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1欢迎各位老师和同学参加我的毕业设计答辩•答辩题目：•答辩人：•班级：•学号：•日期：2010-6-17摘要本毕业设计对象为西安市地铁二号线铁路北客站至长延堡段钟楼车站Ⅳ号出入口主体结构设计，依据地下结构设计规范、地下结构设计原理及工程地质报告给出维护结构方案，进行主体结构截面选择，内力计算，配筋计算，绘出结构平面布置图、横断面、纵断面布置图，给出配筋布置图。•◆工程概况•◆设计情况简述•◆维护结构方案设计•◆主体结构设计•◆主要的工程地质问题及处理措施设计内容一、工程概况•钟楼站位于西安市古城墙内中心地段，在国家级文物保护单位钟楼附近设站，沿北大街路中南北向布置。钟楼站为二、六号线的换乘站，二号线沿北大街南北向布置，六号线沿东大街东西向布置，为远期实施车站。•本站为明挖和矿山法结合施工的车站。其中站台隧道、风道、横通道为矿山法施工，站厅、风亭、出入口为明挖法施工。其中三个风亭兼做暗挖竖井。Ⅳ号出入口位于北大街东侧，距离较近的主要建筑物和构筑物有：上海浦东发展银行（约9m）、金钟大厦（约20m）、钟楼（约230m）。二、设计情况简述•工程地质•主要设计依据•主要设计原则•设计思路及计算模型2.1工程地质•水文地质受钟楼站西北侧宏府大厦基坑降水工地的影响，地下水位较低且差异较大，地下水位埋深12.7～13.4m之间，地下水位高程为392.45～395.34米。据2002年《开元综合楼岩土工程勘察报告书》，正常水位埋深应在8.0m左右，水位标高应在398.00m。•工程地质拟建钟楼车站场地内地层为，地表一般均分布有厚薄不均的全新统人工填土（Q4ml）；其下为上更新统风积（Q3eol）新黄土及残积（Q3el）古土壤，再下为中更新统风积（Q2eol）老黄土、冲积（Q2al）粉质黏土、粉土、细砂、中砂及粗砂等层或透镜体。主要地层特征自上而下分述如下：1第四系全新统：1-1人工填土：杂色，由粉质黏土与多量砖瓦碎片组成，结构杂乱，土质不均。地表处多为道路路面（混凝土或沥青）及灰土、碎石垫层。本层层厚0.60～7.30m，层底高程398.05～403.40m。1-2人工填土：以黄褐色为主，主要为粉质黏土，含少量砖瓦片，土质不均。本层层厚1.10～11.30m，层底深度3.50～13.30m，层底高程393.68～402.91m。2第四系上更新统：3-1新黄土：褐黄色，局部呈灰黄色，土质均匀，具虫孔及大孔隙，含少量蜗牛壳碎片，可塑，在水位附近有软化现象，多为可塑。本层中有饱和软黄土（3-1-1层）夹层，呈软塑状态，工程性能较差。本层层厚0.40～11.00m，层底深度8.00～14.30m，层底高程391.86～398.52m。2.2主要设计依据•1)《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）•2)《地铁设计规范》（GB50157-2003）•3)《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）•4)《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）•5)《钢结构设计规范》（GB50017-2003）•6)西安市城市快速轨道交通二号线一期工程详细勘察阶段钟楼车站（主体工程）岩土工程勘察报告（机械工业勘察设计研究院二○○七年七月·西安）•7)西安市城市快速轨道交通二号线（铁路北客站～长延堡段）工程初步设计技术要求。•8)铁一院总体总包部提供的工作联系单。•9)西安市地铁二号线铁路北客站至长延堡段工程初步设计专家组审查意见。2.3主要设计原则1、车站结构尺寸拟定应满足建筑限界、施工允许误差、测量允许误差、结构误差、沉降及装修等要求，同时还应考虑地质条件、结构埋置深度、荷载、结构类型、施工工艺等情况，参照有关工程经验，并通过计算确定。