沉井结构设计计算
第一章概述
第一节沉井的涵义及应用范围
沉井是一种在地面上制作、通过取除井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构。利用沉井作为挡土的支护结构，可以建造各种类型或各种用途的地下工程构筑物。沉并施工方法是修筑地下构筑物或深基础工程特殊而重要的施工方法，而沉井结构则是与这种施工方法相适应的工程结构。与沉井相类似，沉箱也是通过取除箱内土体使之沉到地下的一种工程结构，所不同的是沉箱在取除箱内土体的过程中，箱内必须保持一定的气压，使箱外的土和水不致渗入箱内，人员可在箱内进行取土作业。沉井则因可在水下取土而无需在井内加压，这是两者主要的区别之处。
沉井的应用范围一般有以下几方面：
一、当构筑物埋置较深，采用沉井方式较经济时；
二、当构筑物埋置很深(如矿山的竖井)时，采用其他施工方式有困难，采用沉井最合适；
三、新建构筑物附近存在已有建筑物，开挖施工可能对已有建筑物产生不利影响，就应考虑使用沉井；
四、江心和岸边的井式构筑物，排水施工有困难时，采用沉井是最佳选择；
五、建筑物的地下室、拱管桥的支墩及大型桥梁的桥墩采用沉井结构都有成功实例。
第二节沉井的特点
沉井作为建造地下工程构筑物或深基础的一种方法，与其他方法相比，具有十分明显的特点。
一、沉井与广泛应用的大开挖方法相比，特点如下：
(一)如果大开挖不设支护，则不但土方工程量大，而且往往由于需留出开挖边坡，使场地面积大大增加；沉井的土方工程量则可以限制在沉井的体积范围内，而且因为无需留出边坡，场地面积也可大大减少。
(二)沉井不但可以作为地下结构的外壳部分，而月在挖土下沉的过程中可作开挖支护。与设支护的大开挖方法相比，省去了开挖支护的费用。
(三)在地下水丰富的地区，大开挖方法的降水措施是必不可少的。这一措施需花费大量的人力与物力，而沉井施工方法则因町以采用水下挖十及水下封底等技术而节省了降水或排水的费用。
(四)对于一些深度较大的地下构筑物或深基础，大开挖法往往是不可能的或是费用巨大，此时，沉井的优点则是无法比拟的。深度越大，则沉井的优点就越为突出。
二、沉井与沉箱相比，特点如下：
(一)一般情况下，沉箱法所需的专用设备多，而沉井法则因所需的专用设备比较简单而易于满足，所需费用也比沉箱法为小。
(二)沉箱法在作业过程中，箱内人员需在高于大气压力的条件下操作，其操作条件不如沉井法；而如下沉的深度较深，则需进——步增加箱内的气压而使箱内的操作条件大大劣化。所以，沉箱的下沉深度是受到一定程度的限制的，一般不超过35-40in，而沉井的下沉深度则无此限制。
三、沉井法虽然具有一定优点，但在一些情况下，其应用也是受到一定程度的限制的,这表现在：
(一)沉井在下沉的过程中，对周围一定范围内的土体将产生扰动，在一些土层中，这种扰动还相当严重，如果周边环境对这种扰动的反应敏感，则还必需采取环境保护措施。
(二)在下沉深度范围内，沉井刃脚下必须无大块孤石、坚硬的土层或其他障碍物，否则沉井的下沉将受到严重的妨碍。一旦遇到上述障碍，无论是排水下沉与不排水下沉，在下沉过程中要处理这些障碍物是非常田难的。对于深度较深的沉井，要完全摸清刃脚下的情况也十分费力。
第三节沉井技术的发展状况
沉井，这一由古老的掘井作业发展而来的技术，由于其在建造地下构筑物或深基础工程中显示的优越性，随着施工技术及施工机具的不断发展而获得越来越广泛的应用。从20世纪50年代借鉴国外的设计理论和经验开始至今，我国建造的沉井不下1000座。其体积从直径2m的集水井到巨大的江阴长江大桥的主索平衡墩(体积达60mx 58mx50m)；沉井形状包括方形、矩形、多边形、圆形和
椭圆形；构造方面有单壁沉井、双壁沉井、独立沉井和连续沉井；施工方法方面，则有陆地沉井、筑岛沉井和浮运沉井等。无论是设计理论方面或是实践技术方面均积累了十分丰富的经验。现在我国已有了自己的设计规程和施丁验收规范。在沉井技术的发展过程中，为使沉井能下沉到更深的深度，减少井壁与土层间的摩阻力这一课题受到了国内外的普遍关注。为达到这一日的，在井壁外喷射压缩空气和压注触变泥浆两种技术应用最为广泛，早在1946～1963年间，国外就采用喷射高压空气减阻的方法，使沉井的下沉深度达到130m以上。到20世纪70年代，采用此法的下沉深度达到了200m。应用触变泥浆套减阻的方法首先在欧洲推广，至1961年，已经用这一方法下沉了450座沉井，深度为20~30m，个别的达到45m，而由于减少了摩阻力，其井壁厚一般不超过O．4m。1975年间，国外某公司建造了36座用此法下沉的沉井，其井壁厚一般也仅为0．4-o．5m。上述我国江阴长江大桥主索平衡墩的沉井，也采用了喷射高压空气的减阻技术，此外，还有采用振动法减阻下沉的沉井，上述这些技术措施均获得了良好的效果。可以预料，随着工程应用范围的不断扩大，沉井的设计技术和施工技术必将得到更为迅速的发展。
第四节沉井的分类及用途
沉井的类型较多，其用途也不相同，设计沉井时应根据沉井的用途和具体条件选用合适
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第二章材料
第一节材料选用
1．干式沉井主体结构采用的混凝土强度等级不宜低于C20，受水浸泡的沉井主体结构的混凝土强度等级不低于C25，在严寒和寒冷地区混凝土强度等级不低于C30；水下封底混凝土强度等级不宜低于(220。海水环境和有侵蚀性物质影响环境的沉井，材料选用应符合有关标准的规定。
2．凡有抗渗要求的沉井，壁板和底板混凝土抗渗等级按表2-1—1选用。
3，最冷月平均气温低于—3℃的地区，外露的钢筋混凝土沉井的混凝土应具有良好的抗冻性能，并应按表2-1-2的要求采用。混凝土的抗冻等级应进行试验确定。
4．沉井混凝土满足抗渗要求时，一般可不作外加的抗渗处理；当地下水和井内贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时，按现行的有关规范或进行专门试验确定防腐措施。
5．沉井混凝土碱含量最大限值应符合《混凝土碱含量标准》(CECs53)的规定。当采用碱活性骨料时，混凝土中的最大碱含量为3．Okg／m3，采用非碱活性骨料时，对混凝土中的硷
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含量可不作限制。
6．沉井结构的混凝土根据需要可适当采用外加剂，采用外加剂时，应符合《混凝土外加剂应用技术规范》(GB 500119)的规定。
7．普通钢筋可选用HPB235、HRB335及HRB400、RRIM00等热轧钢筋，对必须控制裂缝宽度的构件宜优先选用带肋钢筋。
第二节材料强度和弹性模量
1．混凝土标准强度、设计强度和弹性模量按表2-2-1-表2-2-3采用。
第三章沉井结构上的作用
第一节作用分类和作用代表值
一、作用分类
沉井结构上的作用可分为永久作用和可变作用两类。永久作用包括结构自重、上部建筑荷重、土的侧向压力、沉井内的静水压力；可变作用包括沉井顶板和平台上的活荷载、地面活荷载、助沉加载、地下水压力(侧压力、浮托力)、顶管的顶力、流水压力、融流冰块压力等。
二、作用代表值
对永久作用，应采用标准值作为代表值；
对可变作用，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。
三、效应组合
当结构承受两种或两种以上可变作用时，承载能力极限状态设计或正常使用极限状态验算按短期效应组合设计，采用组合值为可变作用代表值。可变作用组合值为可变作用的标准值乘以作用组合系数。
当正常使用极限状态验算按长期效应组合设计时，采用准永久值作为可变作用代表值。可变作用准永久值为可变作用的标准值乘以准永久值系数。
第二节永久作用标准值
一、自重标准值选用
结构自重的标准值，可按结构构件的设计尺寸与相应材料的重度计算确定，钢筋混凝土重度一般取25kN／m，，素混凝土重度一般取23kN／m3。上部建筑自重的标准值按实际情况计算。永久设备的自重标准值，可按设备样本提供的数据采用，在构件上的设备转动部分自重及轴流泵的轴向力应乘以动力系数作为标准值，动力系数可取2．o。
二、作用在沉井壁上的侧向主动土压力强度标准值
主动土压力计算公式详见本手册第五章的第三节。
第三节可变作用标准值和准永久值系数
一、地面活荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值
1．地面活荷载呵分为地面堆积荷载和地面车辆荷载；
