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范湖站地面结构设计与计算

时间:2016-09-05来源: 作者: 点击: 186次



                                 许同坤

中交城市轨道交通设计研究院有限公司


摘要 :该设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。 该工程在设计计算中,按照本专业相关技术规范的要求,参考最新国标规范和相应的要求,对该工程进行合理科学的计算。该设计的设计原则是适用、安全、经济、使用方便。该计算是现场土建结构施工的重要依据。

关键词:地面结构;结构计算

1. 概况

1.1 工程概况

    3号线范湖站位于规划马场角路路下,常青路与青年路的交叉路口东侧,与2号线范湖站通过通道换乘。车站西北侧有富苑假日酒店,4层砼结构,基础形式为夯扩桩,桩长18m,距离1号风道最近4m左右;车站北侧为新建葛洲坝国际广场北区住宅小区,高层,基础形式端承摩擦桩,距离北侧出入口最近7.5m;南侧为规划葛洲坝国际广场,其地下室边缘距离南侧附属较近。

车站设计起点里程为右DK17+256.000,车站有效站台中心里程为右右DK17+326.000,设计终点里程为右DK17+523.000,车站外包总长267m,标准段宽度21.60m。由于2、3号线线路在青年路交叉,本站站前区间从2号线范湖站站前区间下方穿过,导致车站轨面埋深较大,车站为地下3层车站,站后设单渡线,公共区站台宽度12.5m。

本次施工图设计范围1、2、3号风亭,Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ号出入口,1、2、3、4号消防疏散口、垂直电梯等地上部分结构设计。

1.2 主要设计原则及标准

一、设计原则

(1)结构设计应根据施工方法、结构或构件类型、使用条件及荷载特性等,选用与其特点相近的结构设计规范和设计方法,结合施工监测逐步实现信息化设计。

(2)内部结构的净空尺寸应满足地铁建筑限界和其他使用及施工工艺等要求外,并考虑施工误差、结构变形、位移等因素的影响。

(3)根据内部结构的类型和施工方法,应分别按照有关的设计规范对其在施工阶段和正常使用阶段进行强度计算,必要时进行刚度和稳定性计算,尚应按照混凝土结构规范进行抗裂和裂缝宽度验算。当计及地震或其它偶然荷载作用时可不验算结构的裂缝宽度,按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响求得的最大裂缝宽度应不大于0.2mm(迎水面)或0.3mm(背水面)。内部非防水混凝土构件的裂缝宽度均应不大于0.3mm。

(4)附属结构按6度设防烈度和按六级人防抗力验算,并采取相应的构造措施,以提高结构的整体抗震能力。

(5)地下结构按设计使用年限为100年的要求进行耐久性设计。

(6)钢结构及钢连接应进行防锈处理。

(7)结构的安全等级为一级,构件的重要性系数取1.1。

二、主要设计依据

  《地铁设计规范》(GB50157-2013)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)、《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)、《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008)、《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)(2003年版)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)、《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012)、《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107-2010)、《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)、《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-2002)(2011年版)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)、《地下防水工程施工质量及验收规范》(GB50208-2011)等国家、地区的现行规范与标准。

1.3 荷载计算、荷载组合

1)荷载计算

结构设计所考虑的计算荷载主要有三种:恒载,活载和偶然荷载。

(1)恒载:结构自重等。

(2)活载:积水荷载,雪荷载,电梯荷载,屋面均布活荷载及检修荷载等。

主要计算参数:

(1)雪荷载:按百年一遇基本雪压0.6KPa计算。

(2)电梯雨棚检修荷载:1KN,作用于最不利位置。

(3)电梯吊钩荷载:50KN/吊钩。

(4)屋面均布活荷载:按照0.5KPa计算(不与雪荷载同时组合)。

(5)风荷载:按百年一遇基本风压0.4KPa计算。

2)荷载组合

序号

                 荷载

组合

永久荷载

可变荷载

偶然荷载

地震荷载

人防荷载

1

基本组合构件强度计算

1.35

1.4

 

