10.3m覆土深度20.1m土层容重14.1kN/m³饱和容重19.1 kN/m³地下水位1.1m土层内摩擦角17.1°土层粘聚力 24 kN/㎡1.2结构尺寸及示意图1.3重心计算盾构管片课程设计教师评阅: 重心z=300mm1.4计算半径r=5.15+0.3=5.45m二、基本使用阶段荷载计算2.1垂直荷载q=1.1×1.41+（20.1-1.1）×（1.91-1）=18.84t/㎡2.2均布荷载p1=18.84×tan²（45-17.1/2）-2×2.4×tan（45-17.1/2）=6.73 t/㎡2.3三角形侧载p2=2×5.45×tan²（45-17.1/2）×0.91=5.41 t/㎡2.4自重g=2.6×0.6=1.56 t/㎡2.5拱背荷载G=2（1-π/4）×5.45²×0.91=11.62 t/㎡2.6拱底反力Pr=18.84+1.56π+0.2146×5.45×0.91-π/2×5.45×1=16.24 t/㎡计算的M和N见下表。
地下建筑结构课程设计讲义 PPT
b —— 支座宽度；
q —— 作用于杆件上的均大布家荷好 载。
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矩形闭合框架的计算——内力计算
设计剪力
a)
设设设设 设设设设
b) M p
q
Mi
Np
Ni
Qi
=Qp
-
q 2
b
Qi
Qp
大家好
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矩形闭合框架的计算——内力计算
设计轴力
计 算 剪 力 由静载引起的设计轴力按下式计算
设计剪力
Ni N p
q顶
e1
1
e1
Q1
H
l
Q2
l
Q1
e2
e2
L
q底
计算大家简好 图
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矩形闭合框架的计算——荷载计算
(一)顶板上的荷载
作用于顶板上的荷载，包括有顶板以上的覆土压力、水压 力、顶板自重、路面活荷载以及特载。
1．覆土压力
将结构范围内顶板以上各层土体(包括路面材料)的重量之 和求出来，然后除以顶板的承压面积即可
矩形闭合框架的计算——内力计算
(五)设计弯矩、剪力及轴力的计算
设计弯矩：实际不利的截面(弯矩大而截面高度又小)则是
侧墙边缘处的截面，对应这个截面的弯矩。根据隔离体平衡
条件，可以按下面的公式计算
Mi MpQpb2q2b22
M i —— 设计弯矩；
M p —— 计算弯矩； Q p —— 计算剪力；
近似方法： M i Mp-Qpb2
特载则指常规武器(炮、炸弹)作用或核武器爆炸形成的荷 载。关于特载的大小是按照不同的防护等级采用的，它在人 防工程的有关规范中有明确的规定。
地震荷载：处于地震区的地下结构，还受到地震荷载的作 用。
地下建筑结构课程设计
地下建筑结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握地下建筑结构的基本概念、分类及其应用场景。
2. 学生能够理解地下建筑结构的主要受力特点及影响因素。
3. 学生能够掌握地下建筑结构设计的基本原则和方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析地下建筑结构的受力情况，并进行简单计算。
2. 学生能够运用地下建筑结构设计原则，设计出合理的地下建筑结构方案。
3. 学生能够通过实际案例，分析地下建筑结构在设计、施工和运维过程中的问题及解决方法。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到地下建筑结构在我国城市化进程中的重要作用，增强对地下空间利用的认识。
2. 学生能够培养对地下建筑结构设计和施工的严谨态度，提高职业素养。
3. 学生能够关注地下建筑结构领域的最新发展，激发对科学研究的兴趣。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在帮助学生了解地下建筑结构的基本知识，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生为高中二年级学生，具备一定的物理和数学基础，但对地下建筑结构知识了解较少。
教学要求：结合学生特点和课程性质，采用案例分析、小组讨论等形式，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面达到上述目标，为未来进一步学习相关领域知识打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材《土木工程基础》中关于地下建筑结构的相关章节进行组织。
