一个地铁车站工程的计算例子

PAGE\*MERGEFORMAT2计算荷载、计算模型及计算内容1.1计算荷载结构自重：按结构的实际重量计，钢筋混凝土容重取25kN/m3，装修层容重取22kN/m3；在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；顶板覆土荷载：覆土厚度按实计算，根据路面标高情况分3.8m和3.5m两种厚度，容重取20kN/m3，在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；顶板地面超载20kN/m，盾构吊出段30kN/m；在进行荷载基本组合时作为活荷载考虑并考虑超载引起的附加土压力；公共区活载值按4kPa计，楼梯活载标准值按4kPa计，设备区恒载按8kPa计；侧向水压力具体的计算方法及数值见各个断面的计算简图；在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；侧向土压力作用在地下连续墙上，具体的计算方法及数值见各个断面的计算简图；在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；底板水压力荷载，具体的计算方法及数值见各个断面的计算简图；在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；由于底板上的其他行人荷载对底板受力有利，同时这些荷载不起主要作用，因此不予考虑。人防荷载及地震荷载：按规范要求取。根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《轨道交通人民防空设计规范》（RFJ02-2009）和《地下铁道设计规范》（GB50157-2003）的规定，按结构在施工阶段和使用阶段可能出现的最不利情况进行荷载组合。各种荷载组合及分项系数见下表。表5.1-1荷载组合表组合类型永久荷载可变荷载人防荷载地震荷载1基本组合1.351.4x0.7（0）002准永久组合1.00.7（0）003人防组合1.201.004地震组合1.2001.3注：括号内数值为抗浮工况在对主体结构进行承载力验算时，采用基本组合结果进行验算；对结构进行裂缝验算时，采用准永久组合进行验算。1.2计算模型本计算书采用通用空间有限元分析软件MIDAS进行计算分析。沿车站纵向取一米，按平面框架结构进行计算，荷载作用于框架构件轴线；考虑围护结构与主体结构的共同作用，两者之间用只承受压力的连杆相连，当连杆受拉则自动失效；按实际情况考虑施工阶段与正常使用阶段两种工况。施工阶段中，底板设置泄水孔而无水压力，侧向水土压力作于围护结构，然后传至主体结构；正常使用阶段底板泄水孔封闭而产生水压力，侧向水压力作于主体结构侧墙，土压力作用于围护结构。对于盾构端，除考虑正常使用工况外，按实际情况考虑盾构吊出阶段工况，盾构吊出阶段底板未封闭，侧向水压力压力均作用于围护结构。采用地层弹簧模拟地层反力，弹簧刚度=基床系数×分段长度。1.3计算内容计算内容包括各断面的内力计算、配筋验算，梁、柱、板的内力计算、配筋验算，抗浮验算等。本计算书将对3个断面进行计算，包括标准断面（5轴，覆土厚度3.8m）、标准断面（22轴，覆土厚度3.5m），端头井断面（2轴，覆土厚度3.8m），其中标准断面计算全水头工况、抗浮工况、施工工况；盾构井计算盾构吊出阶段与正常使用阶段工况。单柱双跨标准段（轴5）计算（覆土厚度3.8m）2.1计算模型取5轴处标准断面纵向1m长度进行计算，顶、底板及侧墙用实际厚度，中柱不连续采用刚度等效的墙简化计算（柱子截面bxh=1.3mx0.7m，标准柱跨L=9.8m，），其厚度满足：，故，=0.357m。式中分别为简化前后中柱抗弯模量。图2.1-1标准段框架简图地质参数取自《*******工程勘察》（2013年8月）。地质钻孔取有代表性且较为不利的MZSZ3-KD-16及MZSZ3-KD-17，岩土层顶面标高、埋深及厚度取上述钻孔土层厚度平均值，用该厚度对土层厚度、静止土压力力系数求加权平均，简化为均匀土层计算土侧压力。计算如下表2.1-1：表2.1-1土层参数简化表岩土分层岩土分层天然密度（g/cm3）基坑以上平均层厚m竖向基床系数(MPa/m)静止土压力系数eq\o\ac(○,1)1人工填土1.92.60.724-2A淤泥1.461.50.84N-1软塑粘性土1.842.20.554N-2可塑粘性土1.832.40.53-2中粗砂层1.92.40.35H-1可塑状粘性土1.882.80.485H-2硬塑状粘性土1.92.69210.45加权平均1.839210.53计算水位：使用阶段按设计地坪标高取值；施工工况按水位-2.0m（至地面距离）考虑，施工工况底板泄水孔未封闭，故底板未有水浮力。标准段主体结构顶板距离地表按路面标高分为3.8及3.5mm。