浅埋式闭合框架结构设计即地下建筑结构课设.docx

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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h1=S+h=600+600=1200（mm）,可得

图-1截面图

h+S/3=800≤h1=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。

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=

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。

1.2求δ‘ij和△’iP；

图-5Mq

M1=1×Ly=3.4（kNm）

M2=1（kNm）

MP上=1/2×q1×（LX/2）=66.15（kNm）

MP下=1/2×q1×（LX/2）+1/2×q2×Ly2=193.31（kNm）

M1

Q10

M2

Q20

MP上

MP下

MP下-MP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=

=4.85235E-05

δ’12=δ’21=

=2.14074E-05

δ’22=

=2.03704E-05

△’1p=

=-0.002777183

△’2P=

=-0.00154

δ11'

δ12'

δ21'

δ22'

Δ1P'

Δ2P'

4.85235E-05

2.14074E-05

2.14074E-05

2.03704E-05

-0.002777183

-0.00154

以上摘自excel文件

1.3求bij和bip

α=

=0.368894（1/m）

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。

φ1λ=chαxcosαx=0.052751

φ2λ=chαxsinαx+shαxcosαx=2.50804

φ3λ=shαxsinαx=2.2475062

φ4λ=chαxsinαx-shαxcosαx=2.411645

以x1=1时为例说明如何求θ。

因为MΛ=-3.4KNM,QΛ=0KN可以求出令两个人未知初始值。

然后根据所有的初始值求出他的M和Q等值。

设A到H为下表的相应数值。

A

B

C

D

E

F

G

H

bk/2α2

bk/4α3

1

1/2α

bk/2α

bk/2α2

-α

1

146969.3846

199202.7455

1

1.355403005

54216.12022

146969.4

-0.36889

1

这可以得到：

MΛ=Aφ3λy0+Bθ0φ4λ+CM0φ1λ+DQ0φ2λ

QΛ=Ey0φ2λ+Fθ0φ3λ+GM0φ4λ+HQ0φ1λ

这可以得到：

θ0=

=-1.28174E-05

y0=

=8.89132E-06

同理可以得到当x2，xp时的θ0和y0。

见下表。

y10

θ10

y20

θ20

Yp0

θp0

8.89132E-06

-1.28174E-05

2.61509E-06

-3.76984E-06

-0.001393495

0.000893

又

b11=2×Ly×θ10;

b12=b21=2×θ10；

b22=2×θ20；

b1p=2×Lxθp0；

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：

b11

b12

b21

b22

b1p

b2p

-8.71586E-05

-2.56349E-05

-2.56349E-05

-7.53967E-06

0.006075785

0.001787

δ11

δ12

δ21

δ22

Δ1P

Δ2P

-3.9E-05

-4.23E-06

-4.2E-06

1.283E-05

0.003299

0.000249

1.4求X1和X2，

又有典型方程：

X1δ11+X2δ12+△1P=0，X1δ21+X2δ22+△2P=0可得，

X1=

=84.454767;

X2=

=8.440127;

1.5其他

对于底板的弹性地基梁，可以得到她的初始值，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=M1X1+M2X2+MP下=-102.2763345KNM;Q0=63KN

可以推得：

y0

θ0

-0.000620509

-0.00022

1.6弹性地基梁的M

对地基上取若干个点，来计算它们的φ1φ2φ4φ3，来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，，，其他的夜很难正确，具体的数据见来自excel得下表：