2．地面堆积荷载作用在沉井壁上的侧压力强度标准值，可将该荷载标准值折算为等效
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的土层厚度进行计算。当无明确要求时，地面堆积荷载标准值一般取10kN／m2；
3．地面车辆荷载作用在沉井壁上的侧压力强度标准值，为该荷载标准值传递到计算深度处的竖向压力标准值乘以计算深度处土层的主动土压力系数进行计算；
4．地面堆积荷载和地面车辆荷载作用在沉井井壁卜的侧压力标准值取二者中的大值，准永久值系数可取o。
二、地下水(包括上层滞水)对沉井作用的标准值和准永久值系数
1．沉井侧壁上的水压力标准值应按静水压力计算；
2，计算地下水压力标准值的没计水位，应按施工阶段和使用阶段当地可能出现的最高和最低水位采用；
3．水压力标准值的相应设计水位，应根据对结构的作用效应确定取最低水位或最高水位。当取最低水位时，相应的准永久值系数应取1．o；当取最高水位时，相应的准永久值系数可取平均水位与最高水位的比值。
三、流水压力标准值
当沉井位于江心时，作用在沉并上的流水压力标准值，应根据设计水位按(3—3—1)式计算确定，流水压力分布如图3—3—1。流水压力的准永久值系数，参照本章第三节第二款确定。
第四章基本设计
第一节沉井设计原则
一、各类沉井结构构件均按承载能力极限状态计算。
二、除刃脚外其他沉井结构构件在使用阶段均应进行正常使用极限状态验算。对轴心受拉或小偏心受拉的构件按短期效应组合进行抗裂度验算，对受弯构件和大偏心受拉构件按长期效应组合进行裂缝宽度验算，对需要控制变形的结构构件按长期效应组合进行变形验算。
三、各种型式的沉井都要进行沉井下沉、下沉稳定性及抗浮稳定性验算，对于埋深不均的顶管井在必要时还要进行沉井结构的倾覆和滑移验算。
不同的稳定特性采用不同的设计系数，验算时，抵抗力应只计入永久作用(可变作用不应计入)，所有组合作用力均采用标准值。沉井设计特征系数见表个1—10
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Qlk—第一个可变荷载的标准值，该荷载的效应yQ，CQlQ1k大于其他任意第／个
可变荷载的效应YOjCjOjk；
Qjk--厂其他第j个可变荷载的标准值；
Cgi、cQl、cQi；——分别为第i个永久荷载、第一个可变荷载、第／个可变荷载的荷载效应系数；
＆e——可变荷载的组合值系数，一般情况下取o．9。
2．永久荷载分项系数，应按表4-2-1采用。
第五章沉井结构设计计算
沉井在下沉时，是一种工具性的围护结构，在终沉封底或填充后又常成为深埋基础或地下构筑物的组成部分。因此，在各个不同阶段，从制作、下沉直到建成投产使用，沉井各部位的传力体系、所承受的外力及作用情况都在不断变化。所以，沉井结构的设计计算应按从施工到使用的各个阶段分别依序进行，以保证沉井结构能满足在施工、运行等各个阶段的强度、刚度和稳定性的要求。
沉井施工阶段的训—算，与所选定的施工方法有关，对于不同的施工方案，它在施工阶段的设计计算内容也不相同。例如，相同的沉井，当采用排水取土下沉时，井壁所受到的水、土压力等外荷载就比采用不排水取土下沉时的情况要大。又如，当沉井采用触变泥浆润滑套助沉时，土壁对沉井的摩阻力将大大减少。
由于沉井在下沉施工阶段是无底无盖的筒状结构，当进行井壁结构计算时，通常在竖向截取单位高度(可选取数个不同深度)的一
段，作为平面框架结构进行计算。如果沉井平面尺寸较大，难以满足强度和刚度要求，而在工艺、构造条件允许时，可加设内部支撑予以分隔，做成纵、横隔墙或撑梁，以及竖向框架等形式。此时，沉井结构先经过平面计算再作竖向计算。
沉井使用阶段的计算，是指构筑物全部建成，沉井已经封底、填充或加盖，做好了内部隔墙及上部结构等，这时候结构传力体系及受力状态相对于施工阶段又有了变化，应再作为整体深基础或地下构筑物进行验算。
沉井各部位的截面及配筋，应综合各阶段最不利的受力状态进行设计。
第一节设计计算的内容和步骤
一般的沉井结构设计计算的内容和步骤如下：
1．根据水文、地质资料及工艺使用要求和施工条件，确定沉井的平面形状、尺寸、埋置(下沉)深度，布置结构体系，选定施工方案。
2，确定截面尺寸
计算外荷载，并绘出水、土压力计算图形。
根据结构布置，估算封底混凝土厚度。
初步确定沉井井壁厚度及其他一些部位构件的截面尺寸。
3．施工阶段强度计算
并壁平面框架内力计算及配筋；
刃脚计算及配筋；
井壁的竖向计算配筋；
竖向框架的内力计算及配筋；
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框架底粱防突沉的强度验算；
计算沉井封底混凝土的厚度；
钢筋混凝土底板的计算及配筋。
4．使用阶段计算
沉井结构各部分的强度计算和抗裂验算；
地基承载力及变形(沉降)计算；
沉井抗浮、抗滑移、抗倾覆稳定验算等。
第二节沉井尺寸设计要点
一、井顶标高
沉井顶面的设计标高，除应符合工艺、使用要求外，由于在终沉后，尚需进行封底及内部充填、安装及上部建筑作业。故用于水中或岸边构筑物的井顶设计标高应高于施工期间最高水位(加浪高)o．5m以上；用于人工筑岛或陆地制作的沉井，宜高于岛面或地面O．~3m以上，以防止地面水流入井内。一般情况下，沉井顶面标高都应高于地面o．3m以上。
二、沉井刃脚踏面标高
在确定沉井刃脚踏面设计标高(即埋置深度)时，应注意以下几点：
1．用于地下或水中的空腹式构筑物，应按使用净空要求确定沉井刃脚踏面设计标高。
2．根据抗冲刷计算，沉井的刃脚应埋置在冲刷线以下足够深度，并且满足抗倾覆、抗滑移等稳定性要求。
3．根据地基承载力及变形(沉降)计算，选择较好的持力层。
4．沉井在终沉时，刃脚踏面标高由于超沉或未到设计位置，按《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》规定的施工允许误差，应在设计时预留。
三、沉井平面尺寸
沉井在平面上的内部净空尺寸除应满足使用要求外，尚应计入沉井下沉的施工允许竖向偏斜和水平位移，而且两项偏差可能同时存在。根据规范规定，沉井四角(圆形沉井为相互垂直两直径与圆周的交点)中任何两角的刃脚底面高差，不得超过该两角间水平距离的
l％，最大不得超过30Omm；如两角间水平距离小于l0m时，其刃脚高差允许为lOOmm。沉井的水平位移，不得超过下沉总深度的1％，但下沉总深度小于lOm时，其水平位移允许为lOOmm。因此，按施工需要扩大沉井的平面尺寸，对于空腹式构筑物，应扩大内部净空尺寸；用于填充实体式基础可扩大外沿预留裙边的尺寸。
浮运沉井沉放时，其沉放至水下基床后，平面位置的偏差更大。
四、沉井井壁厚度和各部位的截面尺寸
沉井井壁厚度及各部位的截面尺寸应满足如下几个方面的基本要求：
下沉要求；
沉井结构在各个阶段的稳定要求(如抗浮、抗滑移、抗倾覆)；
沉井结构在各个阶段的强度及刚度要求；
使用阶段的抗渗要求。
第六章沉井的结构布置及构造
第一节结构布置
一、沉井平面及竖向布置
沉井平面应尽町能对称布置，以利沉井稳定下沉。如果平面上不对称，造成沉井的偏心，令沉井作业困难，向哪边偏心就有可能向哪边倾斜。同样，沉井的竖向布置也应使重心尽可能居中。形状怪异的结构不适宜采用沉井。
二、矩形沉井长宽比
矩形沉井长宽比不宜大于2。当长宽比过大时，需要采取措施，以加强结构刚度。上海某水厂的二级泵房平面尺寸为59mxl6m，深度12m。设计时考虑到长宽比为3．68，2．0，设计要求施工时带一道纵墙和两道横墙’厂沉。施工单位执意不从，最终改成带一道纵墙下沉，取消两道横墙，即该沉井横向只有框架，如图6—1—1和图6-1-2所示。
当沉井下沉到还有3m就达到预定下沉标高时，发生突沉，其中某一只角下沉80cra，沉井的每个横向框架都发生裂缝。这是一例严重的教训，这样的沉井，不加强刚度，就难以抵抗施工因素造成的整体变形。
三、平面分格
不同的沉井，根据不同的使用要求，平面上会有不同的分格。沉井分格因有下沉操作要求，故分格的尺寸有所限制，通常每格的净尺寸不得小于3m。如果沉井作为顶管的工作井，其分格的尺寸尚应满足顶管工作井的要求。分格宽度B=3D+(2．o-2．4m)，D为顶管的外径(m)，分格的长度一般不小于7．5m。
四、刃脚布置
刃脚通常沿沉井外壁布置。当下沉系数太大时，中隔墙或底梁下面也适当布置刃脚以增加下沉阻力；当沉井尺寸比较大，考虑隔墙及底梁底受力要求，中隔墙下也应布置刃脚。某厂水泵房位于长江人海口，该工程由国外设计，地下部分采用沉井法施工。沉井长39．8m、