覆土厚度3.8m断面结构外荷载计算如下表2.1-2~3：表2.1-2使用阶段外荷载表序号荷载荷载值单位备注1顶板覆土荷载76kN/mq==20*3.8=762顶板处土侧压力（3.8+0.4）18.7kN/mq==8.39*4.2*0.53=18.73底板处土侧压力（3.8+0.4+12.56+0.45）76.5kN/mq==8.39*17.21*0.53=76.54顶板处水侧压力（3.8+0.4）42kN/mq==10*4.2=425底板处水侧压力（3.8+0.4+12.56+0.45）172.1kN/mq==10*17.21=172.16底板水浮力（3.8+0.4+12.56+0.45）172.1kN/mq==10*17.21=172.17顶板超载20kN/m抗浮工况时取08侧墙超载10.6kN/mq==20*0.53=10.69中板恒载8kN/m10中板活载4kN/m抗浮工况时取0表2.1-3施工工况外荷载表序号荷载荷载值单位备注1顶板覆土荷载76kN/mq==20*3.8=762顶板处土侧压力（3.8+0.4）18.7kN/mq==8.39*4.2*0.53=18.73底板处土侧压力（3.8+0.4+12.56+0.45）76.5kN/mq==8.39*17.21*0.53=76.54顶板处水侧压力22kN/mq==10*2.2=225底板处水侧压力152.1kN/mq==10*15.21=152.16底板水浮力0kN/m7顶板超载20kN/m8侧墙超载10.6kN/mq==20*0.53=10.69中板恒载8kN/m10中板活载0kN/m结构基底主要落在5H-2硬塑状粘性土层，根据地质报告，土层竖向地基系数Kv=21MPa/m，水平向地基系数Kh=21MPa/m。则底板竖向每1m取一根竖向弹簧，则弹簧刚度系数k=21MPa/m。地下连续墙在主体结构以下部分采用文克尔弹性地基梁模型进行计算，水平弹簧m值取21MPa/m。标准断面计算简图如下图2.2：图2.1-1标准段使用阶段外部荷载图(示意)图2.1-2标准段抗浮工况外部荷载图(示意)图2.1-3标准段施工工况外部荷载图(示意)2.2计算结果对标准断面抗浮工况、全水头、施工工况进行计算分析，各工况的荷载的标准组合计算结果见图2.2-1~图2.2-9。取控制工况结果分析结构的安全性。图2.2-4全水头基本组合弯矩图(单位:kN.m)图2.2-2全水头基本组合剪力图(单位:kN)图2.2-3全水头基本组合轴力图(单位:kN)图2.2-4抗浮工况基本组合弯矩图(单位:kN.m)图2.2-5抗浮工况基本组合剪力图(单位:kN)图2.2-6抗浮工况基本组合轴力图(单位:kN)图2.2-7施工工况基本组合弯矩图(单位:kN.m)图2.2-8施工工况基本组合剪力图(单位:kN)图2.2-9施工工况基本组合轴力图(单位:kN)图2.2-10准永久组合弯矩图(单位:kN.m)图2.2-11准永久组合剪力图(单位:kN)图2.2-12准永久组合轴力图(单位:kN)图2.2-13抗浮工况准永久组合弯矩图(单位:kN.m)图2.2-14抗浮工况准永久组合剪力图(单位:kN)图2.2-15抗浮工况准永久组合轴力图(单位:kN)图2.2-13全水头工况基本组合反力图(单位:kN)图2.2-13抗浮工况基本组合反力图(单位:kN)图2.2-14施工工况基本组合反力图(单位:kN)计算结果统计表一准永久组合工况比较　准永久组合弯矩准永久组合剪力准永久组合轴力位置全水头工况抗浮工况全水头工况抗浮工况全水头工况抗浮工况顶板支座10141047582535329289顶板跨中526445-　-　329289顶板端头566391490401329289中板支座16917310294847872中板跨中8070　　847872中板端头16611610182847872底板支座108884773469110771076底板跨中713747　　10771076底板端头1092122476576810771076侧壁上端566391329289506482侧壁下端加腋10921224857953811768侧壁下端681765771868811768侧壁中间支座333323364357706663侧壁跨中266253　　759715计算结果统计表二基本组合工况比较弯矩剪力轴力位置全水头工况抗浮工况施工工况全水头工况抗浮工况施工工况全水头工况抗浮工况施工工况顶板支座137414131327789723758445391445顶板跨中714601731445391445顶板端头768528785665541671445391445中板支座228234192138126111114211771133中板跨中1099594114211771133中板端头225157197137111119114211771133底板支座147511441450994932878145414521454底板跨中9621008845145414521454底板端头14741653116410351037840145414521454侧壁上端768528785445391393687651687侧壁下端加腋14741653116411571287878109910371099侧壁下端919103272010421171878109910371099侧壁中间支座449436270491481319957895957侧壁跨中35934120610289661028注：由表中数据的包络值可知，全水头工况起控制作用，抗浮工况仅在底板端头与侧壁下端位置起明显控制作用。故其他断面仅计算全水头工况，对底板端头（侧壁下端）采用抗浮工况的数值。2.3结构构件配筋计算以下所有受力计算中，在计算时弯矩、剪力（轴力）的配筋时均采用设计值（荷载基本组合下计算内力），并考虑结构重要性系数1.10；在裂缝计算时，均采用准永久组合值（荷载准永久组合下计算内力）。裂缝控制为背土面0.3mm，迎土面0.2mm。在裂缝验算时，保护层厚度大于30mm的取30mm。