《浅埋式地下结构》PPT课件
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第六讲浅埋式结构详解
第六讲浅埋式结构一、概述浅埋式结构:是指其覆盖土层较薄，不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。
采用深或浅埋式的因素包括：建筑物的使用要求，环境条件，地质条件，防护等级，以及施工能力等。
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。
结构形式：直墙拱、矩形框架和梁板式结构，或者是上述型式的组合。
1. 直墙拱:在小型地下通道以及早期的人防工程中比较普遍，一般多用在跨度1.5～4m 左右的结构中。
墙体：砖或块石砌筑，拱体部分视其跨度大小，采用砖砌拱、预制钢筋混凝土拱或现浇钢筋混凝土拱。
拱型结构主要承受轴向压力，其中弯矩和剪力都较小。
拱顶部分按照其轴线形状又可分为：半圆拱、割圆拱、抛物线拱等多种形式。
2. 矩形闭合框架随着地下结构跨度、复杂性的增加，以及对结构整体性、防水性要求的越来越高，混凝土矩形闭合结构运用得越来越广泛。
与其他结构相比，它有空间利用率高，挖掘断面经济，且易于施工的优点。
特别是车行立交地道、地铁通道、车站等最为适用。
结构型式有单跨、双跨或多跨；有时在车站部分还需做成多层多跨的型式。
○1单跨矩形闭合框架当跨度较小时（一般小于6m），可采用单跨矩形闭合框架。
○2双跨和多跨的矩形闭合框架当结构的跨度较大，或由于使用和工艺的要求，结构可设计成单跨或多跨。
为了改善通风条件和节约材料，中间隔墙还可开设孔洞，不但可改善通风，节约材料，而且也使结构轻巧、美观。
中间隔墙还可用梁、柱代替。
孔洞开设较大时，隔墙的作用即变成梁、柱的传力体系。
○3多层多跨的矩形闭合框架 主要运用于地下厂房(例如地下热电站)由于工艺要求必须做成多层多跨的结构。
地铁车站部分，为了达到换乘的目的，局部也做成双层多跨的结构。
顶板梁柱底板)a )a )b )b3. 梁板式结构顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构，而围墙和隔墙则为砖墙；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。
第6章浅埋式结构
构件名称 墙板及环形结构
梁柱 基础
钢筋直径
d 10 12 d 14 16 d 20
d 32 d 32
有垫层 无垫层
保护层厚度（mm）
15~20 20~25 25~30
30~35 d+（5~10）
35 70
横向受力钢筋
受弯构件及大偏心受压构件受拉主筋配筋率一 般不大于1.2%，最大不得超过1.5%。
框架内力分析的计算简图及基本结构
设计弯矩、剪力及轴力的计算
a. 设计弯矩
不利截面是侧墙边缘处的截面
计算中近似的采用：
b Mi MP Qp2
设计弯矩计算简图
b. 设计剪力
不利截面仍处于支座边缘处
q
Qi
Qp
b 2
c. 设计轴力
由静载引起的设计轴力： Ni Np
由特载引起的设计轴力： Nit Ntp
埋入式变形缝
• 在有水压，而且表面温度高于50°C或受强氧化及油类等 有机物质侵蚀的地方，可在中间埋设紫铜片，但造价高。
特殊变形缝
d. 混合式
当防水要求很高，承受较大的水压力时，可 采用上述三种方法的组合，称为混合式，此 法防水效果好，但施工程序多，造价高。
6.4 算例
一置于弹性地基上的闭合 钢筋混凝土框架通道，横 梁受均布载 q20kN/m2，
将二者相加即为杆件最后设计轴力
设计剪力计算简图
抗浮验算 KQ重1.05~1.10 Q浮
截面设计
以《混凝土结构设计规范》为准 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高 按剪力和扭力对构件进行强度验算时，材料的
强度不提高
地下建筑结构课程设计讲义 PPT
•2.缺席5次直接不及格；
•3.方法正确无大的计算错误；
•4.成果要求：
• 有封面
• 有指导书
• 图纸
•5.时间：截止7月17日（星期五）的上午11点
大家好
30
Bye Bye
大家好
31
L :结构横断面的宽度；
q t :底板上所受的特载。
顶
大家好
10
矩形闭合框架的计算——荷载计算
(三)侧墙上的荷载
侧墙上所受的荷载有土层的侧向压力、水压力及特载。
1．土层侧向压力
e(
i
ihi)tan2452
2．侧向水压力 ew wh
：折减系数，其值依土体的透水性来确定：对于砂土 1
，对于粘土 0.7
E0=50MPa，泊桑比μ0=0.3，设为平面变形问题，绘制框架的弯
矩图。P132
a) 2t m
b)
x2
C
B
x1
0.6m 3m
D
A
4m
大家好
4m
24
大家好
25
大家好
26
大家好
27
大家好
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1.592 1.118
2.40B 1.85
a)
1.592 C
D 1.118
大家好
29
课程设计要求
•1.独立完成；
q 顶
ih iw h w d q 顶 t q
i
大家好
9
矩形闭合框架的计算——荷载计算
(二)底板上的荷载
一般情况下，人防工程中的结构刚度都较大，而地基相对 来说较松软，所以假定地基反力为直线分布。作用于底板上 的荷载可按下式计算
q底q顶LPq顶 t
地下建筑结构课件浅埋式结构
第三节 构造要求
（四）分布钢筋
因为考虑混凝土旳收缩、温差影响、不均匀旳沉陷等原因 旳作用，必须配置一定数量旳构造钢筋。
纵向分布钢筋旳截面面积，一般应不不大于受力钢筋截面 积旳10%，同步，纵向分布钢筋旳配筋率：对顶、底不宜 不大于0.15%；对侧墙不宜不大于0.20%。
纵向分布钢筋应沿框架周围各构件旳内、外两侧布置，其 间距可采用10～30㎝。框架角部，分布钢筋应合适加强（ 如加粗或加密），其直径不不大于12～14mm.