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宽39．45m、深16．2m，沉井井壁厚1．5-1．7m，井内还设有七道隔墙，总重约17500t，沉井构造如图6-1-3所示。刃脚沿沉井周边布置，中隔墙下无刃脚，施工时用砂包垫平。
该沉井在抽除刃脚下承垫木以后，就发生裂缝39条(其中：贯穿者27条。未贯穿者12条)，裂缝宽度0．2-0．4mm不等，最大达lmm。从裂缝部位来看，全部集中在七道隔墙上，尤其在预留洞口两侧较集中，几乎每个洞口均出现裂缝，但在四周外墙上未发现裂缝。
尺寸这么大的沉井仅在周边设置刃脚是不妥当的，当拆除周边刃脚下的承垫木时，中隔墙承受悬臂力矩和剪力；沉井下沉时，中隔墙的正弯矩电很大。该沉井在抽垫木后及下沉过程中出现许多裂缝，都表明这座沉井刃脚的布置不合理。
第二节刃脚形式和构造
一、刃脚形式
刃脚的形式一般有下列五种(见图6-2-1)。
a型刃脚适用于干封底情况，在无地下水地区可以采用，不适用于软土地区。
b型刃脚是常用的形式，适用带水下沉的沉井。
c型刃脚外壁设台阶，可以减少下沉阻力，适用下沉系数较小而难于下沉的沉井。
第七章沉井施工概要
第一节概要简述
沉井，是深基础和地下工程的一种结构形式，也是常采用的施工方法之一。
沉井是在经过整平或处理的地基上制作的无盖、无底的结构物，采取不同的方式取出井内的土体，主要靠其本身重量克服井壁与土的摩阻力和刃脚下的阻力下沉到设计标高。经封底后形成的地下空间，可作为地下构筑物或作为基础使用。
沉井施工法，不仅适用于软土地基，在硬土、砂、砾石等土层也可应用。由于沉井是一种传统的施工方法，再加j：采用了新的技术，因而应用范围很广。但沉井在密集建筑群、管线复杂及环境保护要求高的地区使用，应采取特殊措施。
一、沉井特点
1．沉井制作场地较为灵活，既可就地制作(包括在江边或江中围堰筑岛制作)，也可在滑道、拼装船上制作，尤其在水域里，沉井这一特点是其他深基础难以取代的。
2．沉井结构刚度大，井壁能承受井外的水土压力，取土时无需像地下连续墙或板桩那样需加设支护。
3．同敞口基坑开挖相比，沉井的挖土量较少，深度越深，其优越性越明显。
4．沉井不仅可以作为临时挡土隔水构筑物，更可作为结构本身或结构基础。其混凝土质量比在泥浆下浇筑的地下连续墙更可靠。
5. 沉井下沉时，对周围土体有扰动，因此，对在井周破坏棱体范围内的构筑物、管线，须采取有效措施，并进行必要的保护和监测。
二、施工工艺
沉井施工工艺包括施工准备、地基处理、井墙制作、沉井下沉、沉井封底五个大部分。沉井施工工艺流程详见图7—1—1。
三、施工要求
(一)沉井制作
1．做地基处理，控制砂垫层质量，使沉井第一次制作时的重量通过承垫木或素混凝土垫层扩散后的荷载小于下卧层地基土的承载力特征值。
2，为防止出现冷缝，应具备足够的混凝土熟料供应能力。
3．当沉井为多次制作多次下沉时，每次接高都须满足沉井的稳定要求；即传送至刃脚下土层的荷载，应小于该层土的极限承载力。必要时须在井周回填砂土或向井内灌水，保持刃脚下土层的稳定性。
(二)沉井下沉
1-采用承垫木法施工时，应按施工组织设计中规定的先后顺序，对称、同步、协调地抽去
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垫木，并在抽出垫木的空穴位置及时填砂。
2．对于高压缩性的软土层，如淤泥质土，要严格控制“锅底O”深度，防止因“锅底”超深而引起沉井突然下沉。
3．按确保沉井稳定的需要掌握临界挖深。对沉井下沉过程中的基底隆起、管涌或承压水引起的不透水层穿破，下沉前要有预计，
下沉时应严格掌握。
4，按勤测勤纠偏的原则进行沉井下沉。在终沉阶段，刃脚的标高差和平面轴线偏差，要始终控制在规范容许的范围内。
(三)沉井封底
1．排水法施工封底(干封底)
(1)沉井达到终沉标高后8小时的累计下沉量≤1cm时，可进行混凝土干封底；
(2)干封底可采用分格浇筑方法，其浇筑顺序及每次浇筑格数，要根据下沉终止时的刃脚高差及井格内涌土情况而定；
(3)封底前应将锅底整平，与封底混凝土接触的刃脚和井壁须凿毛并洗干净；
(4)设置集水井，其四周应设倒滤层，并与排水沟相连；
(5)集水井在混凝土达到设计强度后方可封堵。对采用井点或井管降水措施的沉井，可酌情少设(或不设)集水井，但降水需在底板混凝土达到设计强度后方可停止运转。
2．不排水法施工封底(水下封底)
(1)与水下混凝土接触的刃脚及井壁、隔墙的混凝土面，需由潜水员水下冲洗干净，井清除井格中的泥渣；
(2)浇筑水下混凝土时，需确保连续不断地供应混凝土熟料；
(3)水下混凝土强度满足设计要求后方可抽除井内集水。
第八章沉井下沉过程中经常
发生的问题及处理
第一节沉井井位偏差及纠偏
沉井下沉施工，要不断地纠正偏斜，将沉井沉到设计标高。在下沉过程中，不产生偏差几乎是不可能的，但将偏差控制在规范允许范围之内，甚至更小一些，则是完全可能的。这就要求在下沉施工中，做到勤测勤纠，精心施工。
一、沉井下沉中的测量工作
在沉井第一节外模拆除后，尚未抽除承垫木之前，应在井顶及外壁混凝土表面用油漆标出纵横中线，纵横中线必须正交。
沉井测点应设在沉井四角。如果是圆形沉井，则可设在两互相垂直的直径与井壁的交点处。用油漆在测点垂直线上画出四个相同的标尺，标尺的零点应从刃脚底算起。如果四个零点不在同一平面上时，可以取最低点为零，其余各点的标尺应计人相应的高差。
井壁接高时，沉井接高各节的竖向中轴线，应与第一节的中轴线的延长线重合或平行(当沉井水平截面尺寸有变化时)。标尺则继续向上延伸。
沉井下沉时状态测量，应根据下沉速度决定，每班最少应测一次。如发现倾斜及位移较大时，应及时采取纠偏措施。
测量工作应以仪器观测为主，也可以因地制宜采用其他方法：如观测标杆、带线锤的测量架、水平连通管等。
在不受水流或其他障碍物影响的地方，可按沉井的中轴线方向设置固定标桩，用经纬仪及钢尺直接量测沉井中轴线位置，如图8—1—1所示。
沉井的高程测量，如图8—1—2所示。水准尺(后视尺)设在地面不受沉井下沉影响的地方，或在固定的建筑物上。
测量刃脚标高时，水准仪后视读数为ho，沉井各标尺上的读数为hi，则沉井四角的刃脚标高厅Hi为；
沉井四角刃脚底的标高算出以后，便可计算出四角刃脚底的相对高差。
二、沉井位移与倾斜的计算
沉井刃脚平面位移x按下式计算：
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e——井顶处垂直于沉井中轴线的平面(井顶理论平面)内，两个边缘点的高差；
o——井顶中心的位移量。
c．的正负号如图8—1—3所示，若x<0，则表示井顶和井底的位移方向相反。
三、沉井的允许偏差
沉井下沉完成后的允许偏差详见本手册第九章。
沉井质量验收标准：对于浮运沉井，沉井的平面位置偏差在普通沉井允许误差的基础上，再增加浮运定位误差250n。当沉井标高、位移和倾斜的数值超过允许偏差数值时，应征得设计单位同意后，方可进行沉井封底工作。
第九章沉井质量验收标准
第一节沉井制作允许偏差
沉井制作允许偏差见表9—1—10
沉井设计基本方法 一、预估井壁厚度 井壁厚度除考虑其结构强度、抗渗、刚度和抗浮需要外，尚应根据沉井有足够的自重能顺利下沉的条件确定。 一般根据沉井深度预估井壁厚度，以下值仅供参考： 4~6m，井壁厚度可用300~400mm；6~8m，可用350~450mm；8~10m，可用400~550mm；10m以上宜用500mm以上。 当遇到较好的地质情况（土侧摩阻力较大）时，可适当加大井壁厚度，或采用以下办法： 1、采用外壁设台阶的刃脚，以减小下沉阻力；台阶宽度为100~200mm； 2、若采用第一项未能达到要求，可根据实际情况在外壁设多级台阶； 3、对于薄壁沉井，应采用触变泥浆套及壁外喷射高压空气等措施，以降低沉井下沉时的摩阻力。 当遇到较差的地质情况（土侧摩阻力较小）时，在满足结构强度、抗渗、刚度和抗浮需要时，选择较小厚度的井壁。但大型沉井受力大，井壁厚度一般较厚，此时也可采用内设台阶的方式，使壁厚由下到上逐渐变薄。 二、抗浮验算 沉井抗浮稳定应按沉井封底和使用两阶段，分别根据实际可能出现的最高水位验算（根据规程7.2.3条规定：应将水位控制在沉井起沉标高以下不小于500mm，因此，若非排水下沉，则施工阶段的最高水位可估算为相对标高-0.500）。 进行抗浮验算时，应注意以下几点： 1、使用阶段的抗浮验算应考虑沉井上部建筑的重量，因此对于无上部建筑的沉井，只需对使用阶段进行验算。 2、当封底混凝土与底板有可靠连接时，封底混凝土可作为沉井抗浮重量的一部分，通常的连接方式是使用插筋。 当沉井依靠自重不能获得抗浮稳定时，可采取如下措施： 1、施工阶段不能满足时，可采取井点降水或加载下沉。 2、使用阶段不能满足时，可采用设抗浮板或拉锚等措施。 三、计算下沉 下沉验算时，需注意以下几点： 1、注意沉井井壁摩阻力沿井壁深度方向的分布图形，0~5m为三角形，5m以下为矩形； 2、摩阻力为各层土的单位摩阻力标准值的加权平均值；（采用触变泥浆套时，应用处理后的侧摩阻力计算下沉）
