地下建筑结构
地下建筑结构(复习总结)
8 沉井与沉箱结构
三、沉井验算（课本193）：
1、下沉系数验算
2、抗浮系数验算（课本179页例题）
3、刃脚验算：刃脚向外挠曲验算、刃脚向内挠曲验算 （课本182页例题）
4、沉井在竖直平面内受弯计算－－抽成垫木计算（井壁 水平钢筋）：矩形（两点定位垫木和三点验算），圆形沉井 （四个支撑点和八个支撑点的验算）。
河北工业大学土木工程学院
9 地下连续墙结构
三、地连墙的计算方法（课本207表9-1）：
（一）较古典的计算方法： 假设条件：土压力已知，不考虑墙体和支撑变形。 方法：假想梁法、1/2分割法、泰沙基法 （二）横撑轴向力、墙体弯矩不变： 假设条件：土压力已知，考虑墙体变形，不考虑支撑变形。 方法：山肩帮男法、弹性法等 （三）横撑轴向力、墙体弯矩可变： 假设条件：土压力已知，考虑墙体、支撑变形。 方法：日本弹塑性法、有限元法 （四）共同变形理论： 假设条件：土压力随墙体变位而变化，考虑墙体、支撑变形 方法：森重龙马法、有限元法
一、定义：采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备， 以顶管工作井作承压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐 根顶入土层直至达到目的地的一种修建隧道和地下管道的施 工方法。
二、顶管的分类（见课本340例题） 二、顶管的最大顶力计算（见课本245例题）
河北工业大学土木工程学院
一、附建式地下结构定义：
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，与独立修 建的地下人防工事（单建式）相对应，又称为 “防空地下室” 或 “附建式 人防工事”。
二、人防工程分类：
—— 按构筑类型划分
明
单建掘开式
挖
主体的上部无永久性地面建筑
工
《地下建筑结构》课件
地下水库的工程实例
总结词
地质条件复杂、防渗性能要求高、环境保护 意识强
详细描述
地下水库通常位于地质条件复杂的地区，结 构设计需充分考虑地质勘察和地基处理。由 于水库蓄水后对防渗性能要求极高，结构设 计需采用可靠的防渗措施。此外，地下水库 的建设应充分考虑环境保护，避免对周边生
在地下建筑结构设计中，应注重环保和节 能，采用绿色建材和节能技术，降低能耗 和环境负荷。
地下建筑结构形式与选型
结构形式
根据地下建筑的使用功能、地质 条件和施工方法等因素，选择合 适的结构形式，如框架结构、拱 形结构、板墙结构等。
结构材料
根据地下建筑的结构形式和使用 环境，选择合适的建筑材料，如 混凝土、钢材等，并考虑材料的 强度、耐久性和经济性等因素。
地铁车站通常位于城市中心区域，地质条 件复杂，需要充分考虑地质勘察和地基处 理。同时，地铁车站作为公共交通枢纽， 对安全性要求极高，结构设计需满足抗震 、抗爆等要求。此外，地铁车站通常为大 跨度结构，以满足大量人流的集散需求。
大型商业综合体的地下结构设计实例
总结词
多功能性、人流量大、空间需求多样
详细描述
地下建筑的类型与用途
总结词
地下建筑的类型多样，包括地下交通设施、地下公共设施、地下居住设施等，用途广泛。
详细描述
地下建筑的类型非常多样，常见的有地铁、隧道、地下室等。这些不同类型的地下建筑用途广泛，例如地铁用于 城市交通，地下室可用于储藏或居住，隧道可用于交通或输水等。此外，还有一些特殊的地下建筑结构，如地下 核电站、地下水库等。
地下建筑结构考试要点
1.地下建筑是修建在地层中的建筑物，分为两类：一类是修筑在土层中的地下建筑结构，另一类是修建在岩层中的地下结构物。
2.衬砌结构主要起承重和维护两方面作用。
3.荷载种类：静荷载动荷载活荷载其他荷载4.围岩压力：指位于地下结构周围形成或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力，可分为围岩垂直压力围岩水平压力围岩底部压力。
影响因素：主要与岩体结构岩石强度地下水作用洞室的尺寸和形状支护类型和刚度施工方法洞室的埋置深度和时间。
5.初始地应力场包括自重应力场和构造应力场。
6.弹性抗力：在拱顶，其变形背向地层，在此区域内岩土体对结构不产生约束作用，所以称为“脱离区”，而在靠近边拱脚和边墙部位结构产生压向地层的变形，由于结构与岩土体紧密接触，则岩土体制止结构变形，从而产生对结构的反作用力，这个作用力称为弹性抗力。
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区别：1普通梁只在有限个支座处与地基相连，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结构 2普通梁的支座通常看作刚性支座，即略去地基变形，只考虑梁的变形，弹性梁必须同时考虑地基的变形。
9.α是与梁和地基的弹性性质相关的一个综合参数，反应了地基梁与地基的相对刚度，对地基梁的受力特性和变形有重要影响，通常把α称为弹性特性系数，α又称为换算长度。
10.弹性地基梁的分类：断梁1＜λ＜2.75 长梁λ≥2.75 刚性梁λ≤1 11.按照多年的地下结构设计的实践,我国采用的设计方法可以分为四种模型1荷载结构模型2地层结构模型3经验类比模型4收敛限制模型12.荷载结构法:认为地层结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载,衬砌在荷载的作用下产生的内力和变形,与其相应的设计方法称为荷载结构法13.地下结构的不确定因素1地层介质特性参数的不确定性2岩土体分类的不确定性3分析模型的不确定性4荷载和抗力的不确定性5地下结构的不确定因素6自然条件的不确定性 14 地下建筑结构可靠性分析特点:1周围岩土介质特性的变异性2地下建筑结构规模和尺寸的影响3极限状态及失效模式的含义不同4 极限状态方程呈非线性特性5土性指标的相关性6概率与数理统计的理论与方法应用14.浅埋式结构是指其覆盖土层浇薄,不满足压力拱的成拱条件或者是软土地层中覆盖厚度小于结构尺寸的结构,分类:直墙拱形结构矩形框架和梁板式结构15.附件式地下结构:它是指根据一定的防护要求修建的附属于较坚固的地下室16.修建防控地下室与修建单建式工事相比优越性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移地下3增强上层建筑的抗震能力4上部建筑对战时核爆炸光辐射早期核辐射以及炮弹有一定的防护作用,防空地下室的造价比单建式防空地下室低5结合基本建设同时施工,便于施工管理,同时也便于使用过程中的维护17.不同断面形状(如圆形,矩形,多边形)的井管或箱体,按边排土边下沉的方式使其沉入地下,即为沉井或沉箱。
地下建筑结构课程设计
地下建筑结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握地下建筑结构的基本概念、分类及其应用场景。
2. 学生能够理解地下建筑结构的主要受力特点及影响因素。
3. 学生能够掌握地下建筑结构设计的基本原则和方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析地下建筑结构的受力情况，并进行简单计算。
2. 学生能够运用地下建筑结构设计原则，设计出合理的地下建筑结构方案。
3. 学生能够通过实际案例，分析地下建筑结构在设计、施工和运维过程中的问题及解决方法。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到地下建筑结构在我国城市化进程中的重要作用，增强对地下空间利用的认识。
2. 学生能够培养对地下建筑结构设计和施工的严谨态度，提高职业素养。
3. 学生能够关注地下建筑结构领域的最新发展，激发对科学研究的兴趣。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在帮助学生了解地下建筑结构的基本知识，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生为高中二年级学生，具备一定的物理和数学基础，但对地下建筑结构知识了解较少。
教学要求：结合学生特点和课程性质，采用案例分析、小组讨论等形式，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面达到上述目标，为未来进一步学习相关领域知识打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材《土木工程基础》中关于地下建筑结构的相关章节进行组织。