（2）双跨和多跨旳矩形闭合框架 当构造旳跨度较大，或因为使用和工艺旳要求，构造可设 计成双跨旳或多跨旳。
建筑工程学院
第一节 概述
up
（二）矩形闭合框架
（3）多层多跨旳矩形闭合框架 （地下商场和换乘站） 因为工艺要求或者是使用要求做成多层多跨旳构造。
建筑工程学院
第一节 概述
up
（三）梁板式构造
在地下水位较低旳地域，或要求防护等级较低 旳工程中，顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板 式构造，而围墙和隔墙则为砖墙； 在地下水位较高或防护等级要求较高旳工程中 ，一般除内部隔墙外，均做成箱形闭合框架钢 筋混凝土构造。
up
建筑工程学院
2 截面选择
up
计算超静定构造内力时需要懂得截面尺寸，这在设计 前是不懂得旳。
所以只有根据经验假定各个截面旳尺寸，进行内力计 算，然后验算截面是否合适。若不合格，反复上述过 程，直至所设截面合适为止
建筑工程学院
3 计算措施
采用位移法计算，当不考虑线位移旳影响时，则以力矩分配法 为简便。 (1) 当竖向荷载不平衡时，可以在底板旳结点上加设集中力. (2) 线位移旳拟定，一般情况下，框架有几孔就有几个独立旳 线位移。 浅埋式结构上特载旳值远大于其他荷载，，而且，特载旳值旳 计算是非常粗略旳，所以并非非常精确。 在多层多跨旳复杂情形可借助于电子计算机计算。
6 浅埋式结构
如果防水要求很高，承受较大水压时， 可以采用上述三种方法的组合，称为混 合式，效果良好，但施工程序多，造价 高。
§6.2 矩形闭合框架结构的计算
2.水压力 计算水压力时可以用下式表示：
式中：
q水 h （kN/m2）
——地下水面至顶板表面的距离。
h ——水的重度；
§6.2 矩形闭合框架结构的计算
3.顶板自重
q d
式中：
（kN/m2）
d
——顶板材料的重度； ห้องสมุดไป่ตู้—顶板的厚度。
§6.2 矩形闭合框架结构的计算
6.3.2混凝土保护层厚度
地下结构的特点是外侧与水、土接触， 内侧相对湿度较大，因此，保护层最小 厚度常比地面结构增加5-10mm。通常可 按照“混凝土结构设计规范” （GB50010-2002）规定采用，其环境类 别应属b类。 如某越江隧道工程砼保护层为35mm，某 地铁工程中，周边构件保护层为50mm。
1）计算简图视为平面应变问题，
图3－7 计算简图及简化
框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中隔 墙的刚度相对较小，将中隔墙一般视为只承 受轴力的二力杆，
图6－12 纵梁和柱计算简图
2）截面选择
计算超静定结构内力时需要知道截面尺 寸，这在设计前是不知道的。所以只有 根据经验假定各个截面的尺寸，进行内 力计算，然后验算截面是否合适。若不 合格，重复上述过程，直至所设截面合 适为止
§6.1.2 矩形闭合框架
（一）单跨矩形闭合框架 当跨度较小时（一般小于6m），可采用单 跨矩形闭合框架。 （二）双跨和多跨的矩形闭合框架 （三）多层多跨的矩形闭合框架
§6.1.3 梁板式结构
浅埋式地下结构设计
图6-21 按车站站台形式分类
6.4.2地铁车站平面设计
• 地铁车站的组成： • 地铁车站由车站主体(站台、站厅，生产、生活用房)、出
入口及通道、通风道及地面通风亭等三大部分组成。
• 高架车站一般由车站、出入口及通道组成。
• 地面车站一般仅设车站和出入口。
6.4.3地铁车站建筑设计
• 1. 车站 • （1）车站规模
• 地铁车站主体结构设计按照《地铁设计规范》（GB50157）、《建筑 结构荷载规范》（GB50010）、《混凝土结构设计规范》 （GB50009）及《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153）的 规定和要求进行设计。地铁车站主体结构的受力明确，按照极限状态 法设计，同时对地铁车站的抗震和耐久性设计也进行考虑。
• （3）多种功能的竖向组合。 主要为步行街、地下高速路、 地铁线路与车站、停车库及路面高架桥等共同组合在一起， 通常是机动车及地铁设在最底层，中层为地铁站台层，顶 层为步行道、商场等。
6.2.3平面柱网及剖面
• 1.矩形平面
• 这种形式多用于大中跨度的地下空间。它往往位于城市干 道一侧，起商业街的作用。
• 若工程位于地下水位较高的地区或防护等级要求较高时， 除内部隔墙外，做成箱型闭合框架钢筋混凝土结构。
4.框架结构
• 一些建筑如地下商场、地下停车场等，可采用框 架结构。
• 与地上框架不同的是：地下建筑的框架结构设计 荷载要考虑地面覆土的影响，框架结构的外围护 结构多采用钢筋混凝土墙体，以承受侧向土压力 的作用。
• 2.带形平面