结构设计pkpm软件SATWE计算结果分析 SATWE软件计算结果分析 一、位移比、层间位移比控制 规范条文： 新高规的4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。高规4.6.3条规定，高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层间之比（即最大层间位移角）Δu/h应满足以下要求： 结构休系Δu/h限值 框架 1/550 框架-剪力墙，框架-核心筒 1/800 筒中筒，剪力墙 1/1000 框支层 1/1000 名词释义： （1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。 （2）层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。 其中： 最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。 平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。 最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。 平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。 控制目的: 高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点： 1．保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。 2．保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。 3．控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。 结构位移输出文件（WDISP.OUT） Max-(X)、Max-(Y)----最大X、Y向位移。（mm） Ave-(X)、Ave-(Y)----X、Y平均位移。（mm） Max-Dx ，Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移
粗格栅及污水提升泵房结构计算书
结构计算书 一．设计总信息： 1．本工程地下结构采用钢筋混凝土沉井。 2．结构设计使用年限50年；建筑结构安全等级II级，结构重要性系数1.0。 3．基本风压0.8KN/m2。 4．抗震设防烈度7度；设计基本地震加速度值为0.10g；设计地震分组为第Ⅰ组；场地类别Ⅲ类；建筑抗震设防分类为丙类。 5．地基基础设计等级丙级。 二．主要材料及要求： 1．混凝土: (1)井底混凝土封底采用C20； (2)垫层和填充混凝土为C15; (3)沉井壁板和底板为C30; (4)地下结构混凝土抗渗标号均为P6。 2．钢筋：HPB300级钢，fy=270N/mm2；HRB400级钢，fy=360N/mm2板材：Q235 焊条：HPB300级钢及Q235用E43型；HRB400级钢用E50型。 3．砌体材料：Mu10非承重粘土多孔砖砌体墙，块体自重≤11KN/m3，混合砂浆强度等级为M7.5（地下部分为水泥砂浆）。 三．设计采用主要规范：
1．《泵站设计规范》（GB50265-2010）； 2．《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）； 3．《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）； 4．《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）； 5．《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）； 6．《钢结构设计规范》（GB50017-2003）； 7．《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）； 8．《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS 137:2002）; 9．《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008） 四．结构计算方法及应用软件： 1．沉井特种结构主要采用手算及理正结构工具箱6.5。 五．主要结构计算： （一）沉井： 具体设计及说明见设计图. 1．沉井下沉计算：沉井起沉标高暂按-1.75，沉井地上制作部分按-9.10~0.20，标高均采用相对标高，详参设计图；地质断面参地勘报告 ZK21孔。 沉井自重：G1k= 148.066*25=3701.65 kN （注：CAD建3D模型查体积） 地下水浮托力： F fw,k=0 kN （注：采用排水下沉法施工） 井壁摩擦力:
地下室临时支撑设计计算书计算依据： 1、《钢结构设计规范》GB50017-2003 2、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012 3、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008 一、参数信息 1、基本参数 二、设计简图
碗扣式支撑立面图
支撑平面图
碗扣式支撑受力简图 三、支撑结构验算 支撑类型碗扣式钢管支撑架支架计算依据《建筑施工碗扣式 钢管脚手架安全技 术规范》 JGJ166-2008 永久荷载的分项系数γG 1.2 可变荷载的分项系数γQ 1.4 立杆纵向间距la(mm) 900 立杆横向间距lb(mm) 900 立柱水平杆步距h0(mm) 1500 立柱顶部步距h d(mm) 500 0.2 扫地杆高度h2(mm) 300 立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点 的长度a1(m)： 斜杆或剪刀撑设置每行每列有斜杆支撑钢管类型Φ48×2.7 抗压强度设计值[f](N/mm2) 205 可调托座承载力容许值[N](kN) 30
施工荷载传递； 设梁板下Φ48×2.7mm 钢管@0.9m×0.9m支承上部施工荷载，可得：N=γQ ×N QK ×l a ×l b =1.4×25×0.9×0.9=28.35kN 1、可调托座承载力验算 【N】=30≥N =28.35kN 满足要求！ 2、长细比验算 根据《规范》JGJ166-2008第5.6.3条规定可知； 立杆计算长度：l0＝h0＝1500mm λ=l0/i=1500/16=93.75≤[λ]＝230 满足要求！ 3、立杆稳定性验算 λ=93.75，查《规范》JGJ166-2008附录E表E，取φ=0.641 f＝N/(φA)=28350/(0.641×384)=115.176N/mm2≤[f]＝205N/mm2 满足要求！
圆形单孔沉井基础(北方工业大学北岸沉井) 执行规范: 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010(2015年版)), 本文简称《混凝土规范》 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011), 本文简称《地基规范》 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 50069-2002), 本文简称《给排水结构规范》《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》(CECS 137-2015), 本文简称《沉井结构规程》 钢筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; Q - HRBF400; R - HRBF500 ----------------------------------------------------------------------- 1 基本资料 (1) 几何信息
