【正文】 建立平面框架單元模擬主體結(jié)構(gòu)梁、板、柱構(gòu)件及圍護墻,最終把同一種荷載組合下的兩種工況計算出來的的內(nèi)力結(jié)果進行包絡(luò)取值，然后根據(jù)各控制內(nèi)力按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對主體結(jié)構(gòu)進行配筋計算。豎向最不利荷載組合作用下的框架內(nèi)力分析彎矩二次分配法比分層法作了更進一步的簡化。在分層法中，用彎矩分配法計算分層單元的桿端彎矩時，任一節(jié)點的不平衡彎矩都將影響到節(jié)點所在單元中的所有桿件。而彎矩二次分配法假定任一節(jié)點的不平衡彎矩只影響至與該節(jié)點相交的各桿件的遠端。因此可將彎矩分配法的循環(huán)次數(shù)簡化到一次分配、一次傳遞、再一次分配。所以本框架設(shè)計采用彎矩分配法計算框架內(nèi)力，傳遞系數(shù)為1/2。各節(jié)點分配兩次即可。梁的固端彎矩依據(jù)以下公式 ； 根據(jù)梁端彎矩和所受的均布荷載可以按下列公式得到梁跨中彎矩1．框架梁的慣性矩及線剛度先計算矩形截面梁的慣性矩，考慮樓板的翼緣效應(yīng)，將慣性矩乘以增大系數(shù)：。2．框架柱的慣性矩及線剛度3．側(cè)墻的慣性矩及線剛度4．根據(jù)梁、柱線剛度，代入公式，算處出各節(jié)點的彎矩分配系數(shù)同理計算得：圖42 計算簡圖及剛度系數(shù)由結(jié)構(gòu)荷載計算可知：，，由靜力平衡條件可得：表41 豎向荷載作用下框架彎矩計算表截面彎矩位置左跨中右ab486698486bc381—381ef8612986fg70—70ij134220131342jk1649—1649圖45 豎向荷載作用下負一層彎矩分配圖圖46 豎向荷載作用下負一層彎矩圖圖47 豎向荷載作用下負二層彎矩分配圖圖48 豎向荷載作用下負二層彎矩圖圖49 豎向荷載作用下框架彎矩圖側(cè)向荷載呈梯形分布，按矩形均布荷載和三角形荷載疊加得到桿端彎矩，再依照豎向荷載計算彎矩的方法，進行彎矩分配、疊加。從而近似求的側(cè)向荷載下結(jié)構(gòu)的彎矩。表44 側(cè)向荷載作用下框架彎矩計算表截面彎矩(kNm)下上位置合計合計aeei各桿端彎矩分配結(jié)果如下表所示：表45 側(cè)向荷載作用下框架彎矩分配表結(jié)點ea下柱右梁 上柱下柱右梁分配系數(shù)068一次分配二次分配合計317結(jié)點ie右梁上柱下柱上柱右梁分配系數(shù)一次分配二次分配合計668結(jié)點ie下柱右梁左梁下柱右梁分配系數(shù)一次分配二次分配5合計53圖410 荷載作用下框架彎矩圖 地下室頂板計算因為，按雙向板設(shè)計計算。邊界條件(左端/下端/右端/上端)：固端/固端/固端/固端荷載標準值(按靜力計算手冊考慮活荷載不利布置)跨中最大彎矩內(nèi)支座固定是在作用下的彎矩值與內(nèi)支座鉸支時在作用下的跨中彎矩值之和。；支座最大負彎矩為當內(nèi)制作固定時作用下的支座彎矩。荷載設(shè)計值：恒載： 活載： ―――――――――――――――――――――――――――合計： 計算跨度：板厚選用300mm；板底、板面縱筋合理點至近邊距離：混凝土為C35 , ，。鋼筋為HRB335, 。計算簡圖如412,查表得有限元分析法的基本思想就是將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散成為若干有限的單元，并在每一個單元中設(shè)定若干個節(jié)點，將連續(xù)體看作是只在節(jié)點處相連接的一組單元的集合體；同時選定場函數(shù)的節(jié)點值作為基本未知量，并在每一個單元中假設(shè)一個近似插值函數(shù)以表示單元場中場函數(shù)的分布規(guī)律；進而利用力學中的某些變分原理去建立用以求解節(jié)點未知量的有限元方程，從而將一個連續(xù)域中的無限自由度問題轉(zhuǎn)化為離散域中的自由度問題。一經(jīng)求解就可以利用求解得的節(jié)點值和設(shè)定的插值函數(shù)確定單元上以致整個集合體的場函數(shù)。具體來說，有限元法的分析過程可以分為如下5個步驟。1. 結(jié)構(gòu)離散化。2. 