• 这种形式跨度较大，为坑道式的，设计时应根据功能要求 及货柜布置的特点综合考虑，单面货柜的宽度以6～8m为 宜，双面货柜则以10～16m为好，长度不限。
6.4.2地铁车站平面设计
• 地铁车站的组成： • 地铁车站由车站主体(站台、站厅，生产、生活用房)、出
入口及通道、通风道及地面通风亭等三大部分组成。
• 高架车站一般由车站、出入口及通道组成。
• 地面车站一般仅设车站和出入口。
6.4.3地铁车站建筑设计
• 1. 车站 • （1）车站规模
• 地铁车站主体结构设计按照《地铁设计规范》（GB50157）、《建筑 结构荷载规范》（GB50010）、《混凝土结构设计规范》 （GB50009）及《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153）的 规定和要求进行设计。地铁车站主体结构的受力明确，按照极限状态 法设计，同时对地铁车站的抗震和耐久性设计也进行考虑。
• （3）多种功能的竖向组合。 主要为步行街、地下高速路、 地铁线路与车站、停车库及路面高架桥等共同组合在一起， 通常是机动车及地铁设在最底层，中层为地铁站台层，顶 层为步行道、商场等。
6.2.3平面柱网及剖面
• 1.矩形平面
• 这种形式多用于大中跨度的地下空间。它往往位于城市干 道一侧，起商业街的作用。
• 若工程位于地下水位较高的地区或防护等级要求较高时， 除内部隔墙外，做成箱型闭合框架钢筋混凝土结构。
4.框架结构
• 一些建筑如地下商场、地下停车场等，可采用框 架结构。
• 与地上框架不同的是：地下建筑的框架结构设计 荷载要考虑地面覆土的影响，框架结构的外围护 结构多采用钢筋混凝土墙体，以承受侧向土压力 的作用。
• 2.带形平面
• 这种形式跨度较大，为坑道式的，设计时应根据功能要求 及货柜布置的特点综合考虑，单面货柜的宽度以6～8m为 宜，双面货柜则以10～16m为好，长度不限。
浅埋式地下结构
施工方法
环境保护
采用明挖法施工，先开挖土方，然后进行 基础处理、浇筑垫层、绑扎钢筋、浇筑混 凝土等工序。
在施工过程中，采取了多项环境保护措施 ，如控制施工噪音、减少施工粉尘、合理 利用施工材料等。
XX隧道
结构形式
该隧道采用双洞单向行车隧道结构，每个 洞内设置车道和应急车道，顶板采用混凝
土浇筑，侧墙采用钢筋混凝土墙。
概述
XX隧道是一条穿越山体的公路隧道， 采用浅埋式地下结构，具有缩短行 车距离、提高行车安全性等优点。
A
B
C
D
环境保护
在施工过程中，采取了多项环境保护措施， 如控制施工噪音、减少施工粉尘、合理利 用施工材料等。
施工方法
采用盾构法施工，利用盾构机在山体内部 挖掘隧道，同时进行衬砌和排水工作。
XX大型广场的地下室
抗震设计的基本原则
1 2 3
强化结构整体性
通过合理的结构设计和连接方式，提高地下结构 的整体性和稳定性，使其在地震作用下能够保持 较好的整体性。
提高承载能力
通过增加结构的截面尺寸、提高材料强度等方式， 提高地下结构的承载能力，使其能够承受更大的 地震作用。
减轻结构自重
采用轻质材料或优化结构设计，减轻地下结构的 自重，从而减小地震作用对地下结构的影响。
浅埋式地下结构
目录
• 浅埋式地下结构概述 • 浅埋式地下结构的施工方法 • 浅埋式地下结构的支护方式 • 浅埋式地下结构的防水设计 • 浅埋式地下结构的抗震设计 • 浅埋式地下结构的工程实例
01 浅埋式地下结构概述
定义与特点
定义
浅埋式地下结构是指地下结构顶 板的上覆土层厚度较大，一般大 于或等于结构高度的地下结构。
浅埋的地下结构
（1）.墙型支挡结构 应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂
式和扶壁式挡墙。 （2）.槽形支挡结构
(a)悬臂式挡墙
（b）扶壁式挡墙
图5－1 薄壁型挡墙
其他：
重力型、半重力型（块石、素混凝土制 成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型 支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续 墙型支挡结构。
槽形支挡结构 （整体式引道结构）
2）截面选择
计算超静定结构内力时需要知道截面尺 寸，这在设计前是不知道的。所以只有 根据经验假定各个截面的尺寸，进行内 力计算，然后验算截面是否合适。若不 合格，重复上述过程，直至所设截面合 适为止
3)计算方法
采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时， 则以力矩分配法为简便。
(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点 上加设集中力.