顶板支座处（取大跨段）配筋验算弯矩设计值：M=1374kN·m考虑支座宽度（柱宽）影响，削峰后弯矩设计值（不小于原始值的85%）M1=1374-6440.7/2=1149<13740.85=1168kN·m故M1=1168kN·m1基本资料　(1)结构构件的重要性系数γ0＝1.1(2)混凝土强度等级C35，fc＝16.7N/mm2，ft＝1.57N/mm2(3)钢筋材料性能：fy＝360N/mm2，Es＝200000N/mm2，(4)弯矩设计值M＝1168kN·m(5)矩形截面，截面尺寸b×h＝1000×800mm，h0＝735mm　2正截面受弯配筋计算　(1)求相对界限受压区高度ξbεcu=0.0033-(fcu,k-50)×10^5=0.0033-(35-50)×10^5=0.00345εcu>0.0033，取εcu=0.00330按《混凝土规范》公式(6.2.7-1)(2)单筋计算基本公式，按《混凝土规范》公式(6.2.10-1)(3)求截面抵抗矩系数αsh0=h-as=800-65=735mm　(4)求相对受压区高度ξ　　　(5)求受拉钢筋面积AsAs=ξα1fcbh0/fy=0.139×1.00×16.70×1000×735/360=4739mm2按简化公式计算：As=γ0M1/(0.9×fy×h0)=1.1×1168×10^6/(0.9×360×735)=5395mm2　(6)配筋率验算　　受拉钢筋配筋率　　　ρ=As/(bh)=5395/(1000×800)=0.67%>ρsmin=max{0.0020,0.45ft/fy=0.45×1.57/360=0.0020}=0.0020　　　配筋率满足要求实配25@150+32@150As=8635mm2>5395mm2满足要求（裂缝控制）。3裂缝验算(1)截面有效高度:(2)受拉钢筋应力计算,根据《混凝土规范》式7.1.4-3:(3)按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率,根据《混凝土规范》式7.1.2-4:(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数,根据《混凝土规范》式7.1.2-2:受拉区纵向钢筋的等效直径deq:根据《混凝土规范》表7.1.2-1构件受力特征系数αcr=1.9:(5)最大裂缝宽度计算,根据《混凝土规范》式7.1.2-1:　σs=σsq　(2)验算　　最大裂缝宽度：0.165(mm)＜[ωmax]=0.200(mm),满足。4斜截面抗剪承载力验算顶板支座处加腋根部剪力设计值V=789kN，非加腋端最大剪力V=644kN4.1计算条件1)结构构件的重要性系数γo＝1.12)混凝土强度等级：C30，fc＝16.7N/mm，ft＝1.57/mm，纵筋合力点至近边边缘的距离as＝65mm3)箍筋抗拉强度设计值fyv＝300N/mm4)由剪力设计值V求箍筋面积Asv，5)截面尺寸加腋位置：b×h＝1000×1100mm，ho＝h-as＝1100-65＝1035mm非加腋端：b×h＝1000×800mm，ho＝h-as＝800＝735mm4.2计算结果(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×16.70×1000×735=3068625N=3068.63kN>V=1.1×789kN=868kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算加腋根部1)0.7××ft×b×ho＝0.7×0.937×1570×1×1.035＝1066kN≥γo×V＝868kN非加腋端2)0.7××ft×b×ho＝0.7×1.0×1570×1×0.735＝808kN≥γo×644＝708kN按构造配筋即可。实配：梅花布置。10@450×450侧壁下端斜截面抗剪验算非加腋端最大剪力值V=1059kN（抗浮工况下数值）4.1计算条件1)结构构件的重要性系数γo＝1.12)混凝土强度等级：C30，fc＝16.7N/mm，ft＝1.57/mm，纵筋合力点至近边边缘的距离as＝65mm3)箍筋抗拉强度设计值fyv＝360N/mm4)由剪力设计值V求箍筋面积Asv，5)非加腋端：b×h＝1000×700mm，ho＝h-as＝700＝635mm4.2计算结果(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×16.70×1000×635=2651kN>V=1.1×1059kN=1165kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算　　　V<αcvftbh0+fyv(Asv/s)h0　　Asv/s=(V-αcvftbh0)/(fyvh0)　　　　=(1165.00×10^3-0.70×1.57×1000×635)/(360×635)　　　　=2.04346mm2/mm=2043.59mm2/m实配：，梅花布置12@300×300Asv/S=2513mm2/m其余截面验算过程均按上述过程进行验算，具体结果见表2.3-1。