2、地下铁路结构设计，应尽量减少施工中和建筑后对环境造成不利的影响。3、结构设计应符合强度、刚度、稳定性、抗腐蚀和裂缝开展宽度及抗浮的要求。4、最大计算裂缝宽度允许值按荷载效应标准组合并考虑长期作用的影响。当覆土小于2米时，结构迎水面为0.2mm，结构背水面为0.3mm；当覆土大于2米时，结构迎水面和背水面均为0.3mm。5、结构抗浮验算按抗浮水位403m计算，考虑支护桩的侧壁摩阻力，抗浮安全系数大于1.15。6、结构设计考虑地震的影响，地震设防烈度为8度，抗震等级为三级。。7、结构顶板，侧墙，底板，临空墙等考虑核六级、常六级人防等效静荷载进行计算。8、结构设计按规范相关要求保证结构具有足够的耐久性，结构的设计使用年限为100年。结构的安全等级为一级。9、结构构件应根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别进行承载能力计算、变形及裂缝宽度验算2.4设计思路及计算模型•设计思路•1、依据工程地质报告确定基坑开挖及维护方案。2、依据地形位置定出4号出入口展开长度为52.7m，标准宽度7m，与站厅连接段宽8m。3、确定主体结构承受荷载种类，进行荷载计算及组合。4、进行内力计算，分为手算和软件计算。5、根据钢筋混凝土设计原理进行配筋计算。6、绘制结构平面布置图、横断面、纵断面布置图，给出配筋布置图。计算模型三、围护结构方案基坑开挖尺寸：标准段宽度9.26m，与站厅连接段宽9.26m；标准段深度8.90m，与站厅层连接段深度9.49m。基坑施工时全程降水，设2道钢支撑及围檩，桩间拟采用100mm厚挂网喷砼挡土。基坑开挖•钟楼车站位于市中心，街道两侧建筑密集，不具备放坡开挖条件，应采取基坑支护措施。•基坑支护方案可考虑钻孔灌注桩或地下连续墙与内支撑相结合的方法。受东西两侧建筑基础及临时土钉的影响，采用带锚杆的钻孔灌注桩方案时应给予注意。支护方案的选取应根据施工方法、降水方案，根据车站结构特点，可能的条件下，可采用临时结构与永久性结构共用，以节约工程造价。由于地铁站施工周期长，应做好坡面保护工作及基坑周边地面排水工作，以防止地面积水浸泡边坡土体，使土体强度降低。基坑支护设计时，应考虑施工现场的组织方案，合理计算和考虑地面荷超载，施工时，也应按基坑支护思想，安排料场位置，控制超载，以保证基坑的稳定和安全四、主体结构设计手算计算原理：弹性半无限平面地基上的闭合框架的计算方法，即将闭合框架底板视为组合弹性地基梁，边墙底及梗肋段为无限大的刚性梁；立柱底端及梗肋亦为刚度无限大的刚性梁;中间段底板为定长度或无线长度的弹性地基梁。再用力法或位移法求解，且求解时均应考虑边墙基底沉陷、转角β以及立柱底端沉降的影响。框架的内力分析与一般平面框架的区别在于底板承受未知的地基弹性反力，而使内力分析变得复杂。弹性地基上的平面框架的内力计算仍采用结构力学中的方法，只是需将底板按弹性地基梁来考虑。即将平面闭合框架在横梁中央处切开，如下图。弹性地基上框架简图000333332231122332222111133122111PPPXXXXXXXXX并写出典型方程求出系数及自由项代入典型方程，解出Xi进而计算出内力。软件计算•Ⅳ号通道采用荷载－结构模型计算，即将结构模拟为一作用在弹性地基空间上的箱体，然后在其周围和上下作用上荷载：侧向水压力、土压力，活载引起的侧向压力、地震荷载、结构自重，顶板覆土荷载及人防荷载等，采用计算软件为SAP2000。结构计算时，地基基床系数按地质祥堪报告中提供数据进行取值；计算模型出口处计算模型标准断面模型五、配筋计算•工程材料1混凝土：①顶板、底板、侧墙和暗柱采用C30、S8防水混凝土。②内墙、楼梯、站台板采用C30混凝土。③柱子采用C30混凝土。④底板下垫层采用C15细石混凝土。⑤孔口的后浇砼采用微膨胀砼。2钢筋：①钢筋级别采用HPB235级和HRB335级。②预埋件的钢板采用Q235钢，钢筋的预埋接头采用直螺纹钢筋接驳器。③用电弧焊焊接HPB235级钢筋时采用E43型焊条，焊接HRB335级钢筋时用E50型焊条。