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1、中国地质大学长城学院10届本科课程设计目 录 1 序言-3 -1.1 目的-3 -1.2 工程概况- 3 -1.3 工程地质水文条件- 4 -1.4 任务- 4 -1.5 设计依据- 4 -1.6 工作方法及完成工作量- 4 -2 地下空间规划设计- 6 -2.1 现有建筑情况- 6 -2.2 地下空间利用现状- 6 -3 管片设计- 7 -3.1 设计方法的选取- 7 -3.2 管片荷载计算- 7 -3.2.1 初始计算参数的选取- 7 -3.3.2 设计方法- 8 -3.3.3 荷载计算- 8 -3.4 内力计算- 11 -3.5 配筋计算- 11 -3.6 验算衬砌管片的安全性- 14
2、-3.6.1 截面A承受正弯矩和轴力- 14 -3.6.2 截面B承受负弯矩和轴向力- 16 -3.6.3 连接缝的验算- 17 -4 降水设计报告- 21 -4.1 降水设计的任务依据- 21 -4.2 降水地质条件和工程环境- 21 -4.2.1 地质条件- 21 -4.2.2 工程环境- 21 -4.3 降水水位和水量计算- 23 -4.3.1 基坑性质- 23 -4.3.2 各参数的确定- 23 -4.3.3 各参数计算- 23 -4.3.4 计算基坑涌水量- 24 -4.3.5 井点布置- 24 -4.3.6 井管的长度l0的计算- 25 -4.3.7 验算- 25 -4.4 工程环
3、境问题- 26 -5 基坑支护工程设计报告- 28 -5.1 工程概况- 28 -5.2 编制依据- 28 -5.3 工程地质及水文地质资料- 28 -5.4 基坑支护结构设计- 28 -5.4.1 支护方式选择- 28 -5.4.2 地下连续墙的设计计算- 29 -5.4.3 计算最大弯矩- 35 -5.4.4 连续墙的配筋计算- 36 -总 结- 39 -致 谢- 40 -参考文献- 41 -附图一：负一层平面规划图附图二：负二层平面规划图附图三：总立体规划图1 序言1.1 目的拟建工程为中国地质大学(北京)地下商城，分为两层：地下一层书店、小卖部、二手货交易市场；地下二层自行车停车场和汽
4、车停车场。1.2 工程概况该工程为中国地质大学（北京）综合地下商城，其地上已建的建筑有综合教学楼、探工楼、学生19号楼，另外还有一些与此相关的配套建筑（具体见中国地质大学区域平面布置图）。拟建的地下商城为两层：地下一层书店、小卖部、二手货交易市场；地下二层自行车停车场和汽车停车场。工程设计的规模较大，又由于是在地面以下较大的空间下开挖，故对施工技术要求较高。工程用地使用权属中国地质大学(北京)，按相关法规得到上级审批后可以建相关建筑物。由于工程在北京，所以施工对环境要求较高，本工程采取了有效的措施进行对环境的保护。各地上建筑物位置如图1-1所示图11拟建区域已建建筑平面图1.3 工程地质水文条
5、件 勘察深度范围内共分布2层地下水，各层地下水的类型及埋深情况见表1-1。表1-2 地下水类型及埋深情况表地下水层地下水类型静止(水头)水位埋深(m)12台地潜水微承压水1.812.8根据勘察期间钻孔采取水样结果分析，得出地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性，其防护措施应符合国家现行标准工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046）之规定。 1.4 任务 1） 规划地调楼、综合教学楼、科研综合楼、探工楼、学生宿舍19号楼地下空间,画出规划图（CAD平面和立体图）。2） 地下空间为地下二层。地下一层书店、小卖部、二手货交易市场；地下二层自行车停车场和汽车停车场。层高
6、度均为4。3） 要求施工方法为盾构法。设计盾构管片衬砌。4） 地下街出入口须采用明挖施工，支护采用地下连续墙。相关地下街出入口，地下街宽度、高度，出入口形式及尺寸参考相关规范确定。5） 采用一种降水方法。6） 建立地下街三维空间模型。7） 编写设计报告。1.5 设计依据本次规划和设计工作的依据和执行的规范、技术标准: (1)岩土工程勘查规范 (GB50021-2001)(2)建筑设计防火规范 (GB50016-2006)(3)地下建筑设计规范 (GBJ38-99)(4)锚杆喷射混凝土支护技术规范 (GB50086-2001)(5)工程测量规范 (GB50026)(6)建筑与市政降水工程技术规范
7、 (JGJ/T111-98)(7)建筑地基基础设计规范 (GB5007-2002)1.6 工作方法及完成工作量本组成员对收集的信息和学校提供的底地层的资料进行了整理，并在此基础上依据相关规范和规程，对开发区用地进行合理规划设计。完成的主要工作量见表1-2。表1-2 工作量统计表工作项目单位完成工作量工程图表绘制1：100地下一层平面图张11：100地下二层平面图张11：100三维立体图张1管片衬砌管片衬砌报告篇1基坑支护地下支护报告篇1降水降水设计报告篇12 地下空间规划设计2.1 现有建筑情况1)综合教学楼 地上9层；地下1层；地下室：高度5m；利用情况：闲置2)科研综合楼 地上13层；地下