1. 地下建筑结构基本概念- 地下空间利用及分类- 地下建筑结构的特点及优势2. 地下建筑结构受力特点- 地下建筑结构受力分析- 影响受力特点的因素3. 地下建筑结构设计原则与方法- 设计原则与要求- 结构设计计算方法4. 地下建筑结构施工与运维- 施工技术及工艺- 运维管理及注意事项5. 案例分析- 著名地下建筑结构案例介绍- 案例中存在的问题及解决方法教学进度安排：第一课时：地下建筑结构基本概念第二课时：地下建筑结构受力特点第三课时：地下建筑结构设计原则与方法第四课时：地下建筑结构施工与运维第五课时：案例分析及讨论教学内容科学性和系统性：本章节内容涵盖了地下建筑结构的各个方面，从基本概念、受力特点、设计原则、施工与运维等方面进行系统讲解，确保学生全面掌握地下建筑结构相关知识。
地下建筑结构课程设计讲义 PPT
•2.缺席5次直接不及格；
•3.方法正确无大的计算错误；
•4.成果要求：
• 有封面
• 有指导书
• 图纸
•5.时间：截止7月17日（星期五）的上午11点
大家好
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Bye Bye
大家好
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L :结构横断面的宽度；
q t :底板上所受的特载。
顶
大家好
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矩形闭合框架的计算——荷载计算
(三)侧墙上的荷载
侧墙上所受的荷载有土层的侧向压力、水压力及特载。
1．土层侧向压力
e(
i
ihi)tan2452
2．侧向水压力 ew wh
：折减系数，其值依土体的透水性来确定：对于砂土 1
，对于粘土 0.7
E0=50MPa，泊桑比μ0=0.3，设为平面变形问题，绘制框架的弯
矩图。P132
a) 2t m
b)
x2
C
B
x1
0.6m 3m
D
A
4m
大家好
4m
24
大家好
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大家好
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大家好
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大家好
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1.592 1.118
2.40B 1.85
a)
1.592 C
D 1.118
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课程设计要求
•1.独立完成；
q 顶
ih iw h w d q 顶 t q
i
大家好
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矩形闭合框架的计算——荷载计算
(二)底板上的荷载
一般情况下，人防工程中的结构刚度都较大，而地基相对 来说较松软，所以假定地基反力为直线分布。作用于底板上 的荷载可按下式计算
q底q顶LPq顶 t
地下建筑结构》课程设计
地下建筑结构》课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握地下建筑结构的基本概念、分类及功能。
2. 学生能够理解地下建筑结构的设计原则，包括承重、防水、通风等方面。
3. 学生能够了解地下建筑结构在城市建设中的应用及其优点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析地下建筑结构的优缺点，提出改进方案。
2. 学生能够通过实际案例分析，掌握地下建筑结构的设计方法和施工技术。
3. 学生能够运用图示、模型等形式，展示地下建筑结构的设计理念。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对地下建筑结构的兴趣，激发他们对城市建设的热情。
2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在设计过程中尊重他人意见的良好品质。
3. 培养学生的创新精神，使他们认识到地下建筑结构在可持续发展中的重要性。
本课程旨在帮助学生掌握地下建筑结构的基本知识，提高他们的设计能力和实践操作技能。
结合学生的年龄特点和认知水平，课程内容以实际案例为载体，注重理论与实践相结合，培养学生的创新意识和解决问题的能力。
通过本课程的学习，学生将能够更好地理解地下建筑结构在现代社会中的重要作用，为未来城市建设贡献力量。
二、教学内容1. 地下建筑结构基本概念：包括地下建筑的定义、分类、功能及发展历程。
- 教材章节：第一章 地下建筑结构概述2. 地下建筑结构设计原则：讲解承重、防水、通风、采光等方面的设计要求。