大量的住宅和公共建筑物在修建时，按 照国家的规定，按比例修建的具有一定 防护要求的建筑物地下室。
承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核 爆炸冲击波的动力荷载;
平战结合；
一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结 构、壳体结构等结构形式。
地道
5.1.2引道结构
城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒 门与地面间的连接段 ，是一种纵向变高度 的堑壕。
需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高； 按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，
则不考虑材料强度的提高。
设有支托的框架结构
地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底 板均按照偏压构件进行截面验算。
h
S 3
h1
5.3.4抗浮计算
K Qg 1.10 Qf
Qg 为结构自重、设备重量及上部覆土 重之和，但对箱体施工完毕后工况，仅 考虑结构自重；
土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。 纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力
式和扶壁式挡墙。 （2）.槽形支挡结构
(a)悬臂式挡墙
（b）扶壁式挡墙
图5－1 薄壁型挡墙
其他：
重力型、半重力型（块石、素混凝土制 成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型 支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续 墙型支挡结构。
槽形支挡结构 （整体式引道结构）
2）截面选择
计算超静定结构内力时需要知道截面尺 寸，这在设计前是不知道的。所以只有 根据经验假定各个截面的尺寸，进行内 力计算，然后验算截面是否合适。若不 合格，重复上述过程，直至所设截面合 适为止
3)计算方法
采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时， 则以力矩分配法为简便。
(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点 上加设集中力.
大量的住宅和公共建筑物在修建时，按 照国家的规定，按比例修建的具有一定 防护要求的建筑物地下室。
承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核 爆炸冲击波的动力荷载;
平战结合；
一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结 构、壳体结构等结构形式。
地道
5.1.2引道结构
城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒 门与地面间的连接段 ，是一种纵向变高度 的堑壕。
需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高； 按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，
则不考虑材料强度的提高。
设有支托的框架结构
地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底 板均按照偏压构件进行截面验算。
h
S 3
h1
5.3.4抗浮计算
K Qg 1.10 Qf
Qg 为结构自重、设备重量及上部覆土 重之和，但对箱体施工完毕后工况，仅 考虑结构自重；
土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。 纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力
5 浅埋式地下结构
地下结构的设计计算通常包括三方面的内容，即：荷载计算、 内力计算、截面设计。这里仅介绍一些矩形闭合结构的内力 计算和截面设计要点。
5.2.1.1 计算简图
(1)框架结构计算简图 某些地下工程(如地下街、地铁通道等)的横断面比纵向短得
多，且结构所受的荷载沿纵向的大小近乎不变，如纵向长 度为L，横向宽度为B，当L/B＞2时，因端部边墙相距较远， 对结构内力的影响很小，可不考虑结构纵向不均匀变形， 把结构受力问题视为平面变形问题。计算时可沿纵向截取 单位长度(例如1m长)的截条为计算单元，如图5.4所示。 以截面形心连线作为框架的轴线，当做闭合框架来计算， 计算简图见图5. 5(a)所示。
图5.3 某地下指挥所平面
5.2 矩形闭合结构
5.2.1 设计计算要点
矩形闭合结构是由钢筋混凝土墙、柱、顶板和底板整体浇筑 的方形空间盒子结构，此种结构的顶板和底板均为水平构件， 侧墙为竖向构件。根据水平构件尺寸将此类结构划分为两种 结构体系，一种是框架结构体系，另一种是箱形结构体系， 两种结构体系常采用不同的分析方法进行设计。
图5.5 框架结构简图
图5.5 框架结构简图
有些地下结构，框架的顶、底板的厚度要比中隔墙大的多， 所以，中隔墙的刚度相对较小，此时，当侧力不大时，将中 隔墙看作只承受轴力的二力杆，误差也并不大，如图5.5(b)所 示。也有些地下结构，由于功能要求，中间需设柱和梁，梁 支承框架，柱支承梁，这种情况的计算简图应如图5.5(c)所示。
将以上求得的δ11、Δ1P代入方程(5.1)中，可得到未知力x1，进 而可以分别求解两铰框架和基础梁(底板)的内力。