***站各结构构件配筋及裂缝宽度计算计算位置厚度(mm)准永久组合值设计值钢筋抗拉强度构造配筋(mm2/m)配筋计算(重要性系数1.1)实配钢筋面积实配/计算配筋率(%)拉通钢筋另加钢筋另加钢筋钢筋间距裂缝宽度（mm)控制裂缝是否满足要求保护层厚度(mm)MqVq加腋根部Vq1Nq修正MqMV加腋根部V1N修正M'单柱单跨标准段(轴5)顶板支座8001014475582329861.91374.0644.0789.0445.01167.9360.01600.05394.786351.601.172532　1500.16450.2满足50顶板跨中800526　　329678.1714.0　　445.0920.1360.01600.04250.149091.160.6625　　1000.24640.3满足40顶板端头800566383490329481.1768.0520.0665.0445.0652.8360.01600.03015.465462.170.882525　1500.06650.2满足50中板支座40016981102847143.65228.0110.0138.01142.0193.8360.0800.01853.430371.640.891616　1500.10360.3满足30中板跨中40080　　847105.35109.0　　1142.0143.2360.0800.01369.516971.240.5018　　1500.14920.3满足30中板端头40016681101847141.1225.0110.0137.01142.0191.3360.0800.01829.026811.470.791616　1500.11700.3满足30底板支座90010885887341077924.81475.0795.0994.01454.01253.8360.01800.05097.782111.610.982828　1500.15740.2满足50底板跨中900713　　1077876.2962.0　　1454.01183.3360.01800.04811.061581.280.7328　　1000.22730.3满足40底板端头900122462276810761040.41653.0840.01037.01452.01405.1360.01800.05712.982111.440.982828　1500.19380.2满足50侧壁上端700566269329506481.1768.0366.0445.0687.0652.8360.01400.03490.265461.881.022525　1500.10880.2满足50侧壁下端加腋100012248689537681040.41653.01171.01287.01037.01405.1360.02000.05101.97378　0.782825　1500.17920.2满足50侧壁下端700681868　768681919.01171.0　1037.0919.0360.01400.04913.57378　1.152825　1500.17390.2满足50侧壁中间支座700333259364706283.05449.0350.0491.0957.0381.7360.01400.02040.53273　0.5125　　1500.07640.2满足50侧壁跨中700266　　759368.15359.0　　1028.0496.9360.01400.02656.43273　0.5125　　1500.18920.3满足40单柱双跨标准段（轴22）计算(覆土厚度3.5m)取22轴处标准断面纵向1m长度进行计算，顶、底板及侧墙用实际厚度，中柱不连续采用刚度等效的墙简化计算（柱子截面bxh=1.3mx0.7m，标准柱跨L=9.0m，），其厚度满足：，故，=0.367m。式中分别为简化前后中柱抗弯模量。图3.1-1标准段框架简图计算水位：使用阶段按设计地坪标高取值；施工工况按水位-2.0m（至地面距离）考虑，施工工况底板泄水孔未封闭，故底板未有水浮力。标准段主体结构顶板距离地表均取为3.5m。结构外荷载计算如下表3.1-2~3：表6.1-2使用阶段外荷载表序号荷载荷载值单位备注1顶板覆土荷载70kN/mq==20*3.5=702顶板处土侧压力（3.5+0.4）17.3kN/mq==8.39*3.9*0.53=17.33底板处土侧压力（3.9+12.56+0.45）75.2kN/mq==8.39*16.91*0.53=75.24顶板处水侧压力（3.5+0.4）39kN/mq==10*3.9=395底板处水侧压力（3.9+12.56+0.45）169.1kN/mq==10*16.91=169.16底板水浮力169.1kN/mq==10*16.91=169.17顶板超载20kN/m抗浮工况时取08侧墙超载12.8kN/mq==20*0.53=10.69中板恒载8kN/m10中板活载4kN/m抗浮工况时取0表3.1-3施工工况外荷载表序号荷载荷载值单位备注1顶板覆土荷载70kN/mq==20*3.5=702顶板处土侧压力（3.5+0.4）17.3kN/mq==8.39*3.9*0.53=17.33底板处土侧压力（3.9+12.56+0.45）75.2kN/mq==8.39*16.91*0.53=75.24顶板处水侧压力19kN/mq==10*1.9=195底板处水侧压力149.1kN/mq==10*14.91=149.16底板水浮力0kN/m7顶板超载20kN/m8侧墙超载12.8kN/mq==20*0.53=10.69中板恒载8kN/m10中板活载0kN/m结构基底主要落在5H-2硬塑状粘性土层，根据地质报告，土层竖向地基系数Kv=21MPa/m，水平向地基系数Kh=21MPa/m。则底板竖向每1m取一根竖向弹簧，则弹簧刚度系数k=21MPa/m。