地鐵車站ansys數(shù)值分析課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　地鐵車站數(shù)值分析課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p>　　本地鐵車站為地下二層側(cè)式車站，考慮車輛限界及建筑設(shè)計(jì)要求，車站主體斷面采用單柱雙跨箱形框架結(jié)構(gòu)。頂?shù)装寰捎煤癜褰Y(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)結(jié)合建筑布局條件設(shè)置。</p><p>　　本車站結(jié)構(gòu)計(jì)算選取標(biāo)準(zhǔn)組合，用來(lái)計(jì)算承載能力極限狀態(tài)和驗(yàn)算正常

2、使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)分析主要為車站橫斷面受力計(jì)算。其中橫斷面計(jì)算由于結(jié)構(gòu)和圍巖地質(zhì)的復(fù)雜性，借鑒三維分析的應(yīng)力分布規(guī)律，認(rèn)為選取中間標(biāo)準(zhǔn)斷面和兩端典型斷面兩個(gè)斷面作為控制斷面進(jìn)行計(jì)算是合理的，圍巖均以最不利處計(jì)算?？v梁的計(jì)算按多跨連續(xù)梁計(jì)算。</p><p>　　本次計(jì)算采用“荷載-結(jié)構(gòu)”模式，借助于美國(guó)ANSYS公司編制的大型有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算程序ANSYS10.0進(jìn)行計(jì)算分析。荷載嚴(yán)格按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50

3、009-2001》及人防通用圖計(jì)算；結(jié)構(gòu)形式和尺寸以相關(guān)施工圖為準(zhǔn)。具體計(jì)算結(jié)果,以圖示的形式形象地表示所需要的相關(guān)信息。</p><p>　　2 標(biāo)準(zhǔn)截面內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　2.1標(biāo)準(zhǔn)截面尺寸擬定</p><p>　　主要結(jié)構(gòu)尺寸的擬定是在滿足建筑限界和建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，考慮施工誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形、沉陷等因素，根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)資料、車站埋

4、深、結(jié)構(gòu)類型和施工方法等條件經(jīng)過計(jì)算確定?；緮M定原則為：</p><p>　　1．結(jié)構(gòu)主要尺寸的擬定應(yīng)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，對(duì)構(gòu)件分別進(jìn)行承載力的計(jì)算和穩(wěn)定、變形及裂縫寬度驗(yàn)算；</p><p>　　2．結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)按承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，并取各自最不利組合進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)；</p><p>　　3．主體

5、結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為一級(jí)，構(gòu)件的重要性系數(shù)取為1.1；</p><p>　　4．結(jié)構(gòu)尺寸的擬定應(yīng)考慮基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。</p><p>　　圖1 標(biāo)準(zhǔn)截面尺寸圖</p><p><b>　　2.2主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　1．主體結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)；</p><p>　　2．結(jié)構(gòu)抗震

6、設(shè)防分類為乙級(jí)，地震按7度抗震設(shè)防，地下結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為三級(jí)；</p><p>　　3．地鐵的地下工程及出入口、風(fēng)道與風(fēng)亭均按一級(jí)耐火等級(jí)設(shè)計(jì)；</p><p>　　4．人防等級(jí)按5級(jí)設(shè)防；</p><p>　　5．內(nèi)襯混凝土裂縫控制標(biāo)準(zhǔn)：迎土面地表附近干濕交替環(huán)境≤0.2，其余部位≤0.3；</p><p>　　6．環(huán)境類別：二類。</

7、p><p><b>　　2.3結(jié)構(gòu)計(jì)算方法</b></p><p>　　1．標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)為單柱雙跨箱形框架結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁與內(nèi)襯墻間設(shè)有防水隔離層，為重合墻模式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)樁與內(nèi)襯墻間由兩端鉸接鏈桿模擬，只傳遞壓力，產(chǎn)生拉力時(shí)鏈桿不起作用。地層對(duì)樁、墻、底板的抗力也均由鏈桿Link10（Compression only）模擬。</p><p&g

8、t;　　2．結(jié)構(gòu)計(jì)算采用“荷載-結(jié)構(gòu)”模式，借助于美國(guó)ANSYS公司編制的大型有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算程序ANSYS10.0進(jìn)行計(jì)算分析。在使用階段考慮水壓力由內(nèi)襯墻承擔(dān)，土壓力由樁、內(nèi)襯墻共同承擔(dān)，從而形成重合墻模式。通過模擬在主體與圍護(hù)之間的剛性鏈桿（只能承受壓力的二力桿）傳力給主體結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3．本設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)規(guī)范選取荷載“基本組合”進(jìn)行受力分析。</p><p>　　基本組合

9、：覆土荷載+地面超載+側(cè)向水土壓力+結(jié)構(gòu)自重+樓層設(shè)備荷載+樓層人群荷載+底板水壓力</p><p>　　4．對(duì)于砂土和粉土等無(wú)粘性土按水土分算原則進(jìn)行，即作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力等于土壓力與靜水壓力之和，地下水位以下的土采用浮重度和有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值和計(jì)算。水土合算時(shí)，地下水位以下的土壓力采用飽和重度和總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值和計(jì)算。一般在粘性土孔隙比較大或水平向滲透系數(shù)較大時(shí)采用水土分算。</p>