選擇位移插值函數(shù)。選擇適當?shù)奈灰坪瘮?shù)是有限元法分析中的關(guān)鍵，應(yīng)當注意如下幾個方面：1）多項式的項數(shù)必須等于單元的自由度數(shù)；2）多項式的階次必須包含線性項和常數(shù)項；3）單元自由度必須等于單元節(jié)點獨立位移的個數(shù)。位移矩陣為： （41）式中，——單元內(nèi)任一點的位移， ——行函數(shù)， ——單元節(jié)點位移。分析單元的力學特性。首先，用節(jié)點位移表示的單元應(yīng)變由幾何方程推導出來： （42）式中，——單元應(yīng)變， ——單元應(yīng)變矩陣。其次，用節(jié)點位移表示的單元應(yīng)力由本構(gòu)方程推導出來： （43）式中，——單元材料有關(guān)的彈性矩陣。最后，單元上節(jié)點力與節(jié)點位移間的關(guān)系式由變分原理得出（即平衡方程）： （44） 式中，——單元剛度矩陣， （45）整體結(jié)構(gòu)的平衡方程通過集合所有單元的平衡方程得出。即先將各個單元的剛度矩陣合成整體剛度矩陣，然后將各個單元的等效節(jié)點力列陣集合總的荷載陣列——稱為總剛矩陣: （46）由總剛矩陣形成整個結(jié)構(gòu)的平衡方程： （47）由平衡方程求解未知節(jié)點位移和計算單元應(yīng)力。有限元求解程序的內(nèi)部過程如下圖所示： 圖43 有限元求解程序圖因為單元可以設(shè)計成不同的幾何形狀，所有可以靈活地模擬和逼近復雜的求解區(qū)域。很顯然，只要插值函數(shù)滿足一定的要求，隨著單元數(shù)目的增加，解的精度也會不斷提高而最終收斂于問題的精確解。雖然從理論上來講，不斷增加單元數(shù)目可以使數(shù)值分析解最終收斂于問題的精確解，但這卻大大的增加了計算機運行時間。而在我們實際工程應(yīng)用中，只要所得解能夠滿足工程的實際需要就可以了。因此，有限元的基本策略就是在分析精度和分析時間上找到一個最佳平衡點。 SAP2000軟件介紹本設(shè)計采用SAP2000有限元分析軟件計算主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。SAP2000是SAP系列程序功能最為強大的版本，它同時具有友好的用戶界面。在1996年剛發(fā)布的時候，SAP2000是SAP的第一個完全集成到Microsoft Windows中的版本。強大的圖形界面在易用性和高效性上無可比擬。模型的創(chuàng)建和修改、執(zhí)行分析、校核、設(shè)計優(yōu)化和輸出結(jié)果都在一個環(huán)境中實現(xiàn)?？梢栽谝粋€模型中進行多種不同類型的分析和設(shè)計。 SAP2000是以有限元方法為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)分析軟件，自1982年開發(fā)以來至今已有近二十多年的歷史。SAP2000軟件是一個高度模塊化的系統(tǒng)，它包括下列模塊：1. 平面模型圖形輸入系統(tǒng)PlanIn。PlanIn能夠處理平面框架、桁架、鋼架、平面應(yīng)力和平面應(yīng)變問題，用荷載結(jié)構(gòu)模型進行地下結(jié)構(gòu)分析一般采用此模塊。2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計圖形后處理軟件GPOST。3. 與現(xiàn)行規(guī)范配套的混凝土配筋模塊REIN和鋼結(jié)構(gòu)校核模塊SS88（2004年）。4. 功能強大的圖形交互系統(tǒng)GIS。GIS能夠處理空間框架、桁架、網(wǎng)架、鋼架、殼體和地下結(jié)構(gòu)問題，對于空間效應(yīng)明顯的地下結(jié)構(gòu)一般采用此模塊分析。5. 樁基承載力分析模塊GPILE。6. 獨特的施工模擬分析模塊XCONSTR。7. 二維有限元網(wǎng)格自動生成及建模程序AutoMESH 2D（其功能同時集成在GIS中）8. 三維實體單元網(wǎng)格自動生成及建模程序AutoMESH 3D。9. 高層建筑專用前處理程序SAGS和后處理程序SAGSOUT。