地下连续墙在主体结构以下部分采用文克尔弹性地基梁模型进行计算，水平弹簧m值取21MPa/m。标准断面计算简图如下图3.2：图3.1-1标准段使用阶段外部荷载图(示意)图3.1-2标准段抗浮工况外部荷载图(示意)图3.1-3标准段施工工况外部荷载图(示意)3.2计算结果对标准断面全水头、施工工况进行计算分析，各工况的荷载的标准组合计算结果见图3.2-1~图3.2-9。取控制工况结果分析结构的安全性。图3.2-1全水头基本组合弯矩图(单位:kN.m)图3.2-2全水头基本组合剪力图(单位:kN)图3.2-3全水头基本组合轴力图(单位:kN)图3.2-4抗浮工况基本组合弯矩图(单位:kN.m)图3.2-5抗浮工况基本组合剪力图(单位:kN)图3.2-6抗浮工况基本组合轴力图(单位:kN)图3.2-7准永久组合弯矩图(单位:kN.m)图3.2-8准永久组合剪力图(单位:kN)图3.2-9准永久组合轴力图(单位:kN)图3.2-10抗浮工况准永久组合弯矩图(单位:kN.m)图3.2-11抗浮工况准永久组合剪力图(单位:kN)图3.2-12抗浮工况准永久组合轴力图(单位:kN)图3.2-13全水头工况基本组合反力图(单位:kN)图3.2-14抗浮工况工况基本组合反力图(单位:kN)3.3结构构件配筋计算以下所有受力计算中，在计算时弯矩、剪力（轴力）的配筋时均采用设计值（荷载基本组合下计算内力），并考虑结构重要性系数1.10；在裂缝计算时，均采用准永久组合值（荷载准永久组合下计算内力）。裂缝控制为背土面0.3mm，迎土面0.2mm。在裂缝验算时，保护层厚度大于30mm的取30mm。顶板支座处（取大跨段）配筋验算弯矩设计值：M=1319kN·m考虑支座宽度（柱宽）影响，削峰后弯矩设计值（不小于原始值的85%）M1=1319-6120.7/2=1105<13190.85=1121kN·m故M1=1121kN·m1基本资料　(1)结构构件的重要性系数γ0＝1.1(2)混凝土强度等级C35，fc＝16.7N/mm2，ft＝1.57N/mm2(3)钢筋材料性能：fy＝360N/mm2，Es＝200000N/mm2，(4)弯矩设计值M＝1144kN·m(5)矩形截面，截面尺寸b×h＝1000×800mm，h0＝735mm　2正截面受弯配筋计算　(1)求相对界限受压区高度ξbεcu=0.0033-(fcu,k-50)×10^5=0.0033-(35-50)×10^5=0.00345εcu>0.0033，取εcu=0.00330按《混凝土规范》公式(6.2.7-1)(2)单筋计算基本公式，按《混凝土规范》公式(6.2.10-1)(3)求截面抵抗矩系数αsh0=h-as=800-65=735mm　(4)求相对受压区高度ξ　　　(5)求受拉钢筋面积AsAs=ξα1fcbh0/fy=0.133×1.00×16.70×1000×735/360=4535mm2按简化公式计算：As=γ0M1/(0.9×fy×h0)=1.1×1121×10^6/(0.9×360×735)=5178mm2　(6)配筋率验算　　受拉钢筋配筋率　　　ρ=As/(bh)=5178/(1000×800)=0.65%>ρsmin=max{0.0020,0.45ft/fy=0.45×1.57/360=0.0020}=0.0020　　　配筋率满足要求实配25@150+28@150As=7378mm2>5178mm2满足要求（裂缝控制）。3裂缝验算(1)截面有效高度:(2)受拉钢筋应力计算,根据《混凝土规范》式7.1.4-3:(3)按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率,根据《混凝土规范》式7.1.2-4:(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数,根据《混凝土规范》式7.1.2-2:受拉区纵向钢筋的等效直径deq:根据《混凝土规范》表7.1.2-1构件受力特征系数αcr=1.9:(5)最大裂缝宽度计算,根据《混凝土规范》式7.1.2-1:　σs=σsq　(2)验算　　最大裂缝宽度：0.189(mm)＜[ωmax]=0.200(mm),满足。4斜截面抗剪承载力验算顶板支座处加腋根部剪力设计值V=750kN，非加腋端最大剪力V=612kN4.1计算条件1)结构构件的重要性系数γo＝1.12)混凝土强度等级：C30，fc＝16.7N/mm，ft＝1.57/mm，纵筋合力点至近边边缘的距离as＝65mm3)箍筋抗拉强度设计值fyv＝300N/mm4)由剪力设计值V求箍筋面积Asv，5)截面尺寸加腋位置：b×h＝1000×1100mm，ho＝h-as＝1100-65＝1035mm非加腋端：b×h＝1000×800mm，ho＝h-as＝800＝735mm4.2计算结果(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×16.70×1000×735=3068625N=3068.63kN>V=1.1×750kN=825kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算加腋根部1)0.7××ft×b×ho＝0.7×0.937×1570×1×1.035＝1066kN≥γo×V＝825kN非加腋端2)0.7××ft×b×ho＝0.7×1.0×1570×1×0.735＝808kN≥γo×612＝673kN按构造配筋即可。实配：梅花布置。