1. 地下建筑结构基本概念- 地下空间利用及分类- 地下建筑结构的特点及优势2. 地下建筑结构受力特点- 地下建筑结构受力分析- 影响受力特点的因素3. 地下建筑结构设计原则与方法- 设计原则与要求- 结构设计计算方法4. 地下建筑结构施工与运维- 施工技术及工艺- 运维管理及注意事项5. 案例分析- 著名地下建筑结构案例介绍- 案例中存在的问题及解决方法教学进度安排：第一课时：地下建筑结构基本概念第二课时：地下建筑结构受力特点第三课时：地下建筑结构设计原则与方法第四课时：地下建筑结构施工与运维第五课时：案例分析及讨论教学内容科学性和系统性：本章节内容涵盖了地下建筑结构的各个方面，从基本概念、受力特点、设计原则、施工与运维等方面进行系统讲解，确保学生全面掌握地下建筑结构相关知识。
地下建筑结构考试重点整理
地下建筑机构复习第一章衬砌结构的作用：承重和围护。
结构形式影响因素：受力条件、使用要求、施工方案。
结构形式：浅埋式结构、附建式结构、沉井结构、地下连续墙结构、盾构结构、沉管结构、桥梁基础结构、其他结构。
拱形结构的优点：1.地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受垂直荷载。
因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构好。
2.拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，一般都能满足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少。
3.拱主要是承压结构。
适用于采用抗拉性能较差，抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。
材料造价低，耐久性良好，易维护。
地下建筑与地面建筑结构的区别：1.计算理论、设计和施工方法。
2.地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。
3.地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。
岩石地下建筑结构形式（一）拱形结构：1．贴壁式拱形结构：（1）半衬砌结构（2）厚拱薄墙衬砌结构（3）直墙拱形衬砌（4）曲墙拱形衬砌结构2．离壁式拱形衬砌结构（二）喷锚结构（三）穹顶结构（四）连拱隧道结构（五）复合衬砌结构第二章荷载种类：静荷载：是指长期作用在结构上且大小、方向和作用点不变的荷载。
动荷载：原子武器和常规武器的爆破冲击波；地震波作用下的动荷载。
活荷载：指在结构物施工和使用期间可能存在的变动荷载，其大小和作用位置都可能变化。
其他荷载：混凝土收缩、温度变化、结构沉降、装配误差等。
按其作用特点及使用中可能出现的情况分为以下三类：永久（主要）荷载、可变（附加）荷载和偶然（特殊）荷载。
软土地区浅埋地下工程采用“土柱理论”进行计算。
第三章弹性地基梁与普通梁的区别：1.超静定的次数是有限，还是无限。
2.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；弹性地基梁必须同时考虑地基的变形。
第四章国际隧协认为可将其归纳为以下四种模型：1.以参照已往隧道工程的实践经验进行工程类比为主的经验设计法；2.以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法，例如以洞周位移量测值为根据的收敛—限制法；3.作用—反作用模型，例如对弹性地基圆环和弹性地基框架建立的计算法等；4.连续介质模型，包括解析法和数值法，解析法中有封闭解，也有近似解，数值计算法目前主要是有限单元法。
地下建筑结构设计-总复习【可编辑全文】
地下建筑的优点 有效的土地利用 能源利用的节省和气候的控制 安全 噪声和震动的隔离 便于维修管理
地下建筑的缺点 获得眺望和自然采光的机会有限 进人和往来的限制 能源上的限制
地下建筑与地面建筑结构的区别
（1）计算理论、设计和施工方法
（2）地下建筑结构所承受的荷载比地面结 构复杂。
（3）地下建筑结构埋置于地下，其周围的 岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上， 而且约束着结构的移动和变形。
所以，在地下建筑结构设计中除了要计算因素 多变的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与 周围岩土体的共同作用。这一点乃是地下建筑 结构在计算理论上与地面建筑结构最主要的差 别。
第2章 地下建筑结构的荷载
1. 荷载种类和组合
荷载组合
各种荷载对结构可能不是同时作用，需进行 最不利情况的组合。先计算个别荷载单独作用下 的结构各部件截面的内力，再进行最不利的内力 组合，得出各设计控制截面的最大内力。
第4章 地下建筑结构的计算方法
1. 概述
经验 刚性理论 弹性理论
连续介质理论
1. 概述
我国采用的设计方法似可分属以下四种设 计模型： 1. 荷载—结构模型
1. 概述
将支护结构和围岩分开来考虑，支护结构 是承载主体．因岩作为荷载；结构与围岩的相 互作用是通过弹性支承对支护结构施加约束来 体现的，而围岩的承载能力则在确定围岩压力 和弹性支承的约束能力时间接地考虑。
头计算。
第10章 盾构法隧道结构
盾构隧道简介
• 盾构（shield）是一种钢制的活动防护装置或 活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、 海底，以及城市居民区修建隧道的一种机械。
• 头部可以安全地开挖地层 ,尾部可以装配预制 管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌。
地下建筑结构复习提纲 -
第 1 章绪论1、地下建筑结构是修建在地层中的建筑物。
它可以分为两大类：一类是修建在土层中的；一类是修建在岩层中的；广义上讲，任何结构物都是修建在相应的介质中的2、地下建筑结构的作用（1）地下建筑结构，即埋置于地层内部的结构。
修建地下建筑物时，首先按照使用要求在地层中挖掘洞室，然后沿洞室周边修建永久性支护结构——即衬砌结构。
而内部结构与地面建筑的设计基本相同（2）作用：衬砌结构主要是起承重和围护两方面的作用。
承重，即承受岩土体压力、结构自重以及其它荷载的作用；围护，即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。
3、地下建筑与地面建筑结构的区别（1）计算理论、设计和施工方法（2）地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。
（3）地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。
所以，在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。
这一点乃是地下建筑结构在计算理论上与地面建筑结构最主要的差别。
第 2 章地下建筑结构的荷载1、掌握地下建筑结构所承受的荷载类型及其组合原则。
按存在状态可分为：静荷载、动荷载和活荷载等静荷载：又称恒载。
是指长期作用在结构上且大小、方向和作用点不变的荷载，如结构自重、岩土体压力和地下水压力等；动荷载：要求具有一定防护能力的地下建筑物，需考虑原子武器和常规武器（炸弹、火箭）爆炸冲击波压力荷载，这是瞬时作用的动荷载；在抗震区进行地下结构设计时，应计算地震波作用下的动荷载作用活荷载：是指在结构物施工和使用期间可能存在的变动荷载，其大小和作用位置都可能变化，如地下建筑物内部的楼地面荷载（人群物件和设备重量）、吊车荷载、落石荷载等。
地面附近的堆积物和车辆对地下结构作用的荷载以及施工安装过程中的临时性荷载其它荷载：使结构产生内力和变形的各种因素中，除有以上主要荷载的作用外，通常还有：混凝土材料收缩（包括早期混凝土的凝缩与日后的干缩）受到约束而产生的内力；各种荷载对结构可能不是同时作用，需进行最不利情况的组合。
地下建筑结构
1、地下建筑结构，即埋置于底层内部的结构。
2、衬砌结构主要是起承重和围护两方面的作用。
3、地下建筑结构的形式主要由使用功能，地址条件和施工技术等因素确定。
4、荷载分类：静荷载，动荷载，活荷载。
5、初始应力场一般包括自重应力场和构造应力场。
6、弹性地基梁计算模型：局部弹性地基模型，半无限体弹性地基模型。
7、α为弹性特征系数，反映了地基梁与地基的相对刚度。
8、弹性地基梁分类：短梁、长梁、刚性梁。
9、荷载—结构模型的设计原理，是认为隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受底层压力等荷载的作用。