8、3层；地下室：总高度13m；停车库高度5m；利用情况：1，2层为普通地下室、3层为停车库，；3)探工楼 地上8层；无地下室；4)学生宿舍19号楼 地上13层；地下2层；地下室：总高度：10m；地下1层高度：5m；利用情况：自行车停车场，商店等；地下2层高度：5m；利用情况：停车库；5)地调楼 地上7层；无地下室；各地上建筑物位置如图1-1所示2.2 拟建建筑的具体规划2.2.1 地下一层上覆土层厚度为3.5m，设计高度为5m,建筑面积约为3825.8m2。出入口位于探工楼南侧的草坪，宽度为5m，长度为4m，另一个出入口位于科研楼西侧，宽度为4m，长度为3m，这两处行人较多，位置容易确定，宜作为
9、出入口。地下室一层与19号楼地下室二层用一条通道相连，与科研综合楼二层用一条通道相连，通道长为7m宽为3m，与综合楼用楼梯相连，连接一二层的楼梯间布置在科研楼西侧和自行车出入口处，尺寸均为83m两个梯段，踏步高度为1.5m，踏步宽度为3m，扶手高度为1m，平台宽度为2m,梯井高度为0.1m；墙厚度为0.24m，窗的宽度为2.1m，门的宽度为1.2m与2.4m；（参考住宅建筑规范GB50368-2005）。底下是一层分两部分，位于步行街两侧。步行街北侧内有仓库面积为144 m2，二手交易市场165 m2，ATM为36.8 m2，自习室104.6长为12.5宽为7.2m，室洗手间36.6 m2，自
10、行车停车场107.6 m2，警务执勤室66.2 m2。地调楼与探工楼之间区域布置为娱乐休闲中心，总尺寸为5549m，网吧尺寸为1119m，乔丹体育尺寸为1112.5m，服饰广场尺寸为1113m。探工楼与综合教学楼之间区域下布置名品折扣一条街，尺寸为1235m。拟建地下一层布置见附图1-2。图1-2 拟建地下一层布置图2.2.2地下二层：图1-3 拟建商场二层平体图 地下二层建为大型车库，设计高度为5m，建筑面积为3312 m2，汽车停车库区为1618 m2。汽车停车库区出入口位于科研综合楼北，与19号楼地下车库相连，也与科研综合楼相连，出入口宽为6m，长为12m，坡道坡度为9，距马路较近，方便
11、汽车通行，且行人不多。车库内设有：车位：每个车位尺寸为56m，一共有45个车位。车道：车道宽度分别为6m、7m、10m，可容纳两辆车同时进出。 地下商场二层平面规划图见附图1-3。2.2 地下空间规划结构层结构层1m1m4m4m地下一层地下二层图2-1 地下空间规划图3 管片设计3.1 设计方法管片结构设计的内力计算模型主要有层状结构模型法、有限元法(FEM)、和弹性方程法。层状模型法是利用计算机矩阵计算内力的方法，属于多静态模糊模型，不适于手算；有限元法是以连续体理论为基础，通过计算机的高速精确计算的一种设计方法，与层状结构模型法相同，也不适于手算；在弹性方程法中，水压力被认为是垂直均载和水
12、平均载的组合，在水平方向上的地基反力被简化为三角形分布的可变荷载，(如图3-1)根据设计要求盾构隧道内径为6m，不属于大直径盾构断面，因而不采用箱型管片。平板型管片的抗弯刚度和强度相对较大，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。故决定采用C50钢筋混凝土平板型管片。管片厚度与管环外径比的选择，取决于土质条件，覆盖土层的厚度，施工荷载状况，隧道的使用目的及管片施工条件等多种条件。本工程的隧道管片外径为6000mm，所以本工程的管片厚度选择为300mm，管片形心半径为2850mm，管片宽度取1000mm。图3-1 弹性方程法计算模型3.2 管片荷载计算3.2.1 初始计算
13、参数的选取3.2.1.1 管片条件管片类型：平面型；管片外直径：mm；管片的形心半径：mm；管片的厚度：mm；管片截面面积：cm2 ；管片的单位重度：kN/m2；管片的弹性模量：kN/m2；管片截面的惯性矩：m4；混凝土标准强度：MN/m2；混凝土允许抗压强度：MN/m2；混凝土弹性模量比：；混凝土弯矩增大率：；钢筋允许强度：MN/m2；螺栓允许强度：MN/m2；3.3.1.2 场地条件根据中国地质大学区域岩土工程勘察报告，各土层自上而下为：1) 填土层：主要由建筑垃圾组成，黄褐色，中下密，稍湿，含砖屑、灰渣以及大量碎石，土质不均，厚度为6.3m。2) 粉土层： 褐黄色，密实，湿、饱和，含云母
14、、氧化铁，厚度为5.0m。3) 淤泥质土层：含水量较高，空隙比大，压缩性大，粘聚力小，固结系数小，厚度为4.5m。4) 粘土-1层：浅灰色，密实，稍湿，含云母、氧化铁，厚度为3.5m。5) 粉质粘土-2层：浅灰色，稍湿，可塑，含云母、氧化铁，厚度为5.0m。6) 粉质粘土-3层：褐黄色，饱和，硬塑，含云母、氧化铁，厚度为3.8m。该层未被钻穿。通过现场原位测试以及室内实验，得到的场地土的只要力学指标如表2-1所示。表1-1场地主要土层组成及指标土层名称厚度m重度kN m-3粘聚力ckPa内摩擦角 ()渗透系数Kv（ m d-1）透水性 层填土粉砂 层粉土 层淤泥质土-1 层粘土-2 层粉质粘土-3 层粉质粘土6.25.04.53.85.0418.218.917.919.620.119.610