(2) 箱形结构内力近似计算
将顶板、底板、侧墙均可视为弹性支承条件板，各块板的 荷载性质相同，因此可按下述公式及表格求出各块板的跨 中和支座弯矩。
5.2.1.1 计算简图
(1)框架结构计算简图 某些地下工程(如地下街、地铁通道等)的横断面比纵向短得
多，且结构所受的荷载沿纵向的大小近乎不变，如纵向长 度为L，横向宽度为B，当L/B＞2时，因端部边墙相距较远， 对结构内力的影响很小，可不考虑结构纵向不均匀变形， 把结构受力问题视为平面变形问题。计算时可沿纵向截取 单位长度(例如1m长)的截条为计算单元，如图5.4所示。 以截面形心连线作为框架的轴线，当做闭合框架来计算， 计算简图见图5. 5(a)所示。
图5.3 某地下指挥所平面
5.2 矩形闭合结构
5.2.1 设计计算要点
矩形闭合结构是由钢筋混凝土墙、柱、顶板和底板整体浇筑 的方形空间盒子结构，此种结构的顶板和底板均为水平构件， 侧墙为竖向构件。根据水平构件尺寸将此类结构划分为两种 结构体系，一种是框架结构体系，另一种是箱形结构体系， 两种结构体系常采用不同的分析方法进行设计。
图5.5 框架结构简图
图5.5 框架结构简图
有些地下结构，框架的顶、底板的厚度要比中隔墙大的多， 所以，中隔墙的刚度相对较小，此时，当侧力不大时，将中 隔墙看作只承受轴力的二力杆，误差也并不大，如图5.5(b)所 示。也有些地下结构，由于功能要求，中间需设柱和梁，梁 支承框架，柱支承梁，这种情况的计算简图应如图5.5(c)所示。
将以上求得的δ11、Δ1P代入方程(5.1)中，可得到未知力x1，进 而可以分别求解两铰框架和基础梁(底板)的内力。
(2) 箱形结构内力近似计算
将顶板、底板、侧墙均可视为弹性支承条件板，各块板的 荷载性质相同，因此可按下述公式及表格求出各块板的跨 中和支座弯矩。
lecture5浅埋地下结构
0.2
0.2
0.2
3
受弯构件偏心受压及偏心受 拉构件的受拉钢筋
0.1
0.15
0.2
浙江工业大学建筑工程学院
5、箍筋
一般可不配置箍筋 当需要配置时按下表规定
项次
1 2 3 4
板和墙厚（mm） V 0.7 ftbh0
150
150 h 300
200
300 h 500
250
500 h 800
了解浅埋结构的结构形式； 掌握矩形闭合框架的计算简图。 了解构造要求； 理解变形缝的设置方法。
浙江工业大学建筑工程学院
The End
浙江工业大学建筑工程学院
按照弯矩和轴力对构件承载力进行验算时，需要考虑动力荷 载作用下材料强度的提高；
按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，则不考虑材料强度 的提高。
地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板均按照偏压构件进 行截面验算。
框架结构的构件截面计算高度
h
S 3
h1
浙江工业大学建筑工程学院
4、抗浮计算
(1)当竖向荷载不平衡时：可以在底板的结点上加设集中力. (2)线位移的确定：一般情况下，框架有几孔就有几个独立的线
位移。 (3)浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，，而且，特载的值
的计算是非常粗略的，因此内力计算并非非常精确。
浙江工业大学建筑工程学院
3、截面计算
以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。 特载与其他荷载组合：
浙江工业大学建筑工程学院
q
H
B
1、附建式地下结构——防空地下室
大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家的规定，按比例修建 的具有一定防护要求的建筑物地下室。
5 浅埋式地下结构
图5.6 地基反力线性分布时框架计算简图
图5.7 弹性地基上框架计算简图
弹性地基上闭合框架的内力计算方法
——以单层单跨对称框架为例
如图5.8(a)所示的弹性地基上的单层单跨对称框架，计 算时采用如图5.8(b)所示的基本结构，即将上部框架与 底板相连接的刚节点替换为铰接，同时加一个未知力 x1，使原封闭框架成为两铰框架。由变形连续条件， 可列出如下的力法方程：
(2)箱形结构计算简图
如果矩形闭合结构的横向宽度和纵向长度接近，就 不能忽略两端部墙体影响，因而应视为空间的箱形 结构。当采用近似方法对箱形结构进行计算时，顶 板、底板、侧墙均可视为弹性支承条件板。
5.2.1.2 内力计算
(1)框架结构内力近似计算
当地下结构刚度较大，而地基相对来说较松软，可假 定地基反力为线性分布，按荷载作用下的钢筋混凝土 结构计算内力，如图5.6所示。内力解法有位移法，不 考虑线位移影响时，可用力矩分配法等。 当地下结构跨度较大(刚度较小)，而地基较硬时，宜将 静荷载作用下地层中的闭合框架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，如图5.7所示。
混凝土保护层：受力钢筋的保护层最小厚度通常比地 面结构增加5~10 mm。 横向受力钢筋：受弯构件及大偏心受压构件受拉主筋 的配筋率，一般应不大于1.2%，最大不得超过1.5%。 配置受力钢筋要求细而密。为便于施工，同一结构中 选用的钢筋直径和型号不宜过多。通常，受力钢筋直 径d≤32 mm，对于以受弯为主的构件d≥10~14 mm；对 于以受压为主的构件d≥12~16 mm。受力钢筋的间距应 不大于200 mm，不小于70 mm。
时，其箍筋间距不应大于5d；当搭接钢筋为受压筋时，
地下结构工程之浅埋的地下结构讲义
土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。 纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力