10@450×450侧壁下端斜截面抗剪验算非加腋端最大剪力值V=1072kN4.1计算条件1)结构构件的重要性系数γo＝1.12)混凝土强度等级：C30，fc＝16.7N/mm，ft＝1.57/mm，纵筋合力点至近边边缘的距离as＝65mm3)箍筋抗拉强度设计值fyv＝360N/mm4)由剪力设计值V求箍筋面积Asv，5)非加腋端：b×h＝1000×700mm，ho＝h-as＝700＝635mm4.2计算结果(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×16.70×1000×635=2651kN>V=1.1×1072kN=1179kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算　　　V<αcvftbh0+fyv(Asv/s)h0　　Asv/s=(V-αcvftbh0)/(fyvh0)　　　　=(1179.00×10^3-0.70×1.57×1000×635)/(360×635)　　　　=2.10558mm2/mm=2105.58mm2/m实配：，梅花布置12@300×300Asv/S=2513mm2/m其余截面验算过程均按上述过程进行验算，具体结果见表3.3-1。深圳市城市轨道交通7号线工程华强北站主体结构计算书PAGE\*MERGEFORMAT20***站各结构构件配筋及裂缝宽度计算计算位置厚度(mm)准永久组合值设计值钢筋抗拉强度构造配筋(mm2/m)配筋计算(重要性系数1.1)实配钢筋面积实配/计算配筋率(%)拉通钢筋另加钢筋另加钢筋钢筋间距裂缝宽度（mm)控制裂缝是否满足要求保护层厚度(mm)MqVq加腋根部Vq1Nq修正MqMV加腋根部V1N修正M'单柱双跨标准段（轴22）顶板支座800976452553310829.61319.0612.0750.0420.01121.2360.01600.05178.773781.421.002528　1500.18970.2满足50顶板跨中800495　　310641.4673.0　　420.0870.9360.01600.04022.649091.220.6625　　1000.21990.3满足40顶板端头800525359461310446.25716.0488.0626.0420.0608.6360.01600.02811.265462.330.882525　1500.05090.2满足50中板支座40017182102829145.35231.0111.0138.01118.0196.4360.0800.01877.830371.620.891618　1500.10640.3满足30中板跨中40080　　829105.65109.0　　1118.0143.7360.0800.01373.816971.240.5018　　1500.15040.3满足30中板端头40016380101829138.55222.0109.0137.01118.0188.7360.0800.01804.626811.490.791616　1500.11210.3满足30底板支座90010425727141056885.71417.0774.0967.01426.01204.5360.01800.04897.282111.680.982828　1500.14510.2满足50底板跨中900699　　1056855.3943.0　　1426.01155.6360.01800.04698.461581.310.7328　　1000.21660.3满足40底板端头900123261876110561047.21664.0834.01027.01424.01414.4360.01800.05750.982111.430.982828　1500.19600.2满足50侧壁上端700525248310477446.25716.0339.0420.0648.0608.6360.01400.03253.965462.011.022525　1500.09230.2满足50侧壁下端加腋100012328759607811047.21664.01182.01295.01027.01414.4360.02000.05135.88211　0.872828　1500.15690.2满足50侧壁下端700699875　7816991038.01182.0　1027.01038.0360.01400.05549.77378　1.152825　1500.18120.2满足50侧壁中间支座700326253355676277.1441.0342.0479.0917.0374.9360.01400.02004.23273　0.5125　　1500.07480.2满足50侧壁跨中700258　　728362.85349.0　　988.0504.7360.01400.02698.43273　0.5125　　1500.18150.3满足40单柱双跨盾构井横断面（轴2）计算(覆土厚度3.8m)取2轴处标准断面纵向1m长度进行计算，顶、底板及侧墙用实际厚度，中柱不连续采用刚度等效的墙简化计算（柱子截面bxh=1.3mX0.7m，柱跨L=8.7m，），其厚度满足：，故，=0.371m。式中分别为简化前后中柱抗弯模量。图4.1-1盾构井段框架简图盾构井段计算两种工况：运营工况水压力作用在底板上，内衬墙承担水压力，连续墙承担土压力，地面超载为20kPa；盾构吊出阶段，顶板未封闭无竖向荷载，底板泄水孔尚未封闭，水压力尚未作用在底板上，侧向水土压力由外围护承担，地面超载为30kPa。