(2) 土层信息 ak (3) 荷载信息 荷载信息 沉井几何简图
组合系数 (4) 钢筋砼信息 纵筋保护层厚度(mm)：井壁(内35,外35)、底板(上35,下35)、刃脚(内35,外35) 纵筋a s(mm)：井壁顶部45、刃脚底部45 2 计算内容 (1) 下沉验算 (2) 抗浮验算 (3) 地基承载力验算
(4) 刃脚、井壁、底板内力配筋计算 (5) 井壁、底板裂缝抗裂度计算 (6) 水下封底混凝土厚度计算 3 荷载标准值计算 (1) 沉井自重 井壁自重： 底板自重： (2) 内水压力 施工期间(不排水施工): 水位低于刃脚踏面,内水压力为0。 使用期间: 井内水深为0,内水压力为0。 (3) 外土压力 施工期间外土压力： 井壁顶端25.400m ，p ep =0.00kPa =G 11?()--t H 1t 1t 2ab /2()-D t c =???()--?1.000 6.000?1.7000.200?0.8000.500/2()-17.200 1.00025.00=6947.004kN =G 12?t H 2()-D t c =????1.000 6.000()-17.200 1.00025.00=7634.070kN =G 13?t H 3()-D t c =????1.000 6.000()-17.200 1.00025.00=7634.070kN =G 14?t H 4()-D t c =????1.000 6.000()-17.200 1.00025.00=7634.070kN =G 15?t H 5()-D t c =????1.000 4.000()-17.200 1.00025.00=5089.380kN =++++=G 1G 11G 12G 13G 14G 1534938.594kN = G 2( ) +-D/2t t 2 2 t 1c = ???()+-17.200/2 1.0000.2002 1.70025.00=8123.216kN
常用结构软件比较 目前的结构计算程序主要有：PKPM系列（TAT、SATWE）、TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）、BSCW、GSCAD、 SAP系列。其他一些结构计算程序如ETABS等，虽然功能强大，且在国外也相当流行，但国内实际上使用的不多，故不做详细讨论。 一、结构计算程序的分析与比较 1、结构主体计算程序的模型与优缺点 从主体计算程序所采用的模型单元来说 TAT和TBSA属于结构空间分析的第一代程序，其构件均采用空间杆系单元，其中梁、柱均采用简化的空间杆单元，剪力墙则采用空间薄壁杆单元。在形成单刚后再加入刚性楼板的位移协调矩阵，引入了楼板无限刚性假设，大大减少了结构自由度。 SATWE、TBWE和TBSAP 在此基础上加入了墙元，SATWE和TBSAP还加入了楼板分块刚性假设与弹性楼板假设，更能适应复杂的结构。SATWE提供了梁元、等截面圆弧形曲梁单元、柱元、杆元、墙元、弹性楼板单元（包括三角形和矩形薄壳单元、四节点等参薄壳单元）和厚板单元（包括三角形厚板单元和四节点等参厚板单元）。另外，通过与JCCAD的联合，还能实现基础-上部结构的整体协同计算。TBSAP提供的单元除了常用的杆单元、梁柱单元外，还提供了用以计算板的四边形或三角形壳元、墙元、用以计算厚板转换层的八节点四十八自由度三维元、广义单元（包括罚单元与集中单元），以及进行基础计算用的弹性地基梁单元、弹性地基柱单元（桩元）、三角形或四边形弹性地基板单元和地基土元。TBSAP可以对结构进行基础-上部结构-楼板的整体联算。 从计算准确性的角度来说 SAP84是最为精确的，其单元类型非常丰富，而且能够对结构进行静力、动力等多种计算。最为关键的是，使用SAP84时能根据结构的实际情况进行单元划分，其计算模型是最为接近实际结构。 BSCW和GSCAD的情况比较特殊，严格说来这两个程序均是前后处理工具，其开发者并没有进行结构计算程序的开发。但BSCW与其计算程序一起出售，因此有必要提一下。BSCW一直是使用广东省建筑设计研究院的一个框剪结构计算软件，这个程序应属于空间协同分析程序，即结构计算的第二代程序（第一代为平面分析，第二代为空间协同，第三代为空间分析）。GSCAD则可以选择生成SS、TBSA、TAT或是SSW的计算数据。SS和SSW均是广东省建筑设计研究院开发的，其中SS采用空间杆系模型，与TBSA、TAT属于同一类软件；而SSW根据其软件说明来看也具有墙元，但不清楚其墙元的类型，而且此程序目前尚未通过鉴定。 薄壁杆件模型的缺点是： 1、没有考虑剪力墙的剪切变形。 2、变形不协调。
Autodesk Robot 结构设计分析软件 标准入门手册
目录 Autodesk Robot 结构设计分析软件 快速浏览 (1) 软件概述 (3) Robot模块 (3) Robot的页面布局 (5) 软件的基本配置 (6) 首选项 (6) 工程首选项 (7) 导航功能 (8) Robot工作界面的使用方法 (10) 系统菜单 (10) 文件菜单 (11) 编辑菜单 (11) 浏览菜单 (12) 图形菜单 (12) 荷载菜单 (12) 分析菜单 (13)
结果菜单 (13) 设计菜单 (13) 工具菜单 (14) 窗口菜单 (14) 帮助菜单 (14) 布置系统 (15) 输入结构分析数据 (18) 分析结构 (22) 结果预览 (24) 梁的示意图 (24) 面的示意图 (26) 彩图结果 (28) 结构元素的设计 (29) 钢构件和木构件的设计 (29) 钢连接设计 (32) RC设计 (34) 所需钢筋面积（理论值）的计算 (34) 假设钢筋面积的计算 (35) 报告及输出计算书 (37) 快捷键列表 (39) 三维框架结构 (41) 软件配置 (43)
模块定义 (44) 杆的定义（二维框架）……………………………………… 44 约束的定义 (45) 2D椼架的定义 (46) 荷载定义 (47) 特殊荷载工况下荷载的定义 (48) 复制已有框架 (52) 横向梁的定义 (53) 交叉约束的定义 (54) 复制已定义的杆（梁横截面或支撑） (56) 结构分析 (57) 结果预览 (58) 以图形的形式预览梁的结构 (58) 以表格的形式预览杆的结构 (60) 压力分析 (61) 打印前的准备 (64) “捕捉”视图和计算记录的数据 (64) 准备输出的计算书 (65) 打印输出计算报告 (67) RC和钢混合结构 (71) 程序的配置 (73)
沉井结构设计计算 第一章概述 第一节沉井的涵义及应用范围 沉井是一种在地面上制作、通过取除井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构。利用沉井作为挡土的支护结构，可以建造各种类型或各种用途的地下工程构筑物。沉并施工方法是修筑地下构筑物或深基础工程特殊而重要的施工方法，而沉井结构则是与这种施工方法相适应的工程结构。与沉井相类似，沉箱也是通过取除箱内土体使之沉到地下的一种工程结构，所不同的是沉箱在取除箱内土体的过程中，箱内必须保持一定的气压，使箱外的土和水不致渗入箱内，人员可在箱内进行取土作业。沉井则因可在水下取土而无需在井内加压，这是两者主要的区别之处。 沉井的应用范围一般有以下几方面： 一、当构筑物埋置较深，采用沉井方式较经济时； 二、当构筑物埋置很深(如矿山的竖井)时，采用其他施工方式有困难，采用沉井最合适； 三、新建构筑物附近存在已有建筑物，开挖施工可能对已有建筑物产生不利影响，就应考虑使用沉井； 四、江心和岸边的井式构筑物，排水施工有困难时，采用沉井是最佳选择； 五、建筑物的地下室、拱管桥的支墩及大型桥梁的桥墩采用沉井结构都有成功实例。 第二节沉井的特点 沉井作为建造地下工程构筑物或深基础的一种方法，与其他方法相比，具有十分明显的特点。 一、沉井与广泛应用的大开挖方法相比，特点如下： (一)如果大开挖不设支护，则不但土方工程量大，而且往往由于需留出开挖边坡，使场地面积大大增加；沉井的土方工程量则可以限制在沉井的体积范围内，而且因为无需留出边坡，场地面积也可大大减少。 (二)沉井不但可以作为地下结构的外壳部分，而月在挖土下沉的过程中可作开挖支护。与设支护的大开挖方法相比，省去了开挖支护的费用。 (三)在地下水丰富的地区，大开挖方法的降水措施是必不可少的。这一措施需花费大量的人力与物力，而沉井施工方法则因町以采用水下挖十及水下封底等技术而节省了降水或排水的费用。 (四)对于一些深度较大的地下构筑物或深基础，大开挖法往往是不可能的或是费用巨大，此时，沉井的优点则是无法比拟的。深度越大，则沉井的优点就越为突出。 二、沉井与沉箱相比，特点如下： (一)一般情况下，沉箱法所需的专用设备多，而沉井法则因所需的专用设备比较简单而易于满足，所需费用也比沉箱法为小。 (二)沉箱法在作业过程中，箱内人员需在高于大气压力的条件下操作，其操作条件不如沉井法；而如下沉的深度较深，则需进——步增加箱内的气压而使箱内的操作条件大大劣化。所以，沉箱的下沉深度是受到一定程度的限制的，一般不超过35-40in，而沉井的下沉深度则无此限制。 三、沉井法虽然具有一定优点，但在一些情况下，其应用也是受到一定程度的限制的,这表现在： (一)沉井在下沉的过程中，对周围一定范围内的土体将产生扰动，在一些土层中，这种扰动还相当严重，如果周边环境对这种扰动的反应敏感，则还必需采取环境保护措施。 (二)在下沉深度范围内，沉井刃脚下必须无大块孤石、坚硬的土层或其他障碍物，否则沉井的下沉将受到严重的妨碍。一旦遇到上述障碍，无论是排水下沉与不排水下沉，在下沉过程中要处理这些障碍物是非常田难的。对于深度较深的沉井，要完全摸清刃脚下的情况也十分费力。 第三节沉井技术的发展状况 沉井，这一由古老的掘井作业发展而来的技术，由于其在建造地下构筑物或深基础工程中显示的优越性，随着施工技术及施工机具的不断发展而获得越来越广泛的应用。从20世纪50年代借鉴国外的设计理论和经验开始至今，我国建造的沉井不下1000座。其体积从直径2m的集水井到巨大的江阴长江大桥的主索平衡墩(体积达60mx 58mx50m)；沉井形状包括方形、矩形、多边形、圆形和
矩形沉井工程设计实例 某小型雨水沉井,地面标高为-0.5m。对于沉井结构计算及施工计算介绍如下。 一、设计条件 1、工程概况 根据使用要求，本沉井结构尺寸如附图2-1所示。沉井平面为矩形，剖面也为矩形，井顶标高为+0.00m,刃脚踏面标高为-11.0m。制作高度为11.0m，施工时采用两次制作，一次下沉，第一节制作高度为6.0m，井壁厚度为600mm，沉井封底水下混凝土厚度为1.3m。 2、沉井材料 混凝土：采用C25; fc=11.9N/mm2, ft=1. 27N/mm2, 钢筋：d≥10mm,采用热扎钢筋HRB335；fy=300N/mm2, 3、地质资料 根据地质钻探资料分析，本沉井工程范围内的的地层，大致可
分五层，其物理力学性能指标如附表。 土层物理力学指标 二、水、土压力的计算 本沉井采用排水法下沉，对于作用在井壁上的水、土压力，采用重液地压公式计算： p w+E=13h 当h=0m，p w+E=0 h=4.5m, p w+E=13*4.5=58.5kn/m2 h=8.6m, p w+E=13*8.6=111.8kn/m2
h=9.0m, p w+E=13*9.0=117.7kn/m2 h=9.9m, p w+E=13*9.9=128.7kn/m2 h=10.5m, p w+E=13*10.5=136.5kn/m2 根据上述计算，绘制水压力、主动土压力图形，如下图： 三、下沉计算 1、沉井自重 井壁钢筋混凝土容重按25KN/m3计，沉井重量为 G K=（9.0*7.0*11-7.8*5.8*11.0）*25=4884KN 2、摩阻力 井壁侧面的摩阻力分布如图，单位摩阻力，按《上海市地基基础设计规范》规定：f=25-20 KN/m2。 h k= 5*1/2+5.5=8.0m 井壁总摩阻力：
常用结构计算软件与结构概念设计 论文作者：不详 摘要：随着计算机结构分析软件的广泛应用和普及，它使人们摆脱了过去必须进行的大量的手工计算，使人们的工作效率得以大幅度的提高。与此同时，人们对结构计算软件的依赖性也越来越大，有时甚至过分地相信计算软件，而忽略了结构概念设计的重要性。 关键词：常用结构计算软件概念设计 1、结构计算软件的局限性、适用性和近似性。 随着计算机结构分析软件的广泛应用和普及，它使人们摆脱了过去必须进行的大量的手工计算，使人们的工作效率得以大幅度的提高。与此同时，人们对结构计算软件的依赖性也越来越大，有时甚至过分地相信计算软件，而忽略了结构概念设计的重要性。由于种种原因，目前的结构计算软件总是存在着一定的局限性、适用性和近似性，并非万能。如：结构的模型化误差；非结构构件对结构刚度的影响；楼板对结构刚度的影响；温度变化在结构构件中产生的应力；结构的实际阻尼(比)；回填土对地下室约束相对刚度比；地基基础和上部结构的相互作用等等。有些影响因素目前还无法给出准确的模型描述，也只能给出简化的表达或简单的处理，受人为影响较大。加之，建筑体型越来越复杂，这就对结构计算软件提出了更高的要求，而软件本身往往又存在一定的滞后性。正是因为如此，结构工程师应对所用计算软件的基本假定、力学模型及其适用范围有所了解，并应对计算结果进行分析判断确认其正确合理、有效后方可用于工程设 计。 2、现阶段常用的结构分析模型 实际结构是空间的受力体系，但不论是静力分析还是动力分析，往往必须采取一定的简化处理，以建立相应的计算简图或分析模型。目前，常用的结构分析模型可分为两大类：第一类为平面结构空间协同分析模型；另一类为三维空间有限元分析模型。 1) 平面结构空间协同分析模型。将结构划分若干片正交或斜交的平面抗侧力结构，但对任意方向的水平荷载和水平地震作用，所有正交或斜交的抗侧力结构均参与工作，并按空间位移协调条件进行水平力的分配。楼板假定在其自身平面内刚度无限大。这一分析模型目前已经很少采用。其主要适用于平面布置较为规 则的框架结构、框－剪结构、剪力墙结构等。 2) 三维空间有限元分析模型。将建筑结构作为空间体系，梁、柱、支撑均采用空间杆单元，剪力墙单元模型目前国内有薄壁杆件模型、空间膜元模型、板壳单元模型以及墙组元模型。楼板可假定为弹性，也可假定在其自身平面内刚度无限大，还可假定楼板分块无限刚。该模型以节点位移为未知量，由矩阵位移法形 成线性方程组求解。 3、常用结构计算软件 多、高层结构的基本受力构件有柱、梁、支撑、剪力墙和楼板。柱、梁及支撑均为一维构件，可用空间杆单元来模拟其受力状态。空间杆单元的每个端点有6个自由度，即3个平动自由度和3个转角自由度。对一维构件，各种有限元分析软件对这类构件的模型化假定差异不大。剪力墙和普通楼板均为二维构件，这两种构件的模型化假定是关键，它直接决定了多、高层结构分析模型的科学性，同时也决定了软件分析结果的精度和可信度。目前国内外流行的几个结构计 算软件对剪力墙和楼板的模型化假定差异较大。现进行分述。 3.1 TAT结构计算软件 TAT是由中国建筑科学研究院开发的建筑结构专用软件，采用菜单操作，图形化输入几何数据和荷载数据。程序对剪力墙采用开口薄壁杆件模型，并假定楼板在平面内刚度无限大，平面外刚度为零。这使得结构的自由度大为减少，计算分析得到一定程度的简化，从而大大提高了计算效率。薄壁杆件模型采用开口薄壁杆件理论，将整个平面联肢墙或整个空间剪力墙模拟为开口薄壁杆件，每个杆件有两个端点，每个端点有7个自由度，前6个自由度的含义与空间杆单元相同，第7个自由度是用来描述薄壁杆件截面翘曲的。开口薄壁杆件模型的基本假定为： 1) 在线弹性条件下，杆件截面外形轮廓线在其自身平面内保持不变，在平面外可以翘曲，同时忽略其剪切变形的影响。这一假定实际上增大了结构的刚度，薄 壁杆件单元及其墙肢越多，则结构刚度增大的程度越高。 2) 将同一层彼此相连的剪力墙墙肢作为一个薄壁杆件单元，将上下层剪力墙洞口之间的部分作为连梁单元。这一假定将实际结构中连梁对墙肢的线约束简化为