- 教材章节：第二章 地下建筑结构设计原理3. 地下建筑结构施工技术：介绍常见的施工方法、工艺流程及质量控制要点。
- 教材章节：第三章 地下建筑结构施工技术4. 地下建筑结构案例分析：分析具有代表性的地下建筑项目，总结其设计理念、施工技术和优缺点。
- 教材章节：第四章 地下建筑结构案例分析5. 地下建筑结构创新设计：引导学生运用所学知识，开展创新设计实践。
- 教材章节：第五章 地下建筑结构创新设计6. 课程总结与拓展：对本课程内容进行总结，探讨地下建筑结构在可持续发展、城市更新等方面的应用前景。
完整版地下建筑结构课程设计计算书
完整版地下建筑结构课程设计计算书一、设计题目（1 ）设计任务1、将某浅埋地下通道结构进行结构设计2、确定结构构件的截面尺寸。
3、确定结构的计算简图。
4、各构件的荷载、内力及配筋计算。
5、手绘和计算机绘制结构配筋图。
（2）基本资料某浅埋地下通道结构尺寸示意下所示。
1、埋置深度： 9.8m 。
2、地下水位：自然地面以下7m 。
3、土层①：粉质粘土，重度、内摩擦角、粘聚力分别为 r1=18kN/m，c =10kN/m，φ =15 °。
土层②：粘土，重度 =17kN/m，c =25kN/m，φ =15 °土层 3 ：粘土，天然重度 =17.5kN/m饱和重度 =19.5kN/m， c =27kN/m，，φ =17 °4、土层厚度以埋置深度为界。
5、水土压力分项系数： 1.2 。
6、地面超载荷载分项系数：地面活载荷载分项系数为 1.4 。
地面恒载荷载分项系数为 1.2.7、混凝土强度等级为C30 ；重度为 25kN/m；弹性模量为 1.4 10MPa ；泊松比为0.167 。
8、钢筋等级为 HPB335 。
9、地基变形模量为50MPa ；泊松比为 0.3 。
（3）计算假定1、结构刚度远大于地基土的刚度。
2、不考虑结构侧向位移。
3、计算时忽略加腋的影响。
4、考虑荷载最不利组合。
（4）参考规范1、《混凝土结构设计规范》——GB50010-20102 、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》——JTGD62-20043、《公路桥涵地基与基础设计规范》——JTGD63-20074、《公路桥涵设计通用规范》——JTG D60-20045、《建筑结构制图标准》——GBT50105 — 2001二、荷载计算 .（1）顶板荷载计算1、覆土压力：q土r i h i 18317 4 (19.510) 2.8 148.6KN / m22、水压力：q水r w h w10 2.828KN / m 23、顶板自重： q d 25 0.615KN / ㎡4、地面恒载及活载： q 1.4 p1 1.2 p2 1.4 8 1.24 16KN/m25、综上所述， q顶 1.2 （148.628 15） 16245.92KN/ ㎡（2）板底荷载计算q底q顶p（0.60.6 0.4） (4.73 1.2) 0.6 25 / 8.4256.00KN / ㎡245.92L（3）地基反力计算地下通道结构刚度远大于地基土的刚度，故假定地基反力为直线分布。
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《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
（4）围岩状况
埋深：H=12．3m
地下水位：G.L. + 0.6m Hw= 12.3+0.6= 12.9 m
N值：N=50
土的容重：γ= 18 kN/m3
土的水下容重：γ’=8 kN/m3
土的内摩擦角：Ф= 32°
土的粘性：C = 0 kN/m2
反作用系数：k = 20 MN/m3
侧向土压系数：λ= 0.5
附加荷载：p0 = 39.7 kN/m2
土的状况：砂质
材料允许应力：
混凝土：
额定强度fck=42 MN/m2
允许抗压强度δca=17 MN/m2
允许抗剪强度τca=0.55 MN/m2
钢筋(SD35)：
允许强度：δsa= 200 MN/m2
螺栓(材料8．8)
允许抗拉强度：δBa = 240 MN/m2
四、实验或上机内容
基于所采用的设计方法，编制相应的程序。
五、前修课程要求
理论力学、材料力学、结构力学、计算机语言、土力学等。
六、学时分配
两周：第一周完成相关的计算和设计说明书；
第二周编制计算程序，完成计算，绘制相关设计图纸。
七、教材与主要参考书
（1）《中国建筑工业出版社》，地下建筑结构，朱合华、张子新主编，2005 （2）《岩石地下建筑结构》，同济大学等编，中国建筑工业出版社，1979。
（3）《混凝土结构基本原理》，张誉主编，中国建筑工业出版社，2000。
（4）《公路隧道设计规范（GB2003）》，中华人民共和国国家标准。
八、课外要求
无。