用土弹簧模拟地基对底板的作用；断面计算简图如下图10.2a、10-2b：计算水位：使用阶段按设计地坪标高取值；吊出工况按水位-2.0m（至地面距离）考虑。覆土厚度3.8m断面结构外荷载计算如下表4.1-2~3：表4.1-2正常使用阶段外荷载表序号荷载荷载值单位备注1顶板覆土荷载76kN/mq==20*3.8=762顶板处土侧压力19.1kN/mq==8.39*（3.8+0.5）*0.53=19.13底板处土侧压力82.8kN/mq==8.39*（3.8+0.5+13.77+0.55）*0.53=82.84顶板处水侧压力43kN/mq==10*（3.8+0.5）=435底板处水侧压力186.2kN/mq==10*（3.8+0.5+13.77+0.55）=186.26底板水浮力186.2kN/mq==10*（3.8+0.5+13.77+0.55）=186.27顶板超载20kN/m抗浮工况时取08侧墙超载12.8kN/mq==20*0.53=10.69中板恒载8kN/m10中板活载4kN/m抗浮工况时取0表4.1-3盾构吊出阶段外荷载表序号荷载荷载值单位备注1顶板覆土荷载0kN/m2顶板处土侧压力19.1kN/mq==8.39*（3.8+0.5）*0.53=19.13底板处土侧压力82.8kN/mq==8.39*（3.8+0.5+13.77+0.55）*0.53=82.84顶板处水侧压力23kN/mq==10*（1.8+0.5）=235底板处水侧压力162.2kN/mq==10*（1.8+0.5+13.77+0.55）=166.26底板水浮力0kN/m7顶板超载0kN/m8侧墙超载15.9kN/mq==30*0.53=15.99中板恒载0kN/m10中板活载0kN/m结构基底主要落在5H-2硬塑状粘性土层，根据地质报告，土层竖向地基系数Kv=21MPa/m，水平向地基系数Kh=21MPa/m。则底板竖向每1m取一根竖向弹簧，则弹簧刚度系数k=21MPa/m。地下连续墙在主体结构以下部分采用文克尔弹性地基梁模型进行计算，水平弹簧m值取21MPa/m。标准断面计算简图如下图4.1-1~2：图4.1-1盾构井段使用阶段外部荷载图(示意)图6.1-2盾构段抗浮工况外部荷载图(示意)图4.1-2盾构井段吊出阶段外部荷载图(示意)4.2计算结果对盾构井正常运营、吊出工况进行计算分析，各工况的荷载的组合计算结果见图4.2-1~图4.2-12。取控制工况的结果分析结构安全性。图4.2-1运营阶段基本组合弯矩包络图(单位:kN.m)图4.2-2运营阶段基本组合剪力包络图(单位:kN)图4.2-3运营阶段基本组合轴力包络图(单位:kN)图4.2-4抗浮工况运营阶段基本组合弯矩包络图(单位:kN.m)图4.2-5抗浮工况运营阶段基本组合剪力包络图(单位:kN)图4.2-6抗浮工况运营阶段基本组合轴力包络图(单位:kN)图4.2-7吊出阶段基本组合弯矩包络图(单位:kN.m)图4.2-8吊出阶段基本组合剪力包络图(单位:kN)图4.2-9吊出阶段基本组合轴力包络图(单位:kN)图4.2-10准永久组合弯矩包络图(单位:kN.m)图4.2-11准永久组合剪力图(单位:kN)图4.2-12准永久组合轴力图(单位:kN)图4.2-13抗浮工况准永久组合弯矩包络图(单位:kN.m)图4.2-14抗浮工况准永久组合剪力图(单位:kN)图4.2-15抗浮工况准永久组合轴力图(单位:kN)图4.2-16运营阶段基本组合反力图(单位:kN)图4.2-17吊出阶段基本组合反力图(单位:kN)图4.2-9抗浮工况运营阶段基本组合反力图(单位:kN)4.3构件配筋及裂缝验算以下所有受力计算中，在计算时弯矩、剪力（轴力）的配筋时均采用设计值（荷载基本组合下计算内力），并考虑结构重要性系数1.10；在裂缝计算时，均采用准永久组合值（荷载准永久组合下计算内力）。裂缝控制为背土面0.3mm，迎土面0.2mm。截面验算过程均按轴2处断面计算过程进行验算，具体结果见表4.3-1。顶板支座处（取大跨段）配筋验算盾构端头在横断面计算的基础上，结合双向板计算的计算结果进行配筋，双向板计算跨度:Lx=12.500m,Ly=14.500m。采用理正工具箱6.5版计算。为考虑支座最不利弯矩，设定端墙部位边界条件为简支，支座弯矩设计值：M=2053kN·m，准永久值M=1467kN·m。图4.2-9盾构段顶板计算弯矩设计值（按双向板计算）(单位:kN)图4.2-9盾构段顶板计算弯矩准永久值（按双向板计算）(单位:kN)1基本资料　(1)结构构件的重要性系数γ0＝1.1(2)混凝土强度等级C35，fc＝16.7N/mm2，ft＝1.57N/mm2(3)钢筋材料性能：fy＝360N/mm2，Es＝200000N/mm2，(4)弯矩设计值M＝2053kN·m(5)矩形截面，截面尺寸b×h＝1000×1000mm，h0＝935mm　2正截面受弯配筋计算　(1)求相对界限受压区高度ξbεcu=0.0033-(fcu,k-50)×10^5=0.0033-(35-50)×10^5=0.00345εcu>0.0033，取εcu=0.00330按《混凝土规范》公式(6.2.7-1)(2)单筋计算基本公式，按《混凝土规范》公式(6.2.10-1)(3)求截面抵抗矩系数αsh0=h-as=1000-65=935mm　　　(4)求相对受压区高度ξ　　　(5)求受拉钢筋面积AsAs=ξα1fcbh0/fy=0.158×1.00×16.70×1000×935/360=6853mm2按简化公式计算：As=γ0M1/(0.9×fy×h0)=1.1×2053/(0.9×360×935)=7455mm2　(6)配筋率验算　　受拉钢筋配筋率　　　ρ=As/(bh)=7455/(1000×1000)=0.75%>ρsmin=max{0.0020,0.45ft/fy=0.45×1.57/360=0.0020}=0.0020　　　配筋率满足要求实配32@150+32@150As=10725mm2>7455mm2满足要求（裂缝控制）。