10、地层结构法的设计原理，是将衬砌和地层视为整体共同受力的统一体系，在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力，据以验算地层的稳定性和进行结构截面设计。
11、结构应满足的功能要求：安全可靠要求，适用性要求，耐久性要求。
12、结构的功能函数与极限状态函数：Z ＝g(R,S)=R-S; Z=0 结构处于极限状态。
13、可靠度尺度有三种：可靠概Ps 、失效概率Pf 、可靠度指标β。
14、所有的静定结构的失效分析均可采用串联模型。
15、超静定结构的失效可用并联模型表示。
16、浅埋式结构：直墙拱形结构，矩形框架结构，梁板式结构。
17、在地下水位较高或防护等级要求较高的工程中，一般除内部隔墙外，均做成箱形闭合框架钢筋混凝土结构。
18、受力钢筋的保护层最小厚度比地面结构增加5～10mm 。
19、变形缝的构造方式：嵌缝式，贴附式，埋入式。
20、单向板梁结构：L2/L1>2 。
双向板：L2/L1<=2 。
21、口部结构：室内出入口（多采用阶梯式），室外出入口（地面建筑倒塌范围外），通风采光洞。
22、沉井类型：隧道连续沉井，平战结合用的人防工事沉井。
23、沉井组成：井壁，刃脚（减少下沉阻力），内隔墙（增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径），封底和顶盖板（防止地下水渗入井内），底梁和框架。
地下建筑结构重点
地下建筑结构复习（地下空间 2 班）一1、地下建筑：修建在土层和岩层中的各种工程建筑物地下建筑结构：指埋置于地层内部的结构，包括衬砌结构和内部结构根据所处周围介质不同，地下建筑结构可分为三大类：a 岩层地下建筑结构（岩石地下建筑结构）：它是指修建在岩层（岩石）中的地下建筑结构物。
b 土层地下建筑结构：它是指修建在土层中的地下建筑结构物。
c 水下地下建筑结构：它是指修建在水底下的结构物。
2、衬砌：修建地下建筑物时，首先按照使用要求在地层中开挖空间（洞室），然后沿洞室周边修建永久性支护结构——即衬砌（与岩、土层直接接触的结构）作用：承重和围护作用3、地下建筑结构的横断面形状矩形结构：适用于工业、民用、交通等建筑物。
但直线构件不利于材料抗弯，故在地质条件较好、跨度较小或埋深较浅时常被采用。
圆形结构：当受到均匀径向压力时，截面内弯矩为零，这就能充分发挥混凝土结构拉压强度高的特性，故在淤泥质土层等类似承受静水压力的地质条件下应优先采用。
直墙拱形结构：当顶压较大时采用直墙拱形结构受力较为合理。
曲墙拱形结构：当顶压和侧压都较大时宜采用曲墙拱形结构。
4、地下建筑结构分类①浅埋式结构②隧道式结构③ 沉井（沉箱）结构④盾构法管片结构⑤地下连续墙结构⑥顶管结构⑦锚喷支护结构⑧矿山井壁结构⑨沉管结构5、地下建筑结构设计P5二1、荷载种类：永久荷载，又称静载：是指长期作用在结构上且大小、方向和作用点不变的荷载。
可变荷载，又称活载：是指在结构物施工和使用期间可能存在的变动荷载，其大小和作用位置都可能随时间变化。
偶然荷载又称动载：是指在结构物施工和使用期间不一定会出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。
最不利的荷载组合一般有以下几种情况：①静载② 静载+活载③静载+动载（原子爆炸动载、炮（炸）弹动载）2、荷载确定方法：使用规范，设计标准3、土压力计算土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。
土压力分类：①静止土压力：挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力②主动土压：力在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力③被动土压力：在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力4、经典土压力理论：库伦土压力理论，朗肯土压力理论朗肯土压力基本理论： 1.挡土墙背垂直、光滑 2. 填土表面水平 3. 墙体为刚性体库仑土压力基本假定： 1.墙后的填土是理想散粒体 2. 滑动破坏面为通过墙踵的平面3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡条件建立的，采用墙背竖直、光滑、填土表面水平的假定，与实际情况存在误差，主动土压力偏大，被动土压力偏小库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件建立的，采用破坏面为平面的假定，与实际情况存在一定差距（尤其是当墙背与填土间摩擦角较大时）5、围岩压力计算1）围岩压力的概念：指位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。
地下建筑结构知识点总结
地下建筑结构知识点总结上课补充知识点：名词解释：共同沟（地下综合管廊、地下综合体）：在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信、燃气、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理。
地下建筑：分为两类，一类是修建在土层中的地下建筑结构；另一类是修建在岩层中的地下建筑结构。
地下建筑通常包括在地下开挖的各种隧道与洞室。
地下建筑结构：埋置于地层内部的结构。
流变包括：蠕变、松弛、弹性后效填空题：隧道按间距分为：1.分离式隧道2.小净距隧道3.连拱隧道4.大跨隧道浅埋暗挖法十八字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、紧封闭、勤测量简答题：什么是明挖法？（了解）明挖法是指一种先将地面挖开，在露天情况下修筑衬砌，然后再覆盖回填的地下工程施工方法什么是暗挖法？（了解）暗挖法是即不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工什么是盖挖法？（了解）当地下工程施做时需要穿越公路、建筑等障碍物而采取的新型工程施工方法，是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。
什么是盖挖顺做法？（可能考）挖到底再做主体结构（结合盖挖法的含义自己编）什么是盖挖逆作法？（可能考）边挖边做主体结构（结合盖挖法的含义自己编）第一章：绪论衬砌的定义：沿洞室周边修建的永久性支护结构衬砌的作用：衬砌结构主要起承重和维护作用。
承重，即承受岩土体压力、结构自重以及其他荷载的作用；围护，即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。
衬砌分类及适用条件：地下建筑结构断面形式：圆形、矩形、马蹄形、直墙拱形、曲墙拱形、多边形、扁圆形土层下地下建筑结构：浅埋式结构、附建式结构、沉井（沉箱）结构、地下连续墙结构、盾构结构、沉管结构、顶管结构等。
(后面所学的章节就是这些结构，这里可以做一个总述)岩层下地下建筑结构：（图本身没什么用，能够发散去想才有用）这里除了穹顶结构，其他结构在隧道工程中也有提及，书上都有，看看吧。
-地下建筑结构总复习
-地下建筑结构总复习第1章绪论1. 地下建筑结构：在地下开挖出的空间中修建的建筑物。
2.衬砌：与土层接触的永久性支护结构，起承重、维护作用。
3.地下建筑结构的初步设计内容：（1）工程等级和要求，以及静、动载标准的确定；（2）确定埋置深度与施工方法；（3）初步设计荷载值；（4）选择建筑材料；（5）选定结构形式和布置；（6）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度主要尺寸；（7）绘制初步设计结构图；（8）估算工程材料数量及财务概算。
技术设计内容：（1）计算荷载：求出作用在结构上的各种荷载值；（2）计算简图：拟定出恰当的计算图式；（3）内力分析：得出控制截面的内力；（4）内力组合：求出各控制截面的最大设计内力值；（5）配筋设计：得出受力钢筋，确定分布钢筋与架立钢筋；（6）绘制结构施工详图：结构平面图，结构构件配筋图，节点详图，内部设备的预埋件图；（7）材料，工程数量和工程财务预算。
第2章地下结构的荷载1.主动土压力：当挡土结构在土压力作用下，背后填土处于挤压平衡状态，则作用在结构上的侧向土压力称为静止土压力，并用P a 表示。
2.被冻土压力：当挡土结构在土压力作用下，结构发生背离填土的变形和任何位移（移动和转动）时，则作用在结构上的侧向土压力称为静止土压力，并用P p 表示。
3.静止土压力：当挡土结构在土压力作用下，结构不发生变形和任何位移（移动和转动）时，背后填土处于弹性平衡状态，则作用在结构上的侧向土压力称为静止土压力，并用P 0表示。