污水处理厂沉井结构设计 在对污水处理厂进行建设期间，如果应用到深基坑支护技术，那么会花费较多的费用，但结合相关数据调查可以看到，当污水处理厂使用沉井结构时，不会花费很多的资金，继而获得可观的经济效益。所以，文章针对污水处理厂沉井结构设计进行探讨具有一定的现实意义。 一、污水处理厂构筑物应用沉井结构设计的条件 结合相关资料可以发现，以往都是采取以下地基处理方法来建设污水处理厂的：一是陈井施工法;二是敞口开挖法等。但是倘若当该厂的建筑物碰到如下现象时，以往的地基处理方法根本无法适用，那么这个时候就要以沉井施工法为主。第一种情况是当土壤的含水量相对较高的时候，这个时候埋设深度就会受到很大的影响，要想更好地解决这个问题就需要以沉井施工法为主来进行施工处理。第二种情况是当污水处理厂建设的位置是土质强度相对较弱而且地下水位也非常高的情况下，这个时候也是要以沉井施工法为主。第三种情况就是当土壤渗透系数较高且排水量较大时，那么此时就可以将沉井施工法当作主要地基处理方式。第四种情况就是在水流比较密集的地方，也要尽可能以沉井施工法为主。第五种情况就是在建设场地附近存在大量的建筑物，这时也要选择沉井施工法。 针对沉井施工法而言，其实际上是一种在地面就能够制作，再通过将土体提取出来的手段，令其井体结构通过沉井作为相应的支护结构，就能够建设出各种各样的构筑物。不仅如此，该施工法无论是应用在构筑物中还是应用在深基础工程当中均发挥出了不容小觑的作用，而沉井结构就是与该施工技术最匹配的工程结构。从客观的立场出发，使用次数比较频繁的沉井方式有很多，如吸水井、双层沉淀池等。在使用该施工方式开展施工的前期阶段，应当对沉井的施工特征以及地质条件做好相应的勘察工作，只有经过深度剖析才能确保沉井施工的正常开展，确保建设完毕之后的污水处理厂的构筑物安全可靠。总而言之，只有熟练掌握污水处理厂构筑物应用沉井结构设计的条件，才能从根本上促进设计水平的全面提升。 二、给排水构筑物沉井结构设计的一般步骤和内容 首先，应当在全面了解当地水文条地质情况、施工条件等相关内容的基础上，对沉井的平面形状、埋置深度等参数加以明确，同时还要将目光放在沉井结构体系的设计上面，并在此基础上设计各种适合此种情况的施工方案，以便可以从中选择出最佳的施工方案。其次，对截面尺寸加以明确。相关人员应当对外荷载做好相应的计算工作，并及时绘制出与之相匹配的图形。结合结构布置状况，对封底混凝土厚度进行详细计算。与此同时，还要对以下两点加以明确：一是沉井井壁厚度;二是其他一些部位构件的截面尺寸。再次，对施工阶段做好强度计算工作。通常情况下，相关人员应当从以下方面入手：一是井壁平面框架内力计算及配筋;二是井壁的竖向计算配筋;三是刃脚计算及配筋;四是框架底梁防突沉的强度验算;五是钢筋混凝土底板的计算及配筋等。最后，对实际应用阶段做好相应的计算工作。一般而言，可以从以下方面入手：一是沉井结构各部分的强度计算和抗裂验算;二是沉井抗浮、抗滑移、抗倾覆稳定验算;三是地基承载力和变形计算等。 三、污水处理厂沉井结构设计要点 基于复杂环境之下，沉井结构设计在市政工程当中得到了普遍的认可与推崇，如果想要提高污水处理厂沉井结构设计水平，那么就要熟练掌握其设计要点，具体内容如图1所示。
数据结构课程设计报告 实验一：计算器 设计要求 1、问题描述：设计一个计算器，可以实现计算器的简单运算，输出并检验结果的正确性，以及检验运算表达式的正确性。 2、输入：不含变量的数学表达式的中缀形式，可以接受的操作符包括+、-、*、/、%、(、)。 具体事例如下： 3、输出：如果表达式正确，则输出表达式的正确结果；如果表达式非法，则输出错误信息。 具体事例如下： 知识点：堆栈、队列 实际输入输出情况： 正确的表达式
对负数的处理 表达式括号不匹配 表达式出现非法字符 表达式中操作符位置错误 求余操作符左右出现非整数 其他输入错误 数据结构与算法描述 解决问题的整体思路： 将用户输入的中缀表达式转换成后缀表达式，再利用转换后的后缀表达式进行计算得出结果。 解决本问题所需要的数据结构与算法： 用到的数据结构是堆栈。主要算法描述如下： A．将中缀表达式转换为后缀表达式： 1. 将中缀表达式从头逐个字符扫描，在此过程中，遇到的字符有以下几种情况： 1）数字 2）小数点 3）合法操作符+ - * / %
4）左括号 5）右括号 6）非法字符 2. 首先为操作符初始化一个map 基础工程课程设计 计算书 沉井基础计算书 一、方案比选 此次所做的是桥梁的桥墩，上部荷载较大，基础埋深比较大，采用沉井基础 不仅使桥墩的整体性好，而且相对于其他的深基础也更经济，故经过比选后决定 采用沉井基础。 二、持力层选择 1、根据工程地质资料选择持力层； 由设计资料可知，沉井高度m H 5.10=，又沉井高出地面m 5.0，所以沉井埋深 m h 0.10=。根据工程地质资料持力层为灰色粘土层，沉井刃脚根部深入灰色粘 土层m 5.55.15.25.010=---。 2、确定沉井基础的尺寸和埋深； R350 沉井平面布置图 R300 沉井高度m H 5.10=，又沉井高出地面m 5.0，所以沉井埋深m h 0.10=。沉井内径 m d 0.6=。底节沉井高度m H 756.11=，外径m D 6.6=，壁厚mm t 5002=，刃脚踏面宽度mm a 150=； 三、荷载计算 1. 上部结构荷载 活载及墩身自重产生的竖向力kN N 15000=，对沉井底面形心轴的力臂为0.5m ； 水平力为kN H 585=，对沉井底面形心轴的力臂为18.5m 。 2. 沉井自重(伸入井壁的部分在计算井壁的自重时计算)： 顶盖重1G kN G 86.7062514 614.32514d 2 21=???=???=π 封底混凝土重2G ： KN d G 89.204925)4.05.2(4 2 2=?+??=π 井孔填粘土3G ： KN d G 99.335818)4.05.215.10(4 2 3=?---??=π 刃脚与井壁重：KN d D d D G 19.174625)756.15.10()(425756.1)(422 22214=?-?-+??-=π π 枯水位时沉井受的浮力: KN g D D G 74.2127)756.15.45.10(4756.142215=???? ????--??+??=ρππ 则沉井自重 93.786119.174699.335889.204986.7064321=+++=+++=G G G G G 四、沉井基础承载力计算 根据上部结构荷载及地基条件，进行基底应力验算、横向抗力验算。 1，基底应力验算 沉井自最高水位至井底的埋置深度为： m h 5.95.010=-= 基础宽度： m d 0.7= 底面积： 22048.385.31416.3m A =?= 井底截面抵抗拒： 常用结构软件比较 摘要：本人在设计院工作，有机会接触多个结构计算软件，加上自己也喜欢研究软件，故对各种软件的优缺点有一定的了解。现在根据自己的使用体会，从设计人员的角度对各个软件作一个评价，请各位同行指正。本文仅限于混凝土结构计算程序。 关键词：结构软件结构设计 目前的结构计算程序主要有：PKPM系列（TAT、SATWE）、TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）、BSCW、GSCAD、SAP系列。其他一些结构计算程序如ETABS等，虽然功能强大，且在国外也相当流行，但国内实际上使用的不多，故不做详细讨论。 一、结构计算程序的分析与比较 1、结构主体计算程序的模型与优缺点 从主体计算程序所采用的模型单元来说 TAT和TBSA属于结构空间分析的第一代程序，其构件均采用空间杆系单元，其中梁、柱均采用简化的空间杆单元，剪力墙则采用空间薄壁杆单元。在形成单刚后再加入刚性楼板的位移协调矩阵，引入了楼板无限刚性假设，大大减少了结构自由度。SATWE、TBWE 和TBSAP在此基础上加入了墙元，SATWE和TBSAP还加入了楼板分块刚性假设与弹性楼板假设，更能适应复杂的结构。SATWE提供了梁元、等截面圆弧形曲梁单元、柱元、杆元、墙元、弹性楼板单元（包括三角形和矩形薄壳单元、四节点等参薄壳单元）和厚板单元（包括三角形厚板单元和四节点等参厚板单元）。另外，通过与JCCAD的联合，还能实现基础-上部结构的整体协同计算。TBSAP提供的单元除了常用的杆单元、梁柱单元外，还提供了用以计算板的四边形或三角形壳元、墙元、用以计算厚板转换层的八节点四十八自由度三维元、广义单元（包括罚单元与集中单元），以及进行基础计算用的弹性地基梁单元、弹性地基柱单元（桩元）、三角形或四边形弹性地基板单元和地基土元。TBSAP可以对结构进行基础-上部结构-楼板的整体联算。 从计算准确性的角度来说 SAP84是最为精确的，其单元类型非常丰富，而且能够对结构进行静力、动力等多种计算。最为关键的是，使用SAP84时能根据结构的实际情况进行单元划分，其计算模型是最为接近实际结构。BSCW和GSCAD的情况比较特殊，严格说来这两个程序均是前后处 1.简述几种大临结构的设计计算1.1简述几种大临结构的设计计算 1.2大临结构设计计算思路 (1)定初步方案： ?