地下建筑结构

地下建筑结构

1地下建筑结构的设计原则:安全适用、技术先进、经济合理。

2 确定地下建筑结构形式的因素:

1)控制因素——受力条件:在一定地质条件下的围岩压力、水土压

力和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的结构形式。

2)制约因素——使用要求:地下建筑物必须考虑使用要求。

3)重要因素——施工方案:在地质条件和使用条件相同情况下,施

工方法不同其采取的结构形式也不同。

3 围岩压力:是指位于地下结构周围岩土体发生变形或破坏,作用

在衬砌结构或支撑结构上的压力。是作用在地下结构的主要荷载。

4 围岩压力的影响因素

①围岩的结构;②围岩的强度;③地下水的作用;④洞室的尺寸与形状;

⑤支护的类型和刚度;⑥施工方法;⑦洞室的埋置深度;⑧支护时间;

⑨其他因素

5 地下结构与地面结构区别:

(1)地下结构存在地层弹性抗力,其变形受到地层的约束;而地面结

构的变形不受介质约束;

(2)地下结构存在地层弹性抗力,结构的受力条件得以改善,其承载力有所增加4、初始地应力由自重应力和构造应力两部分组成。

6 当地下结构产生压向地层的变形,由于结构与岩土体紧密接触,则岩土体将制止结构的变形,从而产生了对结构的反作用力,即弹性抗力。

7 弹性地基梁:是指搁置在具有一定弹性地基上,各点与地基紧密相贴的梁。

8 弹性地基梁与普通梁的两大区别:

(1)超静定次数是无限还是有限

普通梁只在有限个支座处与基础相连,梁所受的支座反力是有限个未知力,因此,普通梁是静定的或有限次超静定的结构。

弹性地基梁与地基连续接触,梁所受的反力是连续分布的,具有无穷多个支点和无穷多个未知反力,因此,弹性地基梁是无穷多次超静定结构。

(2)地基的变形是考虑还是略去

普通梁的支座通常看作刚性支座,即略去地基的变形,只考虑梁的变形。

弹性地基梁则必须同时考虑地基的变形;梁与地基是共同变形的;一方面梁给地基以压力,使地基沉陷,反过来,地基给梁以相反的压力,限制梁的位移。

9新奥法:是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段,通过监测控制围岩的变形,便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。

10 在隧道拱顶,其变形背向围岩,不受围岩的约束而自由地变形,这个区域称为“脱离区”。

11 在隧道的两侧及底部,结构产生朝向围岩的变形,受到围岩的约束作用,因而围岩对隧道衬砌结构产生了约束反力(弹性抗力),这个区域称为“抗力区”。

12 新奥法施工应遵循的基本技术原则:

地下结构施工必须遵循的基本技术原则是:

(1) 因为围岩是地下结构的主要承载单元,所以要在施工中充分保护和爱护围岩;

(2) 为了充分发挥围岩的结构作用,应容许围岩有可控制的变形;

(3) 变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的;

(4) 在施工中,必须进行实地量测监控,及时提出可靠的、足够数量的量测信息,以指导施工和设计;

(5) 在选择支护手段时,一般应选择能大面积的、牢固的与围岩紧密接触的、能及时施设和应变能力强的支护手段;

(6) 要特别注意,地下结构施工过程是围岩力学状态不断变化的过程;

(7) 在任何情况下,使地下结构断面能在较短时间内闭合是极为重要的;

(8) 在地下结构施工过程中,必须建立设计—施工检验—地质预测—量测反馈—修正设计的一体化。

12 半衬砌结构:在坚硬岩层中,若侧壁无坍塌危险,仅顶部岩石可能有局部滑落时,可仅施作顶部衬砌,不作边墙,只喷一层不小于20mm 厚的水泥砂浆护面,即半衬砌结构。

厚拱薄墙衬砌结构:在中硬岩层中,拱顶所受的力可通过拱脚大部分传给岩体,充分利用岩石的强度,使边墙所受的力大为减少,从而减少边墙的厚度,形成厚拱薄墙结构。

直墙拱形衬砌结构:在一般或较差岩层中的隧道结构,通常是拱顶与边墙浇在一起,形成一个整体结构,即直墙拱形衬砌结构,广泛应用的隧道结构形式。

曲墙衬砌结构:在很差的岩层中,岩体松散破碎且易于坍塌,衬砌结构一般由拱圈、曲线形侧墙和仰拱底板组成,形成曲墙衬砌结构。

复合衬砌结构:复合支护结构一般认为围岩具有自支承能力,支护的作用首先是加固和稳定围岩,使围岩的自承能力可充分发挥,从而可允许围岩发生一定的变形和由此减薄支护结构的厚度

13 连拱隧道:是洞体衬砌结构相连的一种特殊双洞结构形式,即连拱隧道的侧墙相连。

14隧道内轮廓线是决定衬砌断面大小最基本的要素,要考虑如下因素:

①结构受力和行车界限;

②从经济上、美学上加以比较,以求得合理的断面形式;

③行车道宽、两侧路缘带宽、中隔墙宽、建筑界限高度因素;

④洞内排水、通风、照明、消防、营运管理等附属设施所需空间;

⑤围岩压力影响、施工方法等必要的富余量。

15 连拱隧道的中墙和二次衬砌的连接形式主要可分为以下四种形式:

①上部支撑形式:将中墙作为双洞结构的共同部分,二次衬砌的拱

脚支撑在中墙的上部,中墙设计得相对较厚;

②贴壁式支撑形式:将双洞按两个独立的洞来考虑,中墙相对独立

于左右洞的结构,成为双洞间的充填结构。在中墙先行施工结束后,二

次衬砌的施筑和单洞的方法相同;

③下部支撑形式:介于上部支撑和贴壁式支撑之间,二次衬砌的支

撑点转移到中墙的基础上;

④混合式支撑形式:将中墙设计成非对称形式,是①和②形式的混

合使用。

16 浅埋式结构:是指其覆盖土层较薄,不能满足压力拱成拱条件[H

土<(2~2.5)h1,h1为压力拱高]或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸

的地下结构。

17 浅埋式结构形式可分为以下三种:(1)直墙拱形结构;(2)矩形框

架结构;(3)梁板式结构。

18 一般浅埋式结构,常采用明挖法施工,比较经济;但在地面环境

条件要求苛刻的地段,也可采用管幕法、箱涵顶进法等暗挖法施工。

19 变形缝分为两种:一种是防止由于温度变化或混凝土收缩而引

起结构破坏所设置的缝,称为伸缩缝;另一种是防止由于不同的结构类

型(或结构相邻部分具有不同荷载)或不同地基承载力而引起结构不均

匀沉陷所设置的缝,称为沉降缝。

20 附建式地下结构:是指根据一定的防护要求修建的附属于较坚

固的建筑物的地下室,又称“防空地下室”或“附建式人防工事”。

21 结合基本建设修建防空地下室与修建单建式工事相比,有以下

优越性:

1)节省建设用地和投资;

2)便于平战结合,人员和设备容易在战时迅速转入地下;

3)增强上层建筑的抗地震能力;

4)上部建筑对战时核爆炸冲击波、光辐射、早期核辐射以及炮(炸)弹有一定的防护作用;附建式防空地下室的造价比单建式防空地下室低;