4.围岩压力：位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。
5.普氏压力拱理论：6.地层弹性抗力：结构变形使土体被动受力时，土对结构的产生的反作用力。
决定于结构的变形和地层的物理力学性质。
7.水土压力计算方法：郎肯土压力计算公式考虑地下水时水土压力计算方法、计算图式8.（了解）按松散体理论对浅埋结构与深埋结构的划分9.（了解）浅埋结构和深埋结构垂直围岩压力的计算方法10.土层弹性抗力的计算理论：局部变形理论要点：假设土体表面任一点的压力强度与该点的沉降成正比。
地下建筑结构要点
地下建筑结构要点地下建筑是修建在地层中的建筑物。
两大类：土层中和岩层中的；衬砌结构主要是起承重和围护作用，足够的刚度，耐腐蚀性，稳定性土层地下建筑结构型式：（一）浅埋式结构（二）附建式结构（三）沉井结构（四）地下连续墙结构（五）盾构结构（六）沉管结构（七）桥梁基础结构（八）其它结构：岩石结构型式直墙拱形、圆形、曲墙拱形等。
还有一些其它类型的结构，如喷锚结构、穹顶结构、复合结构等。
拱形结构优点：（1）主要承受垂直荷载，弯矩小。
（2）拱主要是承压结构。
适用于抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。
（3）内轮廓比较平滑，满足使用要求，且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少。
按使用功能分类：（1）地下交通工程：（2）地下市政管道：（3）地下工业建筑：（4）地下民用建筑（5）地下军事：（6）地下仓储：（7）地下文娱文化设施：（8）地下体育设施衬砌施工方法分类：1）模筑式衬砌2）离壁式衬砌3）装配式衬砌4）喷锚支护衬砌地下建筑结构的特点荷载的不确定性计算方法的不成熟初步设计的内容（一)工程等级和要求，荷载标准的确定；（二)埋置深度与施工方法；（三)初步设计荷载值；（四）选择建筑材料；（五）选定结构型式和布置；（六）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等尺寸；（七）绘制初步设计结构图；（八）估算工程材料数量及财务概算技术设计要内容是：（一）计算荷载：（二）计算简图：（三）内力分析：（四）内力组合：（五）配筋设计（六）绘制结构施工详图（七）材料、工程数量和工程财务预算荷载，分为以下三类，永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
弹性抗力是地下结构所特有的被动荷载支护结构理论古典岩土压力理论阶段散体压力理论阶段（荷载——结构法）共同作用理论阶段泰沙基普氏认为当地下工程埋藏深度较大时，支护上的压力只是围岩坍落拱内松动岩体的重量，坍落拱的高度与地下工程的跨度及围岩的性质有关。
太沙基认为坍落拱为矩形，而普罗托季亚科诺夫认为是抛物线形。
地下建筑结构基本知识
地下建筑结构基本知识1.1地下建筑的类型1)按使用功能分类：(1)工业建筑（2）民用建筑（3）交通建筑（4)水工建筑（5）矿山建筑(6）军事建筑(7)公用和服务性建筑2）按所处的地质条件和建造方式分类：（1)岩石中的地下建筑(2）土层中的地下建筑3）按习惯称谓分类：单建式地下建筑;附建式地下建筑.4)按埋置深度分类:(1）当h/b≥a时为深埋地下建筑。
（2）当h/b〈a时为浅埋地下建筑。
1.2。
地下建筑结构的特点(1）自然防护力强;（2）受外界条件影响小；（3）受地质条件影响大；（4)需经通风、防排水、防潮、防噪声和照明等处理；（5）施工条件特殊1。
3。
地下结构可分为以下8类：1. 拱形结构这类结构的顶部横剖面均属拱形，主要有：（1）半衬砌（2）厚拱薄墙衬砌(3）直墙拱顶衬砌(4）曲墙拱顶衬砌（5)离壁式衬砌（6）装配式衬砌（7）复合式衬砌2.梁板式结构3．框架结构4．圆管形结构5．地下空间结构6。
锚喷支护7．地下连续墙结构8.开敞式结构1。
4 地下建筑结构的设计内容及计算原则地下建筑结构的设计内容包括横向结构设计、纵向结构设计和出入口设计.1。
横向结构设计计算时通常沿纵向截取1m的长度作为计算单元,即把一个空间结构简化成单位延米的平面结构按平面应变进行分析。
横向结构设计主要分荷载确定、计算简图、内力分析、截面设计和施工图绘制等几个步骤.2.纵向结构设计特别是在软土地基和通过不良地质地段情况下，如跨活断层或地裂缝时，更需要进行纵向结构计算，以检算结构的纵向内力和沉降，确定沉降缝的设置位置。
3.出入口设计从使用上讲，无论是平时或战时，地下建筑得出入口都是很关键的部位，设计时必须给予充分重视，应做到出入口与主体结构强度相匹配。
地下结构设计与计算应遵循的原则：1.遵守设计规范和规程2.确定合理的设计标准5。
1防空地下室与普通地下室的区别在于：防空地下室具有规定的设防等级，能够保障隐蔽人员的安全，而普通地下室在战时必须经过改造转换才能达到相应的防护能力。
第三章 地下建筑结构的基本设计方法
缺点：① 以人的经验为主，带有很大的主观性 和不一致性 ② 解决地下工程设计问题的范围比较狭窄
第三章
3.2 荷载结构模型
一、设计原理
荷载结构法的设计原理，是认为地下工程开挖
后地层的作用主要是对地下结构产生荷载，地
下结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的 作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确 定地层压力，然后按结构力学的方法来计算地 下结构的内力，并进行结构截面设计。
Winkler局部变形原理
i
i
R为地层的极限承载力
R
i
i i
1
k
i
(a)
(b)
(a)
(b)
(c)
(d)
弹性支撑方向的选择 — （i）法向和切向，（ii） 法向，（iii）法向加上摩擦力影响，（iv）简化 成水平方向
例1：直墙拱衬砌结构——纳乌莫夫法
结构形状和荷载
直墙拱计算简图（半结构）
内力分析的思路：
性 基 法 算 理
E0 E1
． ． ． ．
χ
3 4 5 6 7 8 9 n=10
0 1 2
Ei
． ． ． ．
E9 E10
y
Winkler的局部变形理论：
σ=Kδ
相当于将围岩简化为一系列彼此独立的弹簧，某一弹 簧受到压缩时所产生的反作用力只与该弹簧有关，而 与其它弹簧无关。 该假定虽然与实际情况不符，但是简单明了，能 够满足工程设计所需要的精度。 弹性抗力的大小取决于支护结构的变形，而支护 结构的变形又和弹性抗力有关，这是一个非线性的问 题，一般采用“弹性地基梁理论”来进行求解。
该法的计算特点是采用符合“局部变形原 理”的 线 性或非 线 性 弹 簧来模 拟围 岩 对 地下 结 构的被 动弹 性抗力，将地下 结 构与 围 岩所 组 成 的体系离散成包含有限个 结 构 单 元和 弹 簧 单 元 的组合体，并采用结构力学方法求解该体系。
地下建筑结构课程设计参考
地下建筑结构课程设计参考第一章工程概述1.1 工程概况拟建的上海轨道交通8号线XXX车站沿长阳路下布置，东西向横跨大连路。
该站为岛式站台，主体为地下两层结构，采用单柱双跨（局部为双柱三跨）的钢筋混凝土箱形框架结构，有效站台宽度10m，长度139.4m。
围护结构采用连续墙＋钢支撑支护体系，纵向柱跨标准段为8m。
主体结构外侧设全外包防水层，与连续墙一起组成复合墙体系。
标准段基坑开挖深度约22.89m，端头井基坑开挖深度约24.59m。
车站全长约165.5m，顶板覆土约2.5m，采用地下连续墙结合内衬的结构，地下墙厚度0.6m。
内衬厚度地下三层为400mm。
长阳路东北侧地块规划建设西门子上海中心，为高层商办，基础型式为桩～筏基础，其桩基设计充分考虑了对地铁的变形及沉降对其的影响，桩端持力层为⑨-2层。
围护结构设计根据地铁的实际情况适当加长了钻孔灌注桩深度，并增加了坑内加固，现状地块地下室已完成。
长阳路以南、大连路以东地块为大连路绿地工程，为地下一层结构，设有抗浮桩，建有下沉广场和地下商场、展厅等。
长阳路以西、大连路以南地块的旭园一期已完成建设并投入使用中，基础型式为桩筏基础。
长阳路以西、大连路以北地块的旭园二期则还在规划中。
1.2 工程地质条件1.2.1 场地岩土工程性质根据勘察工程公司提供的勘察报告，在勘探深度内根据野外钻探，原位测试及室内试验综合分析，场地岩土层可分为六大层，现自上而下分述如下：①层素填土：灰黄色、灰色，软～可塑状态，含少量碎砖石屑、植物根茎，局部含少量淤泥质填土，场地西侧较高部位为堆填的碎石块、砖块等，土质不均匀。
该层层厚0.20～3.70m，层底埋深0.20～3.70m。
②—l层粉质粘土：灰黄色、灰色，以软塑状态为主，局部可塑，高压缩性，含少量铁、锰氧化物及有机质，稍有光泽，韧性差、干强度中。