钢筋截面积的10％，同时，纵向分布钢筋的配 筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不宜小于 0.20％。
5.4.5箍筋
一般可不配置箍筋
项次
板和墙厚 （mm）
V 0.7 ftbh0 V 0.7 ftbh0
1
150 h 300
相信相信得力量。20.10.242020年10月 24日星 期六2时55分42秒20.10.24
谢谢大家！
项
分类
次
<C20
混凝土强度等级
C25-C40
C50-C60
轴心受压构件的全部
1
受压钢筋
0.4
0.4
0.4
2
偏心受压及偏心受拉构件 的受压钢筋
0.2
0.2
0.2
3
受弯构件偏心受压及偏心 受拉构件的受拉钢筋
0.1
0.15
0.2
5.4.4纵向分布钢筋
.4纵向分布钢筋 在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝
P
qb qu L qbt
侧墙荷载
侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水
压力和特载。
e (
i
i
hi
)
tan
2
(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5
2
)
ew wh
qh
(
i
i
hi
)
tan
2
(45
2
)
wh
qht
——折减系数，依土体透水性而定；对于砂土 1
对于粘土 0.7
图5－5荷载示意图
5.3.2内力计算
可将地基视作弹性半无限平面，作为弹 性地基上的框架进行分析。
钢筋截面积的10％，同时，纵向分布钢筋的配 筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不宜小于 0.20％。
5.4.5箍筋
一般可不配置箍筋
项次
板和墙厚 （mm）
V 0.7 ftbh0 V 0.7 ftbh0
1
150 h 300
相信相信得力量。20.10.242020年10月 24日星 期六2时55分42秒20.10.24
谢谢大家！
项
分类
次
<C20
混凝土强度等级
C25-C40
C50-C60
轴心受压构件的全部
1
受压钢筋
0.4
0.4
0.4
2
偏心受压及偏心受拉构件 的受压钢筋
0.2
0.2
0.2
3
受弯构件偏心受压及偏心 受拉构件的受拉钢筋
0.1
0.15
0.2
5.4.4纵向分布钢筋
.4纵向分布钢筋 在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝
P
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侧墙荷载
侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水
压力和特载。
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2
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——折减系数，依土体透水性而定；对于砂土 1
对于粘土 0.7
图5－5荷载示意图
5.3.2内力计算
可将地基视作弹性半无限平面，作为弹 性地基上的框架进行分析。
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2.3.1荷载计算 静荷载:自重土压力和地下水头压力； 活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载 ； 特定荷载 :常规武器甚至核武器作用下的冲
击荷载。
精选ppt
15
顶板荷载：
(1). 上部覆土重力
qs ihi
i
(2). 水压力： qw whw
(3). 顶板自重：
(4). 特载 q u t
静定结构，其形状与船坞类似，
其设计需要先进行抗浮稳定计算，然后进行结构的强度计算。
精选ppt
9
3.1.3一般浅埋结构
浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、 地下医院、指挥所等，应用广泛。
一般采用明挖法施工。 为直墙拱、矩形框架和梁板式结构 。
精选ppt
10
3.2一般浅埋结构结构形式
2.2.1直墙拱
需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高； 按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，
则不考虑材料强度的提高。
精选ppt
27
设有支托的框架结构
地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底 板均按照偏压构件进行截面验算。
h
S 3
h1
精选ppt
28
3.3.4抗浮计算
K Qg 1.10 Qf
Q g 为结构自重、设备重量及上部覆土 重之和，但对箱体施工完毕后工况，仅 考虑结构自重；
qg d
顶板总荷载为三者与特载之和：
quqsqwqgqut
qu ihiw hwdqut
i
精选ppt
16
底板荷载
直线分布，底板上的荷载为结构整体自 重、顶板传下的荷载与特载之和，即:
P
qb qu L qbt
精选ppt
17
侧墙荷载
侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水
压力和特载。
e(
(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点 上加设集中力.