3裂缝验算(1)截面有效高度:(2)受拉钢筋应力计算,根据《混凝土规范》式7.1.4-3:(3)按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率,根据《混凝土规范》式7.1.2-4:(4)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数,根据《混凝土规范》式7.1.2-2:受拉区纵向钢筋的等效直径deq:根据《混凝土规范》表7.1.2-1构件受力特征系数αcr=1.9:(5)最大裂缝宽度计算,根据《混凝土规范》式7.1.2-1:　σs=σsq　(2)验算　　最大裂缝宽度：0.198(mm)＜[ωmax]=0.200(mm),满足。4斜截面抗剪承载力验算顶板支座处加腋根部剪力设计值V=1092kN，非加腋端最大剪力V=943kN4.1计算条件1)结构构件的重要性系数γo＝1.12)混凝土强度等级：C30，fc＝16.7N/mm，ft＝1.57/mm，纵筋合力点至近边边缘的距离as＝65mm3)箍筋抗拉强度设计值fyv＝300N/mm4)由剪力设计值V求箍筋面积Asv，5)截面尺寸加腋位置：b×h＝1000×1300mm，ho＝h-as＝1300-65＝1235mm非加腋端：b×h＝1000×1000mm，ho＝h-as＝935mm图4.2-9盾构段顶板双向板剪力计算净面积(单位:kN)4.2计算结果(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×16.70×1000×1000=4175kN>γo×V=1201kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算（支座承受剪力按面积分摊法）加腋根部1)0.7××ft×b×ho＝0.7×0.897×1570×1×1.235＝1217kN≥γo×V×（44/74）＝1.1×1092×0.6=714kN非加腋端2)0.7××ft×b×ho＝0.7×0.961×1570×1×0.935＝987kN≥γo×V×（44/74）＝1.1×943×0.6=622kN3)双向板整体抗冲切验算:面积：148m2，设计荷载：161kPa；总冲切荷载：148×161=23828kNFl=0.7×××ft×um×ho=0.7×0.983×0.6×1.57×48.9×935×1000=29418kN>23828kN实配：梅花布置。10@300×300侧壁下端斜截面抗剪验算非加腋端最大剪力值V=1500kN4.1计算条件1)结构构件的重要性系数γo＝1.12)混凝土强度等级：C30，fc＝16.7N/mm，ft＝1.57/mm，纵筋合力点至近边边缘的距离as＝65mm3)箍筋抗拉强度设计值fyv＝360N/mm，箍筋间距s＝450mm4)由剪力设计值V求箍筋面积Asv，5)非加腋端：b×h＝1000×700mm，ho＝h-as＝700＝635mm4.2计算结果(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×16.70×1000×635=2651kN>V=1.1×1592kN=1751kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算　　　V<αcvftbh0+fyv(Asv/s)h0　　Asv/s=(V-αcvftbh0)/(fyvh0)　　　　=(1650.00×10^3-0.70×1.57×1000×635)/(360×635)　　　　=4.16507mm2/mm=4165.07mm2/m实配：梅花布置16@300×300Asv/S=4469mm2/m，满足要求表4.3-1结构构件截面验算结果表***站各结构构件配筋及裂缝宽度计算计算位置厚度(mm)准永久组合值设计值钢筋抗拉强度构造配筋(mm2/m)配筋计算(重要性系数1.1)实配钢筋面积实配/计算配筋率(%)拉通钢筋另加钢筋另加钢筋钢筋间距裂缝宽度（mm)控制裂缝是否满足要求保护层厚度(mm)MqVq加腋根部Vq1Nq修正MqMV加腋根部V1N修正M'盾构井段顶板支座1000188269780735914672535.0943.01092.0488.02053.0360.02000.07454.6107251.441.143232　1500.19820.2满足50顶板跨中1000947　　3591229.31287.0　　488.01667.3360.02000.06053.980441.330.8632　　1000.23730.3满足40顶板端头1000719510619359611.15984.0693.0842.0488.0836.4360.02000.03037.053621.770.5732　　1500.07870.3满