该层层厚0.30～3.l0m，层底埋深1.20～5.60m。
②—2层粉土～粉砂：灰色、黄灰色，饱和，稍密状态，上部夹粉土，主要由石英质组成，颗粒级配一般，切面粗糙，干强度和韧性低，摇振反应迅速。
地下建筑结构考试重点
1.地下建筑:是指修建在地层中的建筑物，他可以分为两类，一类是修建在土层中的地下建筑结构，另一类是修建在岩层中的地下建筑结构。
地下建筑通常包括在地下开挖的各种隧道与洞室。
2.地下建筑结构:即埋置于地层内部的结构，包括衬砌结构和内部结构。
衬砌结构主要是起承重和维护两方面的作用，承重即承受岩土体压力、结构自重以及其他荷载的作用，围护，即防止岩土体风华、倒塌、防水、防潮等。
3.地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件、和施工技术等因素确定，分为土层和岩层内的两种形式。
特点:荷载的不确定性，水、土压力、岩体压力、地下结构与地层共同作用问题等；计算方法的不成熟，经验类比法、荷载结构法、数值分析法，动态反馈分析法...4.土层地下建筑结构浅埋式结构:平面呈方形或长方形，当顶板做成平顶时，常用梁板式结构。
附建式结构:是是房屋下面的地下室，一般有承重的外墙、内墙和板式或梁板式顶底板结构。
沉井结构：沉井施工时需要在沉井底部挖土，顶部出土，故施工时沉井为一开口的井筒结构，水平断面一般做成方形，也有圆形，可以单孔也可以多孔，下沉到位后再做底板。
地下连续墙结构：先建造两条连续墙，然后在中间挖土，修建底板、顶板和中间楼层。
盾构结构:盾构推进时以圆形最适宜，故常采用装配式圆形衬砌。
沉管结构:一般做成箱形结构，两端加以临时封墙，托运至预定水面处，沉放置设计位置。
5.岩石地下建筑结构:主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形等，还有如锚喷结构、穹顶结构、复合结构等。
拱形结构优点:地下结构的荷载通常比地面结构大，且主要承受竖向荷载，因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构优；拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，一般都能满足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少；拱主要是承压结构，因此适用于采用抗拉性能较差，抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。
6.拱形结构①贴壁式拱形结构:指衬砌结构与围岩之间的超挖部分应进行回填的衬砌结构，其包括拱形半衬砌结构、直墙拱形衬砌结构及曲墙拱形衬砌结构。
地下建筑结构复习
地下建筑结构复习第一章绪论1.1简述地下建筑结构的概念及形式:地下建筑结构即埋置于地层内部的结构.包括衬砌结构和内部结构两局部.要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用.地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件和施工技术等因素确定.根据地质情况差异可分为土层和岩层内的两种形式.土层地下建筑结构分为①浅埋式结构②附建式结构③沉井〔沉箱〕结构④地下连续墙结构⑤盾构结构⑥沉管结构⑦其他如顶管和箱涵结构.岩石地下建筑结构形式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形,还有如喷锚结构、穹顶结构、复合结构.1.2简述地下建筑结构设计程序及内容：设计工作一般分为初步设计和技术设计两个阶段;初步设计主要内容:①工程等级和要求,以及静、动荷载标准确实定②确定埋置深度和施工方法③初步设计荷载值④选择建筑材料⑤选定结构形式和布置⑥估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等主要尺寸⑦绘制初步设计结构图⑧估算工程材料数量及财务概算.技术细节主要内容:①计算荷载②计算简图③内力分析④内力组合⑤配筋设计⑥绘制结构施工详图⑦材料、工程数量和工程财务预算1.3地下建筑结构的优缺点有哪些:优点①被限定的视觉影响②地外表开放空间③有效的土地利用④有效的往来和输送方式⑤环境和利益⑥能源利用的节省和气候限制⑥地下的季节湿度的差异⑧ 自然灾害的保护⑨市民防卫⑩平安⑪噪声和震动的隔离⑫维修治理缺点①获得眺望和自然采光时机有限②进入和往来的限制③能源上的限制1.4地下建筑结构的工程特点:①建筑结构替代了原来的地层〔承载作用〕②地层荷载随施工过程是发生变化的③地质条件影响地层荷载④地下水准结构设计影响大④设计考虑施工、使用的整个阶段⑤地层与结构共同的承载体系⑥地层的成拱效应1.5地下建筑地下建筑结构地上建筑区别：计算理论设计和施工方法不同,地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂,由于地下建筑结构埋置于地下,其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上,而且约束着结构的移动和变形.第二章地下建筑结构的荷载2.1地下建筑荷载分哪几类:按其存在的状态,可以分为静荷载〔结构自重,岩土体压力〕、动荷载〔地震波,爆炸产生冲击〕和活荷载〔人群物件和设备重量,吊车荷载〕三大类2.2简述地下建筑荷载的计算原那么：需进行最不利情况的组合,先进性个别荷载单独作用下的结构各部件截面内力,再进行最不利的内力组合,得出各设计限制截面的最大内力.2.3土压力可分为几种形式？其大小关系如何:土压力分为静止土压力E0、主动土压力力Ea、被动土压力 Ep,那么 Ep>E0>Ea2.4静止土压力是如何确定的:在挡土结构在土压力作用下,结构不发生变形和任何位移,背后填土处于弹性平衡状态,那么作用于结构上的侧向土压力,称为静止土压力.静止土压力可根据半无限弹性体的应力状态求解.2.5库仑理论的根本假设是什么？并给出其一般土压力计算公式：根本假设:①挡土墙墙后土体为均质各向同性的无黏性土②挡土墙是刚性的且长度很长,属于平面应变问题③挡土墙后土体产生主动土压力或被动土压力时,土体形成滑动碶体,滑裂面为通过墙踵的平面④墙顶处土体外表可以是水平的也可以是倾斜面,倾斜面与水平面的夹角为B角⑤在滑裂面和墙反面上的切向力分别满足极限平衡条件. P=yh-2K/22.6应用库仑理论如何确定黏性土中的土压力大小：库仑土压力理论是根据无黏性土的情况导出, 没有考虑黏性土的黏聚力,因此,当挡土结构处于黏性土层时,应该考虑黏聚力的有利影响.在工程实践中可采用换算的等效内摩擦角来进行计算或在库仑理论根底上,考虑土的黏聚力作用可适用填土外表为一倾斜平面,其上作用有均布超载的一般情况.2.7简述朗肯土压力理论的根本假设：根本假定:①挡土墙背竖直,墙面光滑,不计墙面与土层之间的摩擦力②挡土墙后填土的外表为水平面,土体向下和沿水平方向都能伸展到无穷,即为半无限空间③挡土墙后填土处于极限平衡状态2.8如何计算分层土的土压力:采用凑合的方法,按转换成相应的当量土层,分两种情况①按第i层土的物理力学指标计算第i层的土压力②按第1 — i层土的加权平均指标进行计算2.9考虑地下水时的水平压力如何计算的:水压力分算和水压力合算,对砂性土和粉土,可按水土分算原那么进行,对黏性土可根据现场情况和工程经验,按水土分算或合算进行.水土分算是采用浮重度计算土压力,按静水压力计算水压力,然后两者相加即为总的侧压力.水土合算是采用土的饱和重度计算总的水、土压力.稳态渗流时水压力的计算2.10简述围岩压力的概念及影响因素：围岩压力就是指位于地下结构周围变形或破坏的岩层,作用在衬砌结构或支撑结构上的压力.分为围岩垂直压力、围岩水平压力、围岩底部压力.影响围岩压力的因素很多,主要与岩体的结构、岩石的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度和支护时间等因素相关.其中岩体稳定性的关键之一在于岩体结构面的类型和特征.2.11简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别：两种理论分别为①按松散体理论计算围岩压力,当地下结构上覆岩层较薄时.通常认为覆盖层全部岩体重量作用于地下结构.这时地下结构所受的围岩压力就是覆盖层岩石柱的重量.深埋结构是指地下结构的埋深大到这样一种程度,以致两侧摩擦阻力远远超过了滑移柱的重量,深埋结构的围岩压力是研究地下洞室上方一个局部范围内的压力现象局部岩体的稳定性,这局部岩体称为岩石拱,只有以下岩体重量对结构产生压力,称此为压力拱,为二次抛物曲线.水平围岩压力只对较松软的岩层才考虑.