定布置形式 ?定尺寸 ?定材料 ?定截面等 (2)分析计算： ?传力路径 ?概念性分析判断 ?简化成计算简图 ?手算 ?电算 (3)优化方案： ?整体布置是否需要优化 ?细节处理是否合理 ?材料性能是否充分利用 目的： 1.3支架设计计算概述 (1)支架的设计计算的一般过程：?1.对上部结构进行分析 ?2.纵向布置 ?3.横向布置 ?4.支架地基基础布置 ?5.初步选择钢材型号及材料 ?6.手算初步方案是否合理 ?7.电算各构件受力情况 ?8.不断优化确定方案 (2)支架设计荷载 ?钢筋砼自重取25-26kn/m3，竹胶板取1.0kpa，钢模取2kpa，施工活载取 2.5kpa，振捣砼产生的荷载取2kpa. (3)荷载组合分项系数 ?永久荷载取1.2，活荷载取1.4. (4)材料强度 ?依据《混凝土结构设计规范》和《钢结构设计规范》相关规定取值 (5)支架各构件允许长细比 ?主要受压构件取150，次要受压构件取200. (6)支架各构件最大变形限值 ?支架受载后挠曲的杆件，其弹性挠度为相应结构计算跨度的1/400 1.4挂篮计算概述 (1)挂篮主要组成构件 ?主桁架：主要受力结构，由桁架片构成两组，可用贝雷钢架、万能杆件或大型型钢等拼成?悬吊系统：将荷载从底模传到主桁上，常采用钻有销孔的钢带或精轧螺纹钢。 ?锚固系统与平衡重：防止挂篮行走和浇筑砼时倾覆失稳，稳定性系数不小于2。 ?行走系统 ?工作平台 ?底模架 (2)挂篮的设计要求 ?挂篮长度和横截面：长度应按悬臂浇筑最大的分段长度决定。横截面布置由桥梁宽度和截面形式决定。 ?挂篮要满足强度、刚度、稳定性的要求。 ?挂篮与悬浇梁段砼的重量比<0.5，挂篮的最大变形<20mm(一般轻型挂篮比较难做到)。()(3)计算围堰时一般需要考虑的荷载 ?水土压力：砂土地基采用水土分算，粘土或粉土地基采用水土合算。 ?水流力、波浪力 ?其他作用力：施工车辆荷载、基坑周边的超载、风荷载等 1.5围堰计算概述 2.简介midas有限元程序 2.1Midas/Civil软件介绍 2.3Midas/Civil帮助文件 Midas系列软件是以有限元为理论基础开发的分析和设计软件。是韩国浦项集团研发的。Midas系列软件包含建筑（Gen），桥梁（Civil），岩土隧道（GTS），机械（MEC），基础（SDS），有限元网格划分（FX+）等多种软件 Midas/Civil是关于土木结构分析系统。其主要特点为： 提供菜单交互式、表格输入、导入CAD等建模功能。 提供刚构桥、板桥、箱梁桥、悬索桥、斜拉桥等桥型的建模助手。 提供中国、美国等国家材料/截面数据库，砼收缩徐变规范和移动荷载规范。提供杆、板、实体等单元的多种有限元模型。 提供静力分析、动力分析、屈曲分析等功能。 可根据设计规范自动生成荷载组合，也可自行添加和修改荷载组合。 可输出各种反力、位移、内力和应力的图形、表格和文本。 可在进行结构分析后对多种形式的梁、柱截面进行设计和验算。 2.2Midas/Civil菜单详解 6-2-12 沉井施工 沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺。施工时先在地面或基坑内制作开口的钢筋混凝土井身，待其达到规定强度后，在井身内部分层挖土运出，随着挖土和土面的降低，沉井井身藉其自重或在其他措施协助下克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力，不断下沉，直至设计标高就位，然后进行封底。 沉井施工工艺的优点是：可在场地狭窄情况下施工较深（可达50余米）的地下工程，且对周围环境影响较小；可在地质、水文条件复杂地区施工；施工不需复杂的机具设备；与大开挖相比，可减少挖、运和回填的土方量。其缺点是施工工序较多；技术要求高、质量控制难。 沉井工艺一般适用于工业建筑的深坑（料坑、铁皮坑、翻车机室等）、设备基础、水泵房、桥墩、顶管的工作井、深地下室、取水口等工程施工。 6-2-12-1 沉井类型 沉井类型很多，按材料分，有混凝土、钢筋混凝土、砖石等，但应用最多的还是钢筋混凝土沉井。按平面形状分，有圆形、方形、矩形、多边形、多孔形等，主要取决于其用途。由于圆形沉井受力性能好、易于控制下沉，应用最多。沉井的剖面，有圆筒形、锥形、阶梯形等。为减少下沉摩阻力，井壁在刃脚外缘处常缩进20~30mm，呈圆柱带台阶形，井壁表面呈1/1000的坡度。 图6-202 沉井平面及剖面形式 （a）平面形式；（b）竖剖面形式 1-圆形；2-方形；3-矩形；4-多边形；5-多孔形； 6-圆柱形；7-圆柱带台阶形；8-圆锥形；9-阶梯形 6-2-12-2 沉井制作与下沉 1．施工准备工作 沉井施工前的准备工作，除去常规的场地平整；修建临时设施；水、电、风等动力供应外，着重作好下述工作： （1）地质勘察 在沉井施工处需进行钻探，钻孔设在井外，距外井壁距离宜大于2m，需有一定数量和深度的钻孔，以提供土层变化、地下水位、地下障碍物及有无承压水等情况，对各土层要提供详细的物理力学指标，为制订施工方案提供技术依据。 （2）编制施工方案 施工方案是指导沉井施工的核心技术文件，要根据沉井结构特点、地质水文条件、已有的施工设备和过去的施工经验，经过详细的技术、经济比较，编制出技术上先进、经济上合理的切实可行的施工方案。在方案中要重点解决沉井制作、下沉、封底等技术措施及保证质量的技术措施，对可能遇到的间题和解决措施要做到心中有数。 （3）布设测量控制网 事先要设置测量控制网和水准基点，用于定位放线、沉井制作和下沉的依据。如附近存在建（构）筑物等，要设沉降观测点，以便施工沉井时定期进行沉降观测。 2．沉井制作 沉井的施工程序为： 平整场地→测量放线→开挖基坑→铺砂垫层和垫木或砌刃脚砖座→沉井浇筑→布设降水井点或挖排水沟、集水井→抽出垫木→沉井下沉封底→浇筑底板混凝土→施工内隔墙、梁、板、顶板及辅助设施。 （1）刃脚支设 沉井下部为刃脚，其支设方式取决于沉井重量、施工荷载和地基承载力。常用的方法有垫架法、砖砌垫座和土模。 在软弱地基上浇筑较重的沉井，常用垫架法（图6-203a）。垫架的作用是将 X X X 污水泵站工程结构计算书 审核： 校对： 计算： 日期：2011年7月 X X X市城乡规划设计院 结构计算书 一．设计总信息： 1．本工程上部结构采用现浇钢筋混凝土框架，框架抗震等级：四级。地下结构采用钢筋混凝土沉井。 2．结构设计使用年限50年；建筑结构安全等级II级，结构重要性系数1.0。 3．基本风压0.4KN/m2,基本雪压0.65KN/m2。 4．抗震设防烈度6度；设计基本地震加速度值为0.05g；设计地震分组为第Ⅰ组；场地类别Ⅲ类；建筑抗震设防分类为丙类。 5．地基基础设计等级丙级。 二．主要材料及要求： 1．混凝土: (1) 水下混凝土封底采用C20； (2)垫层和填充混凝土为C15; (3)沉井壁板和底梁为C30，其余为C25; (4)地下结构混凝土抗渗标号均为S6。 2．钢筋：HPB235级钢，fy=210N/mm2；HRB335级钢，fy=300N/mm2板材：Q235 焊条：HPB235级钢及Q235用E43型；HRB335级钢用E50型。 3．砌体材料：Mu10非承重粘土多孔砖砌体墙，块体自重≤11KN/m3，混合砂浆强度等级为M7.5（地下部分为水泥砂浆）。 三．设计采用主要规范： 1．《泵站设计规范》（GB/T50265-97）； 2．《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）； 3．《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）； 4．《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）； 5．《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）； 6．《钢结构设计规范》（GB50017-2003）； 7．《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）；沉井课程设计计算书
设计院常用结构计算软件比较
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沉井施工规程a
沉井-全套手算结构计算书
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