(2).线位移的确定，一般情况下，框架有几孔 就有几个独立的线位移。
浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，，而 且，特载的值的计算是非常粗略的，因此并非 非常精确。
精选ppt
25
集中力的施加
精选ppt
26
3.3.3截面计算
以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。 特载与其他荷载组合： 按照弯矩和轴力对构件承载力进行验算时，
项
分类
次
<C20
混凝土强度等级
C25-C40
C50-C60
轴心受压构件的全部
1
受压钢筋
0.4
0.4
0.4
2
偏心受压及偏心受拉构件 的受压钢筋
0.2
0.2
0.2
受弯构件偏心受压及偏心
3
受拉构件的受拉钢筋
0.1
精选ppt
0.15
0.2
32
3.4.4纵向分布钢筋
.4纵向分布钢筋 在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝
200
2
300h500
第三章 浅埋的地下结构
当垂直土压力和水平土压力均随着深度 增加而增加时，则为浅埋式结构.
浅埋的地下结构包括附建式的地下室结 （防空地下室）、隧道的引道结构和 一般的浅埋结构.
本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与 计算原理 .
精选ppt
1
3.1.1防空地下室
大量的住宅和公共建筑物在修建时，按 照国家的规定，按比例修建的具有一定 防护要求的建筑物地下室。
半圆拱、割圆拱和抛物线拱
精选ppt
11
3.2.2矩形闭合框架
(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞
精选ppt
12
(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房
精选ppt
13
3.2.3梁板式结构
精选ppt
14
3.3矩形闭合框架的计算
矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内 力及截面计算，必要时尚应进行抗浮计算。
i
ihi)tan2(452)
ew wh
q h(
i
ih i)tan2(4 52) w hq h t
——折减系数，依土体透水性而定；对于砂土 1
精选p对pt 于粘土
0.7
18
图3－5荷载示意图
精选ppt
19
3.3.2内力计算
可将地基视作弹性半无限平面，作为弹 性地基上的框架进行分析。
简化，本节将弹性地基上的反力作为荷 载作用在闭合框架底部，按照一般平面 框架计算 。
精选ppt
20
1）计算简图视为平面应变问题，
精选ppt
21
图3－7 计算简图及简化
框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中隔 墙的刚度相对较小，将中隔墙一般视为只承 受轴力的二力杆，
精选ppt
22
图3－8 纵梁和柱计算简图
承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核 爆炸冲击波的动力荷载;
平战结合；
一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结 构、壳体结构等结构形式。
精选ppt
2
精选ppt
3
地道
精选ppt
4
3.1.2引道结构
城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒 门与地面间的连接段 ，是一种纵向变高度 的堑壕。
（1）.墙型支挡结构 应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂
土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。 纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力
钢筋截面积的10％，同时，纵向分布钢筋的配 筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不宜小于 0.20％。
精选ppt
33
3.4.5箍筋
一般可不配置箍筋
项次
板和墙厚 （mm）
V0.7ftbh0 V0.7ftbh0
1
150h300 150
精选ppt
23
2）截面选择
计算超静定结构内力时需要知道截面尺 寸，这在设计前是不知道的。所以只有 根据经验假定各个截面的尺寸，进行内 力计算，然后验算截面是否合适。若不 合格，重复上述过程，直至所设截面合 适为止
精选ppt
24
3)计算方法
采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时， 则以力矩分配法为简便。
Q f 为浮力。
精选ppt
29
3.4 构造要求
3.4.1配筋形式
精选ppt
30
3.4.2混凝土保护层厚度
保护层最小厚度常比地面结构增加510mm。通常可按照“混凝土结构设计规 范”（GB50010-2002）规定采用，其环 境类别应属b类。
精选ppt
31
3.4.3横向受力钢筋
钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一 般不大于200mm，不小于70mm，以方 便施工。表5－1 最小钢筋配筋率(%)
式和扶壁式挡墙。 （2）.槽形支挡结构
精选ppt
5
精选ppt
6
(a)悬臂式挡墙
（b）扶壁式挡墙
图2－1 薄壁型挡墙
精选ppt
7
其他：
重力型、半重力型（块石、素混凝土制 成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型 支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续 墙型支挡结构。
精选ppt
8
槽形支挡结构 （整体式引道结构）
击荷载。
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15
顶板荷载：
(1). 上部覆土重力
qs ihi
i
(2). 水压力： qw whw
(3). 顶板自重：
(4). 特载 q u t
静定结构，其形状与船坞类似，
其设计需要先进行抗浮稳定计算，然后进行结构的强度计算。
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9
3.1.3一般浅埋结构
浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、 地下医院、指挥所等，应用广泛。
一般采用明挖法施工。 为直墙拱、矩形框架和梁板式结构 。
精选ppt
10
3.2一般浅埋结构结构形式
2.2.1直墙拱
需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高； 按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，
则不考虑材料强度的提高。
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27
设有支托的框架结构
地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底 板均按照偏压构件进行截面验算。
h
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28
3.3.4抗浮计算
K Qg 1.10 Qf
Q g 为结构自重、设备重量及上部覆土 重之和，但对箱体施工完毕后工况，仅 考虑结构自重；
qg d
顶板总荷载为三者与特载之和：
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i
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16
底板荷载
直线分布，底板上的荷载为结构整体自 重、顶板传下的荷载与特载之和，即:
P
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17
侧墙荷载
侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水
压力和特载。
e(
(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点 上加设集中力.