由于围岩隆起而对衬砌底板产生的作用力叫底部围岩压力②按弹塑性体理论计算围岩压力2.12简述弹性抗力的根本概念？其值大小与哪些因素有关：地下建筑结构除承受主动荷载作用外〔如围岩压力、结构自重等〕,还承受一种被动荷载,即地层的弹性抗力.岩土体将制止结构的变形, 从而产生了对结构的反作用力,对这个反作用力习惯上称弹性抗力.弹性抗力大小和分布规律不仅决定于结构的变形,还与地层的物理力学性质有着密切的关系.2.13如何确定弹性抗力：目前有两种理论,一种是局部变形理论,认为弹性地基某点上施加的外力只会引起该点的沉陷.另一种是共同变形理论,即认为弹性地基上的一点外力,不仅引起该点发生沉陷,而且还会引起附近一定范围的地基沉陷2.14简述温克尔假定:假设认为地层的弹性抗力与结构变位成正比.2.15如何考虑初始地应力、释放荷载和开挖效应:初始地应力确实定对岩石地层,可分为自重地应力和狗找地应力两局部,而土层一般仅有自重地应力.围岩与支护间形变压力的传递,是一个随时间的推进而逐渐开展的过程.这类现象称时间效应.有限元分析中,形变压力常在计算过程中同时确定,而作为开挖效应的模拟,直接施加的荷载是在开挖边界上施加的释放荷载.释放荷载可有初始地应力或与前一步开挖相应的应力场确定.2.16分析新奥法和锚喷支护的联系和区别:新奥法和锚喷支护两者都可以增加围岩的稳定性在地下工程中应用广泛.新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承水平为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,限制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成局部,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原那么.喷锚支护是指借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用〔根据地质情况也可分别单独采用〕加固岩层,分为临时性支护结构和永久性支护结构.喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护, 也可以作为永久性支护.喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系预防岩体松动、别离.2.17何如区分深浅埋:深浅埋隧道分界深度为2〜2.5倍的塌方平均高度值；以隧道顶部覆盖层能否形成自然拱为原那么第三章弹性地基梁理论3.1简述弹性地基梁两种计算模型的区别：第一种模型是局部弹性地基模型,是建立在温克尔假定前提下,把地基模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧,没有反映地基的变形连续性,特别对于密实厚土层地基和整体岩石地基,将会引起较大误差,如果地基上部为较薄的土层,下部为坚硬岩石,结果比拟满意.第二种模型是半无限体弹性地基模型,提出另一种假设:把地基看作一个均质、连续、弹性的半无限体,可把弹性力学结论做为计算根底.其中弹性假设没有反映土壤的非弹性性质,均质假设没有反映土壤的不均匀性,半无限体假设没有反映地基的分层特点.3.2简述弹性地基梁与普通梁的区别:①普通梁只在有限个支座处与根底相连,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,也就是说弹性地基梁具有无穷多个支点和无穷多个未知反力.无穷屡次超静定②普通梁的支座通常看作是刚性支座,即略去地基的变形,只考虑梁的变形,而弹性地基梁必须同时考虑地基的变形.实际上梁与地基是共同变形的.3.3简述弹性特征系数a的含义及其确定公式：a是与梁和地基的弹性性质相关的一个综合参数, 反映了地基梁与地基的相对刚度,对地基梁的受力特性和变形有重要影响,通常把a称为特性系数, a人称为换算长度.计算公式4KEI或4KbEI3.4何为弹性地基短梁、长梁及刚性梁？有什么区别:当弹性地基梁的换算长度1＜入＜2.75时,属于短梁,它是弹性地基梁的一般情况.长梁可分为无限长梁、半无限长梁.当换算长度人＞2.75时, 属于长梁,假设荷载作用点距梁两端的换算长度均不小于 2.75时,可忽略该荷载对梁端的影响,这类梁称为无限长梁,假设荷载作用点仅距梁一端的换算长度不小于2.75时可忽略该荷载对这一端的影响,而对另一端的影响不能忽略,这类梁称为半无限长梁,无限长梁可化为两上半无限长梁.当换算长度入4 1时,属于刚性梁,可认为梁是绝对刚性的.划分标准主要依据梁的实际长度与梁和地基的相对刚度之乘积.3.5弹性地基梁:指搁置在具有一定弹性地基上,各点与地基紧密相贴的梁.第四章地下建筑结构的计算方法4.1简述地下建筑结构计算理论的开展过程:地下建筑计算理论建立了典型的假定抗力方法、弹性地基梁的力法、角变位移法及不平衡力矩与侧力传播法等4.2简述地下建筑结构计算方法的类型及含义:①以参照以往隧道工程的实践经验进行工程类比为主的经验设计法②以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法,例如以洞周位移量测值为根据的收敛一限制法③作用一反作用模型,例如对弹性地基圆环和弹性地基框架建立的计算法等④连续介质模型,包括解析法和数值法,解析法中有封闭解,也有近似解,数值计算法目前主要是有限元法.我国采用的计算方法主要有荷载一结构模型,地层一结构模型,经验类比法,收敛限制模型〔或称特征线法,计算理论也是地层结构法〕4.3试述荷载结构法、地层结构法的根本含义和主要区别:荷载结构模型认为地层对结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载〔包括主动地层压力和被动地层抗力〕衬砌在荷载作用下产生内力和变形,与其相应的计算方法称为荷载结构,〔弹性连续框架〔含拱形〕法、假定抗力法和弹性地基梁〔含曲梁和圆环〕法等可归于荷载结构法〕.设计原理是认为隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载,衬砌结构应能平安可靠地承受地层压力等荷载作用.地层结构模型把地下结构与地层作为一个受力变形的整体,根据连续介质力学原理来计算地下建筑结构以及周围地层的变形；不仅计算出衬砌结构的内力及变形,而且计算周围地层的应力,充分表达周围地层与地下建筑结构的相互作用.相对于荷载结构,充分考虑了地下结构与周围地层的相互作用,结合具体的施工过程可以充分模拟地下结构以及周围地层在每一个施工工况的结构内力以及周围地层的变形更能符合工程实际,〔见的关于圆形衬砌的弹性解、粘弹性解和弹塑性解等都归属于地层结构法〕.设计原理是将衬砌和地层视为整体共同受力的统一体系,在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力,据以验算地层的稳定性和进行结构截面设计.4.4简述荷载结构法和地层结构法的计算过程:荷载结构法计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力,然后按弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌的内力,并进行结构截面设计.地层结构法,计算包括初始地应力,本构模型,单元模式,施工模拟几局部第五章地下建筑结构可靠度理论5.1简述地下建筑结构不确定性因素及其特点：地下建筑结构的不确定因素及其特点一般来说,地下建筑结构中不确定性因素主要表达在其周围的地层介质特性、结构力学计算模型的假设、施工因素以及环境因素等①地层介质特性参数的不确定性②岩土体分类的不确定性③分析模型的不确定性④荷载与抗力的不确定性⑤地下结构施工中的不确定性因素⑥自然条件的不确定性5.2简述地下建筑结构可靠性分析的特点：在进行地下建筑结构工程可靠性分析时,应考虑以下几个方面:①周围岩土体介质特性的变异性②地下建筑结构规模和尺寸的影响③极限状态及失效模式的含义不同④极限状态方程呈非线性特征⑤土性指标的相关性⑥概率与数理统计的理论与方法的应用5.3地下建筑结构的可靠度指标如何确定的：地下建筑的可靠度就是在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的概率大小,叫可靠度指标.具体可靠度尺度有三种:可靠概率sp、失效概率fp、可靠度指标.由于直接应用数值积分方法计算地下结构的失效概率比拟困难,因此实际中多采用近似方法,为此引入结构可靠指标概念.22zzRSRS,当结构失效概率小于等于310时,结构的失效概率对功能函数Z的概率分布不再敏感.5.4结构可靠度分析方法有哪几种？