 

2

构件裂缝宽度计算

1.0

1.0x0.7

 

 

3

构件变形计算

1.0

1.0x0.7

 

 

4

抗震荷载作用构件强度验算

1.2

0.6

1.3

 

注:经过比较计算抗震荷载组合对内部结构受力不起决定作用。

1.4 计算说明

本工程采用用SAP84对结构进行分析计算。在结构纵向截取一基本计算单元,将三维空间结构简化成二维平面框架结构,按结构内力分析模型,进行各阶段不同荷载组合内力分析。

2 地面结构计算

2.1 消防疏散口计算


取1延米进行计算。

截面计算荷载

顶板雪荷载:0.6 KN/m

吊钩荷载:10 KN

左侧风荷载:2.3*0.8*0.74*0.4=0.54 KN/m

右侧风荷载:2.3*0.5*0.74*0.4=0.34 KN/m

自重荷载Sap84软件自行计算。

2)计算结果


 

 


准永久组合弯矩                   基本组合弯矩                   准永久组合剪力

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


基本组合剪力                    准永久组合轴力                     基本组合轴力

 

3)计算配筋

各截面剪力不起控制作用。

顶板配筋

    -----------------------------------------------------------------------

板厚 = 150mm  

--------------------------------------------

下排配筋控制点                                     

            准永久组合弯矩:        4.39

            基本组合弯矩:          8.2

 

            下排受力钢筋实配        C12@150

 

            最大裂缝:           0.03mm<0.300mm

上排配筋控制点

准永久组合弯矩:        6.11

            基本组合弯矩:          11.39   

 

            上排受力钢筋实配        C12@150

        

            最大裂缝:           0.09mm<0.300mm

侧墙配筋

    -----------------------------------------------------------------------

墙厚 = 300mm  

--------------------------------------------

(内)外排配筋控制点                                     

            准永久组合弯矩:         -6.11

            基本组合弯矩:           -11.39       

 

按构造配筋

            外排受力钢筋实配        C14@150

        

            最大裂缝:           0.08mm<0.300mm

2.2 垂直电梯雨棚计算

1.钢梁计算

钢梁型号为:150×100×4.5×6 H型钢,长1.8m。

1)荷载计算

永久荷载:

钢化玻璃自重:26×0.02×2.5=1.3kN/m

钢梁自重:软件(SAP84)计算过程中自动计入

可变荷载:

检修荷载:1×2=2kN/m

雪荷载:0.6×2×2.5=3kN/m

2)采用SAP84结构计算程序进行计算,计算所得内力图如下。

 

 

 


ZYJ组合弯矩图               JB组合弯矩图         JB组合剪力图

3)钢梁强度、稳定性验算

一、强度验算

钢梁抗弯强度验算:

Mx/(rx×Wnx)=12590/(1.05×96.13×10-6)=124.7N/mm2<215 N/mm2

抗弯强度满足要求。

钢梁抗剪强度验算:

VS/(I×tw)=11830×53.91×103/(721×4.5×104)=19.7N/mm2<125 N/mm2

抗剪强度满足要求。

二、稳定性验算

Mx/(φb×Wx)≤f

λy=1800/23.4=76.9

φb =1.07-(λy 2/44000)×(215/235)=0.947

Mx/(φb×Wx)=12.59×106/(0.947×96.13×103)=138<125 N/mm2

整体稳定性满足要求。

三、挠度验算

钢梁最大挠度为5.1mm<2l/250=14.4mm

钢梁位移满足要求。

2.焊接板锚筋计算

锚筋拟选用直径为20mm的三级钢筋

该焊接板属于剪力、弯矩共同作用情况,故:

10/20=0.725

174.4mm2

选取6C20钢筋As=1884>174.4mm2,满足要求。

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