X1地基

φ1

φ2

φ3

φ4

αx

0

1

0

0

0

0

0.42

0.999904

0.309865

0.0240048

0.002479

0.1549355

0.84

0.998463

0.619551

0.0960102

0.019835

0.3098709

1.26

0.992222

0.928167

0.215933

0.066931

0.4648064

1.68

0.975422

1.23339

0.3834505

0.158576

0.6197419

2.1

0.940026

1.530764

0.5977242

0.309404

0.7746773

2.52

0.875753

1.812989

0.8570134

0.533665

0.9296128

2.94

0.770167

2.069244

1.1581826

0.844864

1.0845483

3.36

0.608829

2.284541

1.4961049

1.255244

1.2394838

3.78

0.375546

2.439135

1.8629695

1.775064

1.3944192

4.2

0.052751

2.50804

2.2475062

2.411645

1.5493547

0.3

0.999975

0.221335

0.0122474

0.000904

0.1106682

然后由MΛ=Aφ3λy0+Bθ0φ4λ+CM0φ1λ+DQ0φ2λ

X1地基

M地基

0

-102.2763345

0.42

-78.10522625

0.84

-58.84364391

1.26

-44.86055867

1.68

-36.38728125

2.1

-33.54960362

2.52

-36.38728125

2.94

-44.86055867

3.36

-58.84364391

3.78

-78.10522625

4.2

-102.2763345

0.3

-84.53053303

1.7两侧和上侧的M.

又Mx=M1X1+M2X2+MP下,可以得到以下表格：

X2两侧

XP上侧

M上侧

M两侧

0

0

57.70987306

57.70987

0.34

0.42

33.89587306

30.26685

0.68

0.84

15.37387306

5.367032

1.02

1.26

2.143873056

-16.9896

1.36

1.68

-5.794126944

-36.803

1.7

2.1

-8.440126944

-54.0732

2.04

2.52

-5.794126944

-68.8003

2.38

2.94

2.143873056

-80.9841

2.72

3.36

15.37387306

-90.6247

3.06

3.78

33.89587306

-97.7221

3.4

4.2

57.70987306

-102.276

3.1

0.3

40.15987306

-98.3899

图-7M图

2．求框架的Q；

2.1弹性地基梁的Q;

因为Qx=Ey0φ2x+Fθ0φ3x+GM0φ4x+HQ0φ1x,所以可得：

X1地基

Q地基

0

63

0.42

51.88412

0.84

39.69305

1.26

26.80256

1.68

13.49723

2.1

0

2.52

-13.4972

2.94

-26.8026

3.36

-39.693

3.78

-51.8841

4.2

-63

0.3

55.18898

2.2其他的Q

X2两侧

XP上侧

Q上侧

Q两侧

0

0

63

37.4

0.34

0.42

50.4

29.92

0.68

0.84

37.8

22.44

1.02

1.26

25.2

14.96

1.36

1.68

12.6

7.48

1.7

2.1

0

0

2.04

2.52

-12.6

-7.48

2.38

2.94

-25.2

-14.96

2.72

3.36

-37.8

-22.44

3.06

3.78

-50.4

-29.92

3.4

4.2

-63

-37.4

3.1

0.3

54

-30.8

图-8Q图

2.3框架的轴力N;

对于上侧N=q2Ly,

对于两侧N=1/2q2Lx

对于地基N=q2Ly;则有

X1地基

X2两侧

XP上侧

N地基

N上侧

N两侧

0

0

0

-74.8

-74.8

-63

0.42

0.34

0.42

-74.8

-74.8

-63

0.84

0.68

0.84

-74.8

-74.8

-63

1.26

1.02

1.26

-74.8

-74.8

-63

1.68

1.36

1.68

-74.8

-74.8

-63

2.1

1.7

2.1

-74.8

-74.8

-63

2.52

2.04

2.52

-74.8

-74.8

-63

2.94

2.38

2.94

-74.8

-74.8

-63

3.36

2.72

3.36

-74.8

-74.8

-63

3.78

3.06

3.78

-74.8

-74.8

-63

4.2

3.4

4.2

-74.8

-74.8

-63

0.3

3.1

0.3

-74.8

-74.8

-63

图-9N图

三，配筋

以上侧（顶板）为例讲述框架的各部分的配筋情况。

我把上侧（顶板），两侧（两帮），地基（底板）看作是柱子，先判断柱子是和受压类型，即判断是大偏心还是小偏心，然后按对称配筋的方法配筋，再根据剪力配置箍筋，最后根据构造要求配置节点钢筋。

混凝土用的是C30，受力筋我用HRB335（即Ⅱ钢筋），箍筋用HPB235（即Ⅰ级钢筋）。

由此可知，ft=1.43N/mm2,fc=14.3N/mm2；箍筋：

fy=fy’=210N/mm2,ξb=0.614;受力筋：

fy=fy’=300N/mm2,ξb=0.518。

且纵向的受力钢筋的混凝土保护层的厚度为50mm.

3.1判断是何偏心形式;