根據(jù)SAP2000分析主體結(jié)構(gòu)，取荷載標準組合和荷載基本組合進行計算，可繪出其軸力圖、剪力圖、彎矩圖，如下圖圖411 基本組合主體結(jié)構(gòu)位移圖圖412 基本組合主體結(jié)構(gòu)彎矩圖圖413 基本組合主體結(jié)構(gòu)剪力圖圖414 基本組合主體結(jié)構(gòu)軸力圖圖415 標準組合主體結(jié)構(gòu)彎矩圖圖416 標準組合主體結(jié)構(gòu)剪力圖圖417 標準組合主體結(jié)構(gòu)第五章 車站主體結(jié)構(gòu)配筋 主體框架結(jié)構(gòu)配筋計算1．中柱配筋計算（1）縱向受力鋼筋設(shè)計：中柱材料如下：混凝土采用，混凝土強度設(shè)計，查表得：混凝土受壓區(qū)等效矩形應(yīng)力圖系數(shù)，相對界限受壓區(qū)高度。鋼筋采用HRB335級，中柱最大正彎矩 中柱最大負彎矩 中柱最大軸力 分析可知，柱可按軸心受壓構(gòu)件進行計算，站臺層和站廳層采用相同配筋方式。計算中采用站臺層的柱進行計算。查相關(guān)規(guī)范可知軸心受壓構(gòu)件承載力可按下式計算： （57）式中 ——軸向力設(shè)計值；——鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，查表56；——鋼筋抗壓強度設(shè)計值；——混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；——全部縱向受拉鋼筋截面面積；——構(gòu)件截面面積，改用，；——為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算具有相近的可靠度而引入的系數(shù)。表51 鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)81012141618202224262871214171921242835424855626976839097303234363840424446485026283133384043104111118125132139146153160167174注: 表中為構(gòu)件的計算長度；為鉅形截面的短邊尺寸；為圓形截面的直徑；為截面的最小回轉(zhuǎn)半徑。對于柱有，利用內(nèi)插法得出，查表得出。由上式得： （58）經(jīng)計算得出選用：，（2）箍筋設(shè)計： 該值大于頂板各截面剪力中的最大值，故按構(gòu)造要求配筋即可，選用。最小配箍率需配的箍筋肢數(shù)最少為52頂板配筋表 截面M(KNm)配筋跨中 20@150188420@1501884支座22@100342122@1003421 縱梁結(jié)構(gòu)配筋計算由于縱梁沿車站縱向方向長度很大，我們計算內(nèi)力時采取簡化計算，在車站縱向長度方向上取3跨，柱距為8m，縱梁承受均部荷載，這樣計算偏于保守。1．頂板柱縱梁配筋計算正常使用階段：（1）縱向受力鋼筋設(shè)計：頂縱梁材料如下：混凝土采用 ，查表，混凝土受壓區(qū)的等效矩形應(yīng)力圖系數(shù)，相對界限受壓區(qū)高度為。鋼筋宜采用HRB335級，則縱梁最大正彎矩 縱梁最大負彎矩 縱梁最大剪力 縱梁屬壓彎構(gòu)件，根據(jù)最不利受力考慮，按受彎構(gòu)件進行配筋計算?？v梁混凝土保護層厚度為60mm，則截面抵抗矩系數(shù)配筋系數(shù)（相對受壓區(qū)高度） ，可以內(nèi)力矩的力臂系數(shù)鋼筋計算的配筋面積為所以選擇雙層，則。驗算適用條件： ，可以 ，可以?？v梁最大負彎矩 則所以選用雙層，則。驗算適用條件： ，可以。 ，可以抗壓強度驗算： 最小配筋率驗算： ，滿足要求。 （2）箍筋設(shè)計： 該值大于頂板各截面剪力中的最大值，故按構(gòu)造要求配筋即可，所以選用。最小配箍率需配的箍筋肢數(shù)最少為具體布置見頂板鋼筋布置圖。2．中板柱縱梁配筋計算正常使用階段：（1）縱向受力鋼筋設(shè)計：頂板材料如下：混凝土采用，查表，混凝土受壓區(qū)的等效矩形應(yīng)力圖系數(shù)，相對界限受壓區(qū)高度。鋼筋宜采用HRB335級，縱梁最大正彎矩 縱梁最大負彎矩 縱梁最大軸力 縱梁屬壓彎構(gòu)件，但根據(jù)最不利受