各有什么特点和不同:①半经验半概率法②近似概率设计法③ 全概率法④广义可靠性分析近似方法有中央点法,演算点法,JC法,随机变量相关时的可靠度的分析方法以及蒙特卡罗模拟；中央点法将非线性功能函数在随机变量的平均值〔也称为中央点〕处作泰勒级数展开并保存至一次项,然后近似计算功能函数的平均值和标准差,再根据可靠指标的概念直接用功能函数的平均值〔一阶矩〕和标准差〔二阶矩〕进行计算；验算点法是在利用Taylor级数对功能函数进行展开时,把设计运算点取为线性化点JC法是适用于随机变量在任意分布下结构可靠度指标的计算第六章浅埋式结构6.1试列举几种工程中常见的浅埋式结构形式并简述其特点:大体可归纳为三种①直墙拱形结构〔在小型的地下通道以及早期的人防工程中比拟普遍,拱形结构主要承受压力,弯矩和剪力都较小,主要使用砖石和混凝土等抗压性能较好抗拉性能较差的材料,有半圆拱、割圆拱、抛物线拱等多种形式〕②矩形框架〔具有空间利用率高,挖掘断面经济,易于施工的优点,顶底板为水平构建承受弯矩较拱形结构大,故一般做成钢筋混凝土结构,可以是单跨双跨或多跨的〕③梁板结构〔顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构,而围墙和隔墙那么为砖墙,如地下医院、教室、指挥所等, 或是上述形式的组合.6.2简述浅埋式矩形框架结构的计算原理,如何确定其计算简图:结构计算包括三方面:荷载计算、内力计算、截面设计.在静荷载作用下地层中的闭合框架一般按弹性地基上的框架进行计算,弹性地基可按温克尔地基考虑,也可将地基视作弹性半无限平面.在特殊荷载与其他荷载共同下,按弯矩及轴力对构件进行强度验算时,要考虑材料在动载作用下的强度提升,而按剪力和扭力对构件进行强度验算时,那么材料的强度不提升.6.3浅埋式结构的地层荷载如何考虑：由于是浅埋式结构,所以计算覆土压力时,只要将结构范围内顶板以上各层土壤包括路面材料的重量之和求出来,然后除以顶板的承压面积即可,如果土壤位于地下水中,那么它的容重要采用浮容重.6.4浅埋式结构节点设计弯矩与计算弯矩有何区别？如何计算节点的设计弯矩:根据计算简图求解超静定结构时,直接求得是节点处的内力,然后利用平衡条件可以求得各杆任意截面处的内力.节点弯矩〔计算弯矩〕虽然比附近截面的弯矩打,但其对应的截面高度是侧墙的高度,所以实际不利的截面那么是侧墙边缘处的截面,对应的截面弯矩称为设计弯矩.6.5浅埋式结构的适用场合：常用于覆盖土层较薄,不满足压力拱成拱条件〔H±V〔2〜2.5〕h1, hl为压力拱高〕或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地区第七章沉井和沉管结构7.1沉井和沉箱结构的特点：①躯体结构刚性大,断面大,承载力高,抗渗水平强,耐久性好,内部空间可有效利用②施工场地占地面积较小,可靠性良好③适用士质范围广〔淤泥士、砂士、黏士、沙砾等士层均可施工〕④施工深度大⑤施工时周围士体变形较小,因此对邻近建筑〔构筑〕物的影响小, 适合近接施工,尤其是压气沉箱工法对周围地层沉降造成的影响极小⑥具有良好的抗震性能.7.2沉井结构:沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物,利用结构自重作用而下沉入土,即在地面筑成的“半成品〞沉入土中,在地下完成结构物施工.7.3沉管隧道的特点:①对地质水文条件适应性强,施工方法简单②施工工期短,对航运干扰最小, 施工质量容易保证③工程造价较低④有利于多车道和大断面布置⑤接头少、密实度高、隧道防渗效果好⑥具有很强的反抗战争破坏和抗自然灾害的水平.7.4试述沉井的构造及各部位的作用：①井壁:承受在下沉过程中各种最不利荷载组合〔水土压力〕所产生的内力.同时有足够的重量,使沉井能在自重作用下顺利下沉到设计标高②刃脚:主要功用是减少下沉阻力③内隔墙:增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径④封底及顶盖：预防地下水渗入井内有集水井内⑤底梁和框架：在比拟大型的沉井中,如由于使用要求,不能设置内隔墙,那么可在沉井底部增设底梁,并构成框架以增加沉井在施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度.7.5说明沉管施工的步骤:先在隧址以外建造临时干坞,在干坞内制作钢筋混凝土的隧道管段〔道路隧道用的管段每节长60〜140m,两端用临时封墙封闭.向临时干坞内灌水使管段逐节浮出水面,并用拖轮拖运到指定位置.于设计隧位处预先挖好一个水底沟槽.待管段定位就绪后,向管段里灌水压载,使之下沉.沉设完毕的管段在水下联接起来.进行根底处理,经覆土回填后便筑成了隧道.第八章地下连续墙8.1地下连续墙：利用挖槽机械,借助于泥浆的护壁作用,在地下挖出窄而深的沟槽,并在其内浇注混凝土而形成一道具有防渗〔水〕、挡土和承重功能的连续的地下墙体.8.2地下连续墙的优缺点:优点①施工时对环境影响小.没有噪音,无振动,不必放坡,可紧邻相近的建筑和地下设施施工②墙体刚度大,整体性好,结构和地基变形都较小,即可用于超深围护结构,也可用作主体结构③连续墙为整体连续结构,耐久性和抗渗性好④可实行逆作法施工,有利于施工安全,加快施工进度⑤适用于多种地质条件.缺点①弃土和废泥浆处理.除增加工程费用外,假设处理不当,还会造成新的环境污染②地质条件和施工的适应性问题③槽壁坍塌问题④现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙,如果对墙面要求较高,虽可使用喷浆或喷砂等方法进行外表处理或另作衬壁来改善, 但增加工作量⑤地下连续墙如用作施工期间的临时挡土结构,不如采用钢板桩尚可拔出重复使用来得经济.8.3地下连续墙的适用条件:①基坑深度大于10m②软土地基或砂土地基③在密集的建筑群或重要的地下管线条件下施工,对基坑工程周围地面沉降和位移值有严格限制的地下工程④围护结构与主体结构相结合,对抗渗有严格要求时⑤采用逆作法施工,内衬与护壁形成复合结构的工程.第九章盾构法9.1盾构法：在盾构保护下修筑软土隧道的一类施工方法.这类方法的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等作业都在盾构保护下进行,并需随时排除地下水和限制地面沉降,因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法.9.2盾构法施工的优缺点及适用范围:优点①具有良好的隐蔽性,噪声、震动等引起的公害小,施工费用不受埋置深度而影响②机械化及自动化程度高,劳动强度低③隧道穿越河底、海底及地面建筑群时下部时,可完全不影响航道通行和地面建筑的正常使用④适宜在不同颗粒条件下的土层中施工⑤多车道的隧道可做到分期施工,分期运营,可减少一次性投资.缺点①不能完全预防盾构施工区。
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1.3地下建筑工程的特点:1)工程受力特点不同:地面是先有结构后有荷载,地下结构是先有荷载后有结构2)工程材料特性的不确定性:空间上不确定,时间上不确定性3)工程荷载的不确定性4)破坏模式的不确定性5)地下建筑工程信息的不完备性和模糊性6)地下支护结构形式的多样性1.4地下支护结构的类型:地下支护结构有:临时支护结构和永久支护结构支护结构的两个最基本使用要求:一是满足结构强度、刚度要求，以承受诸如水、围岩压力以及一些特殊使用要求的外荷载；二是提供一个能满足使用要求的工作环境，以便保持隧道内部的干燥和清洁。
（1）按设计与施工要求分类地下建筑结构分为：1）整体浇注结构：施工时，将地下支护结构整体现浇，一次性施工完成，形成整体型承载结构体。
2）锚喷支护结构：由锚杆、喷射混凝土结构组成的支护结构体3）复合式衬砌结构：该结构由初期支护结构（锚喷支护）和二次衬砌组成，是应用新奥法理论产生的支护结构，也是我过目前钻爆法中应用最广范的支护结构。
4）管片支护结构：该结构是盾构法或掘进机法施工中最常用的支护结构，环状结构由数个管片组成环形闭合承载结构体。
（2）按用途与功能分为：交通隧道、水工隧道、矿山隧道、城市地下建筑结构、地下工厂、基坑工程、军事与国防工程2.1地下岩体结构类型：岩体结构：是指岩体中结构面与结构体的排列组合关系结构体：是指岩体中被结构面切割围限的岩石块体结构体常见形状：柱状、板状、楔形、菱形，2.1.2岩体结构类型：1)整体与块状结构2)层状结构3)碎裂状结构4）散体状结构2.2结构面类型与特征岩体结构面：是指岩体内开裂的和易开裂的面如层理、节理、断层、片理等，又称不连续面。
2.2.1结构面的类型和特征（1）岩体中结构面的种类：岩体中有三种结构面：（1）原生结构面：又称成岩结构面，它是在成岩过程中形成的结构界面如：岩浆岩的流层、流纹、冷却、胀缩裂隙及侵入接触面；沉积岩的层理层面、龟裂；变质岩的片理、板理。