10、<p><b>　　2.4設(shè)計(jì)截面材料</b></p><p>　　1．主要受力結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土，必要時(shí)可采用鋼管混凝土或勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2．鋼筋混凝土及素混凝土除能夠滿足強(qiáng)度需要外，還須考慮抗凍、抗?jié)B和抗侵蝕等的要求。</p><p>　　3．主要受力鋼筋一般采用HRB335級(jí)鋼，其它鋼筋可采用H

11、PB235級(jí)鋼。</p><p>　　4．鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般采用Q235B鋼。</p><p>　　表1車站結(jié)構(gòu)混凝土材料表 </p><p><b>　　2.5結(jié)構(gòu)截面特性</b></p><p>　　計(jì)算寬度沿縱向取跨長(zhǎng)8，即=8</p><p>　　1．頂板（用Beam3模擬）：

12、 C30混凝土 =8 </p><p>　　2．中板（用Beam3模擬）： C30混凝土 =8 </p><p>　　3．底板（用Beam3模擬）： C30混凝土 =8 </p><p>　　4．側(cè)墻（用Beam3模擬）： C30混凝土 =8 </p><p>　　5．中柱（用L

13、ink10模擬）： C40混凝土 500×1000</p><p>　　結(jié)構(gòu)和圍巖的相互作用用Link10來(lái)實(shí)現(xiàn)，考慮到土體受力特性（不能受拉），將Link10的Option選項(xiàng)設(shè)置為Compression only。</p><p><b>　　2.6作用荷載計(jì)算</b></p><p>　　1．路面活載：作用在結(jié)構(gòu)上

14、的垂直荷載中，首先考慮的是地表面的荷載，一般淺埋地下鐵道設(shè)于公路下方，所以應(yīng)考慮路面活荷載。關(guān)于路面活荷載的采用標(biāo)準(zhǔn)，參照公路鋼筋混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)路面活荷載的規(guī)定，采用汽—20級(jí)，按折算等效均布荷載取為</p><p>　　2．自重荷載：自重荷載在后面ANSYS計(jì)算中將直接被定義出來(lái)，在建模計(jì)算中直接參與運(yùn)算。</p><p>　　3．人群及設(shè)備荷載：車站的人群荷載按照《地鐵設(shè)

15、計(jì)規(guī)范》，取為4；內(nèi)部設(shè)備根據(jù)型號(hào)，按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》取為8；</p><p>　　4．側(cè)向荷載：一般土壓力的計(jì)算有兩種計(jì)算方法：水土分算與水土合算。采用水土分算時(shí)，實(shí)際上是考慮靜水壓力的水土分算法，它考慮了土粒本身的重力，還考慮了孔隙水對(duì)土粒的浮力，是將地下水位以下土的容重減去水的容重求土壓，水壓則取全水頭。水土合算時(shí)，即用飽和重度計(jì)算土壓力,不再另外考慮水壓力的作用?，F(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范都規(guī)定在地下水位以下對(duì)于粘

16、性土采用水土合算，對(duì)于地下水位以下的砂土、碎石土采用水土分算。要注意的是水土合算存在較嚴(yán)重的理論缺陷，用的時(shí)候要加以注意，而水土分算的根據(jù)比較充分但實(shí)際操作困難較大。一般說(shuō)來(lái)，采用水土分算偏安全和保守。</p><p>　　本車站場(chǎng)地以砂性土層為主，且出于安全考慮，應(yīng)采用水土分算。為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用加權(quán)平均。</p><p><b>　?。?-1）</b></p&

17、gt;<p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 ——車站側(cè)向荷載土各層的容重，（）；</p><p>　　——車站側(cè)向荷載土各層的摩擦角，（）；</p><p>　　——車站側(cè)向荷載土各層的厚度，（）。</p><p><b>　　側(cè)壓力系數(shù)：<

18、;/b></p><p>　　側(cè)墻上頂板處因?yàn)闆]有填土，故土壓力為=0</p><p>　　側(cè)墻上低板處的土壓力：</p><p>　　地下水位在低側(cè)墻處的壓力</p><p><b>　　地下水在底板的浮力</b></p><p><b>　　2.7截面荷載分布</b>

19、;</p><p><b>　　1．頂板荷載：</b></p><p>　?。?）路面活荷載折算等效均布荷載：</p><p>　?。?）車站控制中心地面二層用房折合均布荷載：</p><p>　　（3）人防等效荷載：</p><p><b>　　2．中板荷載：</b><

20、;/p><p><b>　　（1）人群荷載：</b></p><p><b>　?。?）設(shè)備荷載：</b></p><p><b>　　3．底板荷載：</b></p><p>　?。?）豎直向上水壓力荷載：</p><p>　?。?）人防等效靜荷載：<

21、/p><p><b>　　4．側(cè)墻荷載；</b></p><p>　?。?）頂板處側(cè)向土壓力：</p><p>　　（2）頂板處側(cè)向水壓力：</p><p>　?。?）底板處側(cè)向土壓力：</p><p>　　（4）底板處側(cè)向水壓力：</p><p>　?。?）整個(gè)側(cè)墻高度范圍內(nèi)

22、荷載呈三角形分布，人防荷載按均布作用。</p><p><b>　　5．圍護(hù)結(jié)構(gòu)荷載：</b></p><p>　?。?）頂板高度處側(cè)向土壓力：</p><p>　?。?）底板高度處側(cè)向土壓力：</p><p>　　（3）整個(gè)樁高度范圍內(nèi)，側(cè)向土壓力分段成三角形分布。</p><p><b&