(2).线位移的确定，一般情况下，框架有几孔 就有几个独立的线位移。
浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，，而 且，特载的值的计算是非常粗略的，因此并非 非常精确。
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25
集中力的施加
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26
3.3.3截面计算
以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。 特载与其他荷载组合： 按照弯矩和轴力对构件承载力进行验算时，
项
分类
次
<C20
混凝土强度等级
C25-C40
C50-C60
轴心受压构件的全部
1
受压钢筋
0.4
0.4
0.4
2
偏心受压及偏心受拉构件 的受压钢筋
0.2
0.2
0.2
受弯构件偏心受压及偏心
3
受拉构件的受拉钢筋
0.1
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0.15
0.2
32
3.4.4纵向分布钢筋
.4纵向分布钢筋 在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝
200
2
300h500
第三章 浅埋的地下结构
当垂直土压力和水平土压力均随着深度 增加而增加时，则为浅埋式结构.
浅埋的地下结构包括附建式的地下室结 （防空地下室）、隧道的引道结构和 一般的浅埋结构.
本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与 计算原理 .
精选ppt
1
3.1.1防空地下室
大量的住宅和公共建筑物在修建时，按 照国家的规定，按比例修建的具有一定 防护要求的建筑物地下室。
半圆拱、割圆拱和抛物线拱
精选ppt
11
3.2.2矩形闭合框架
(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞
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12
(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房
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13
3.2.3梁板式结构
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14
3.3矩形闭合框架的计算
矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内 力及截面计算，必要时尚应进行抗浮计算。
i
ihi)tan2(452)
ew wh
q h(
i
ih i)tan2(4 52) w hq h t
——折减系数，依土体透水性而定；对于砂土 1
精选p对pt 于粘土
0.7
18
图3－5荷载示意图
精选ppt
19
3.3.2内力计算
可将地基视作弹性半无限平面，作为弹 性地基上的框架进行分析。
简化，本节将弹性地基上的反力作为荷 载作用在闭合框架底部，按照一般平面 框架计算 。
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20
1）计算简图视为平面应变问题，
精选ppt
21
图3－7 计算简图及简化
框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中隔 墙的刚度相对较小，将中隔墙一般视为只承 受轴力的二力杆，
精选ppt
22
图3－8 纵梁和柱计算简图
承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核 爆炸冲击波的动力荷载;
平战结合；
一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结 构、壳体结构等结构形式。
精选ppt
2
精选ppt
3
地道
精选ppt
4
3.1.2引道结构
城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒 门与地面间的连接段 ，是一种纵向变高度 的堑壕。
（1）.墙型支挡结构 应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂
土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。 纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力
钢筋截面积的10％，同时，纵向分布钢筋的配 筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不宜小于 0.20％。
精选ppt
33
3.4.5箍筋
一般可不配置箍筋
项次
板和墙厚 （mm）
V0.7ftbh0 V0.7ftbh0
1
150h300 150
精选ppt
23
2）截面选择
计算超静定结构内力时需要知道截面尺 寸，这在设计前是不知道的。所以只有 根据经验假定各个截面的尺寸，进行内 力计算，然后验算截面是否合适。若不 合格，重复上述过程，直至所设截面合 适为止
精选ppt
24
3)计算方法
采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时， 则以力矩分配法为简便。
Q f 为浮力。
精选ppt
29
3.4 构造要求
3.4.1配筋形式
精选ppt
30
3.4.2混凝土保护层厚度
保护层最小厚度常比地面结构增加510mm。通常可按照“混凝土结构设计规 范”（GB50010-2002）规定采用，其环 境类别应属b类。
精选ppt
31
3.4.3横向受力钢筋
钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一 般不大于200mm，不小于70mm，以方 便施工。表5－1 最小钢筋配筋率(%)
式和扶壁式挡墙。 （2）.槽形支挡结构
精选ppt
5
精选ppt
6
(a)悬臂式挡墙
（b）扶壁式挡墙
图2－1 薄壁型挡墙
精选ppt
7
其他：
重力型、半重力型（块石、素混凝土制 成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型 支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续 墙型支挡结构。
精选ppt
8
槽形支挡结构 （整体式引道结构）