（2）次生结构面：又称风化结构面、非构造结构面，是岩石受外动力地质作用（风、水、生物等）产生的，如由风化产生的风化裂隙等，（3）构造结构面：指各类岩体在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层、层间错动等2.4.3结构面的强度特性：1）对于光滑无充填物的结构面，其抗剪强度为：=tan τσϕ2）对于粗糙起伏无填充物的结构面，其抗剪强度为：=tan()b i τσϕ+3）有填充物结构面的抗剪强度主要取决于填充物的成分、结构、厚度及充填程度等。
、2.4.4岩体的变形特征岩体由岩石和结构面构成，因此强度必然收到岩石和结构面强度极其组合方式（岩体结构）的控制。
和岩石一样，岩体强度也有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度之分，人们研究的重点是岩石的抗压强度和抗剪强度，通常采用原味测试获得力学参数。
（1）单轴压缩条件下岩体的变形特征（变形阶段划分）1）第一变形阶段为图中OA 段曲线，属于微裂隙压密阶段。
2）第二变形阶段为图中AB 段曲线，属于弹性变形阶段。
3）第三变形阶段为图中BC 段曲线，属于初级膨胀阶段。
4）第四变形阶段为图中CD 段曲线，属于破坏阶段。
5）第五变形阶段为图中DE 段曲线，属于峰值后的变形与破坏阶段其变形指标有：变形模量0E 、弹性模量e E 、动弹性模量d E（2）岩体压力作用下的变形特征1）直线形：岩体变形为先谈性特征2）上凹形：随着压力增加，岩体变形速率加大。
3）上凸形：随着压力增加，岩体变形速率减小。
（3）岩体的流变特征包括：1）蠕变：指在应力一定的条件下，变形随着时间的持续而逐渐增长的现象。
2）松弛：变形保持一定时，应力随时间的增长而逐渐减小的现象。
3.1地下洞室围岩稳定性分析围岩的初始应力场：由于岩体的自重和地质构造作用，在开挖前岩体中就已经存在的地应力场，人们称之为围岩的初始应力场。
初始应力场：是指在天然状态下所具有的内在应力，可称之为岩体的初始应力或地应力。
围岩压力： 围岩变形与破坏将给地下洞室的稳定性带来危害，因而，需要对围岩进行支护衬砌，变形破坏的围岩对支护结构施加一定的荷载，成为围岩压力。
3.2.1初始应力场的组成：根据地应力场的成因将其分为自重应力场和构造应力场两大类，这两类应力场的基本规律有明显的差异。
构造应力场：是指地壳中各处发生的一切构造变形与破裂所形成的地应力，其成因比较复杂。
3.2.3影响岩体初始应力状态的因素（1）地形对自重应力的影响（2）地质构造对自重应力的影响（3）岩体不连续面对自重应力的影响（4）岩性对自重应力的影响（5）地下谁压力对岩体自重应力的影响（6）热应力对岩体自重应力的影响3.3围岩重分布应力计算动壁上的重分布应力为考察动壁上重分布应力的特点，把0r R =代入上式，得动壁上的重分布应力为02()cos 2[12(1)cos 2]0r k v k v v r θθσσσσσσθσλλθτ=⎧⎫⎪⎪=+--=++-⎨⎬⎪⎪=⎩⎭ 由上式可知，动壁上的重分布应力具有如下特点：a ． 动壁上的r 0,0r θτσ==，为单向应力状态；b ． θσ大小与洞室尺寸0R 无关；c ． 当h v 0180,3(31);o o v θθσσσλσ==-=-、d ． 当o90270o θ=、， h v 3(31)v θσσσλσ=-=-；e ． 当h =/1/3v λσσ<时，洞顶底将出现拉应力；f ． 当1/3< λ<3时，θσ为压应力且分布较均匀；g ． 当λ>3时，洞壁两侧出现拉应力，洞顶底出现较高的压应力集中。
应力集中系数：是指地下洞室开挖后洞壁上一点的应力与开挖前动壁处该点的天然应力的比值。
反映了动壁各点开挖前后应力变化情况。
3.6.1围岩岩体破坏类型与特征分析（1）局部落石破坏：这种破坏主要是由地质和施工原因造成的。
围岩自重所造成的（2）层状岩体张裂折曲破坏：这类岩体常呈软硬岩层相间的互层形式出现。
岩体中结构面以层理为主，并有层间错动及泥化层等软弱结构面发育。
此类破坏主要受岩层产装及岩层组合等因素控制，其破坏形式有：沿层面张裂、折断塌落、弯曲内鼓等，（3）剪切破坏：是由于弱面中的应力超过弱面抗剪强度而造成的，它是软弱围岩中最常见的破坏形式。
主要是由围岩应力和自重引起的，因此破坏部位受原岩应力场及弱面强度、密度、方位和组数支配。
采用多种方法组合支护。
（4）岩爆定义：强度较高且较完整的脆性岩体过度受力F 突然发生岩石弹性变形所引起的围岩压力的现象， 产生条件：1）应力条件：用洞壁的最大环向应力0σ与围岩单压强度c σ的比值来表征用初始应力中的1σ与围岩单轴抗压强度d σ的比值来表征10.165~0.35cσσ>时，极易发生岩爆。
2）岩性条件：当岩性变形能系数ω>70%时会发生岩爆。
ω越大，发生岩爆的可能性越大。
影响岩爆的因素：地质构造、洞室埋深。
变形压力：由于支护结构阻止围岩变形，它必然要受到围岩给予的反作用力而发生变形，这种反作用力和围岩松动压力及不相同，他是支护结构与围岩共同变形过程中对支护结构施加的压力。
防止手段：应力解除，打设超前钻孔或径向应力释放孔来转移掌子面的高地应力或注水降低围岩表面的张力 注水软化，钢纤维喷射混凝土短进尺，多循环，加强支护，钢拱架，衬砌紧跟，超前地质预报。
围岩分类的目的:从工程实际需求出发,对工程建筑的基础或围岩的岩体进行分类,并根据其好坏进行相应的试验,赋予它比不可少的计算指标系数,以便于合理地设计和采取相应的工程绪论,达到经济、安全、合理的目的。
隧道围岩分级的因素指标及选择1） 单一的岩性指标：岩石的抗压抗剪、抗拉强度，弹性模量，普氏坚固性系数f=Rb/100，f=tan ϕ（松散介质中）抗钻性、抗爆性。
缺点是只能表达出岩体特征性的某个方面，。
用作分级并不合适2） 单一的综合岩性指标：a.岩体的弹性纵波传播速度——>的完整性和强度成正比反映出岩体的力学性质和破坏程度。
b.岩体的质量指标（RQD ）——>反映岩体强度和破坏程度 100m RQD=100%u X 岩芯的累计长度钻孔长度c.围岩的自稳时间：根据围岩的自稳时间和未支护地段的长度将围岩分为稳定的，易掉块的，极易坍塌的，t=常数X (1)a L-+ L —未支护地层的长度 ； a —视围堰情况在0~1间变化的参数3） 符合指标：一个或两个以上的因素综合判定：*m w n n J J RQD Q K RQD J J SPF==== 5.6混凝土支护结构1）局部稳定原理：一、冲切破坏计算：喷混凝土若被危石冲切破坏时：1****/*i R G d R u d R G R u ≤→≥ R —安全系数；G —危岩自重；d —喷层厚度；i R —喷射混凝土抗拉强度 u —危岩底面周长2）粘结破坏（撕开作用计算）：当最大拉应力>喷层的计算粘结强度时，就会在接合面上撕开*/*u d R G R u ≥；u R —喷层与岩石之间的计算粘结强度。
5.7使用简化计算方法的限定条件是：1）允许围岩产生一定的内空变位，但不应出现有害松动，因此初期支护的喷混凝土和锚杆应紧跟开挖工作面，及时构筑。
2）应采用薄壁、柔性、可缩、可屈的支护结构，此结构对围岩的容许承载力不必过大。
3）考虑支护结构强度时，不应当只考虑锚杆、喷混凝土、钢拱架等支护结构的单独支护效果，还应当考虑由于锚杆、混凝土等支护结构使围岩形成支撑环的支护效果。
4）整个计算过程都应当按受剪破坏的条件来计算支护结构对围岩的容许承载力，并对支护结构的容许承载力的总和大于支护结构对围岩壁面施加的约束压应力的最小值作为强度校核的条件。
抗力区：衬砌在受力过程中的变形，一部分结构有离开围岩形成脱离区的趋势，另一部分压紧围岩所形成的区域。
支护结构中常用的挡墙结构有：1）钢板桩2）钢筋混凝土板桩3）钻孔灌注桩排桩挡墙4）H 型钢支柱、木挡板支护挡墙5）地下连续墙6）深层搅拌混凝土桩挡墙7）旋喷桩挡墙8）土钉墙 朗肯土压力的基本假定：1）挡墙背竖直、光滑。
墙后砂性填土，且表面水平无限长。
3）墙对破坏楔体无干扰。
衬砌的作用主要表现在：1）衬砌在施工阶段作为隧道施工的支护结构，它保护开挖面以防止土体变形、土体坍塌及泥水渗入，并承受盾构推进时的千斤顶顶力以及其他施工荷载。
2）竣工后，衬砌单独或与内衬一起作为隧道永久性支护结构，并防止泥水渗入，同时支撑衬砌结构周围的水土压力以及使用阶段和某些特殊需要的荷载，以满足结构的预期使用要求。
3）在水工隧道及通风隧道中要达到一定的光滑和抗腐蚀性的作用，为此常有在外层用装配式衬砌结构，而内里用现浇混凝土内衬。
地下建筑物衬砌结构计算理论的发展可大致分为：a.刚性结构阶段b.弹性结构阶段；c.假定抗力阶段；d.弹性地基梁阶段；e.连续介质阶段；f.数值方法阶段；g.极限优化设计阶段。