•计算原理沿纵向取出入口通道1m宽度框架结构为准，分别对顶板、底板、侧墙按照矩形截面压弯梁进行配筋计算。且依照规范要求进行混凝土裂缝宽度限制验算。六、主要的工程地质问题及处理措施•湿陷性黄土•地下洞室8.1湿陷性黄土•黄土湿陷性对工程建筑造成的危害，主要是由湿陷引起的附加下沉，常使建筑物产生不均匀沉降，这些仅对通道等埋深较浅的结构有影响。地基土受水浸泡后造成地基土软化，承载力降低，从而危及基坑边坡的安全，因此应加强基坑周边的防水及排水工作。•本场地地貌单元属黄土梁洼，场地湿陷类型为非自重，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。设计中因车站基坑底板埋深较大，在水位以下，设计中可不考虑黄土湿陷对主体结构的影响。而对于出入口及通道等附属设施，当其基础较浅（小于8m）时应考虑黄土湿陷性的影响，按规范要求，采取地基处理、防水措施和结构措施等，其中地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质，减小或消除地基的湿陷变形；防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿；结构措施主要用于减小和调整建筑物的不均匀沉降，或使上部结构适应地基的变形。对于湿陷性黄土的处理原则是：（1）首先必须弄清楚湿陷的原因，是上下水道跑水渗漏，还是暖气沟内灌水；是地面水由散水等处浸入基础，还是地下水位上升；只有找到引起湿陷的原因，才能有针对性的进行处理。（2）当建筑物发现过大沉降后，如系管道漏水引起的湿陷，就要及时断绝水源，使地基不继续浸水；如系地面水由暖气沟或散水等处浸入地基，则必须先将这些部位处理好，防止水继续浸入基础。（3）要对建筑物的沉降及裂缝进行观测，以了解湿陷的发展情况，经过一段时间的观察，如果建筑物变形已接近稳定或基本稳定，且情况又不严重，只要做好地面排水，防止地面水下渗，并对建筑物受损部位进行一些必要的修补加固即可。（4）如地基需要加固处理，则应根据土的情况、建筑物要求、施工条件等因素，选用不同的办法来进行加固处理。处理措施1、换填法采用素土或一定比例的灰土换填且夯实。2、灰土挤密桩加固法用灰土挤密桩加固湿陷性黄土地基，系在基础四周打2～3排灰土挤密桩。由于成孔时的侧向挤密作用，在基础底部土的周围形成一个密实的土围幕，使其侧向变形受到了一定的约束；同时，这个土围幕较好地防止了地下水继续浸湿基底土；另外，打灰土挤密桩后，基底周边的土（1.0～1.5d范围内）也因受到挤密作用而提高了承载能力，减少了湿陷变形。因此，灰土挤密桩是加固湿陷性黄土地基的简便易行的方法，适用于下沉变形较小或下沉已趋稳定的一般建筑。3、石灰桩加固法用石灰桩加固陷性黄土地基，系在基础周围用人工或机械打桩成孔，成孔时基础底部周边的土得到一定范围内的挤密。成孔后灌入生石灰块，石灰吸收土中的水分。对于湿陷性黄土本设计的处理措施是：IV号出入口结构底板处的新黄土的湿陷类型为非自重湿陷性黄土，地基湿陷等级主要为I级（轻微），按I级（轻微）设防。采用换填3：7灰土换填处理，中上部换填深度为1000mm，底部400mm，压实系数0.95。8.2地下洞室由于地铁车站位于西安市城市中心地带，地下管网密布，人防工程密集，地下通道较多，人为坑洞及人防工程的影响应予以重视。其存在的地段顶板覆盖土层较薄，洞顶不易形成自稳的拱形结构，易发生洞顶失稳使上下贯通；附属工程基底下若存在空洞，易使建筑物失稳丧失使用功能。部分洞穴中可能汇集有大量的水体，当基坑开挖时可能会造成突然涌水，对施工具有较大的危害。本车站的地下管网、人防工程等人为的坑洞的具体位置分布以有关部门测绘的资料为准。在基坑设计中，应提高有洞室区段的支护及边坡防护级别，并全面查明坑洞、墓穴和防空洞等地下空洞，根据地下空洞的大小、埋深和充填情况，采取注浆、回填和封堵等相应的措施予以处理。2010.6.17