地下建筑结构重点(整理)

第16周周5第3,4节教3-A102 填：1*30名：4*5简：6*5计：1*20

第一章：概论

1.地下建筑结构的概念。

地下建筑结构——埋置地层内部的结构

衬砌——与土层接触的永久性支护结构承重、维护作用

内部结构——同地面建筑（与之区别）

2.地下建筑结构的工程特点：

答：建筑结构替代了原来的地层（承载作用）

地层荷载随施工过程是发生变化的

地质条件影响地层荷载

地下水碓结构设计影响大

设计考虑施工、使用的整个阶段

地层与结构共同的承载体系

地层的成拱效应

3.地下建筑结构的设计程序和内容

答：设计程序：初步设计技术设计

初步设计的步骤：1.找到主题2.依据主题3.用途设计模式4.收集资料5.整理分析资料6.摆出多种界面7.设计出多种思路8. 选出合适的设计模式。

初步设计内容：

（一）工程等级和要求，以及静、动载标准的确定；

（二）确定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）选定结构形式和布置；

（六）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度主要尺寸；

（七）绘制初步设计结构图；

（八）估算工程材料数量及财务概算。

技术设计内容：

（一）计算荷载：求出作用在结构上的各种荷载值；

（二）计算简图：拟定出恰当的计算图式；

（三）内力分析：得出控制截面的内力；

（四）内力组合：求出各控制截面的最大设计内力值；

（五）配筋设计：得出受力钢筋，确定分布钢筋与架立钢筋；

（六）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；

（七）材料，工程数量和工程财务预算。

第二章：地下建筑结构的荷载

概念：

主动土压力：

被动土压力：

静止土压力：

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。

普氏压力拱理论：

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。

1.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和计算图式。

2.（了解）按松散体理论对浅埋结构与深埋结构的划分，浅埋结构和深埋结构垂直围岩压力的计算方法。

3.土层弹性抗力的计算理论：局部变形和共同变形理论要点。

局部变形理论：Winkler模型

共同变形理论：弹性半无限空间模型

第三章：地下建筑结构的计算方法

1 .地下结构设计方法的类型及基本原理。（重点掌握荷载-结构法、地层-结构法含义和计算过程）

国内的设计方法一般分以下4类：

荷载结构法：主动地层抗力+被动地层抗力

计算原理：首先按地层分类法或由公式确定地层压力，然后按弹性地基上结构物，采用结构力学方法计算内力，进行结构截面设计。适用条件：浅埋隧道或明洞衬砌

地层结构法：共同承载，变形协调

计算原理：将地层与结构视为一整体来进行分析，满足变形协调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。

计算过程：地层模拟：单元建立，给出本构模型；结构模拟；地层与结构相互作用：接触面单元，给出本构关系；计算初始地应力；施工模拟。

工程类比法（严格说并非计算方法）

收敛限制法：属地层结构法，弹塑-粘性理论（思想合理，但实用上尚待发展）

第四章：浅埋式结构

1.概念：浅埋式结构

覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件，或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸。

2.浅埋式结构形式和特点。

（一）直墙拱：用在跨度1.5~4m地下结构中，如地下通道

墙体部分通常用砖或块石砌筑，拱体部分视其跨度大小，可采用砖砌拱、预制钢筋混凝土拱或现浇钢筋混凝土拱。

拱顶部分形式：半圆拱、割圆拱、抛物线拱等。

（二）矩形闭合框架：用在跨度大、整体性和防护等级高地下结构中，空间利用率高，挖掘断面经济，且易于施工。分为：

（1）单跨矩形闭合框架

（2）双跨和多跨的矩形闭合框架

（3）多层多跨的矩形闭合框架

（三）梁板式结构

在地下水位较低的地区，或要求防护等级较低的工程中，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。

3.矩形闭合框架的荷载计算和结构计算方法。

结构的计算

主要包括：荷载计算，内力计算，截面设计

1 顶板上的荷载

（1） 覆土压力 （2） 水压力 （3） 顶板自重 （4） 顶板所受特载t q 顶

（5） 地面超载q

2 底板上的荷载

底板的刚度较大，而地基相对较软，所以假定地基反力为直线分布，否则按弹性地基梁计算。

3 侧墙上的荷载 （1） 土层侧向压力

（2）侧向水压力

作用于侧墙上的荷载

4. 浅埋结构变形缝构造方式，以及各种构造方式的优缺点。

1 嵌缝式

嵌缝式优点是造价低，施工易。但在有压水中防水效能不良，仅适于地下水较少的地区，或防水要求不高的工程。

2 贴附式

亦称为可卸式变形缝。其优点是橡胶平板年久老化后可以拆换，缺点是不易使橡胶平板和钢板密贴。 3 埋入式

优点是防水效果可靠，但橡胶老化问题需待改进，这种方法在大型工程中普遍采用。

第五章：附建式地下结构

1.概念：附建式结构

根据一定的防护要求修筑于坚固的建筑物下的地下室，又称防空地下室，与独立修建的地下人防工事相对应。

2.附建式结构的优点。

与单建式人防结构相比的优越性

（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，在地震时防空地下室可作为避震室；

（4）上层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；

（5）结合基本建设同时施工，便于施工管理，同时也便于维护。

3.附建式结构的设计要点。

修建附建式结构上部建筑需满足的条件：有防护能力

（1）多层建筑：底层外墙选用材料的强度不低于一般砖石砌体强度；外墙开设门窗口面积不大于墙体)/(2m kN h q i i i γ∑=±)

/(2m t h q ωωγ=水)

/(2m t d q γ=q q d h h q t i i i

++++∑=顶顶γγγωωt q L P q q 顶顶底+∑+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-∑=245tan )(2ϕγ i i i h e .7.00.1，黏土取性而定，砂土取折减系数，依土壤透水-=ψψγωωh e t i i t q h h q e e q 顶顶侧++⎪⎭⎫ ⎝⎛-∑=++=ωωψγϕγ245tan )(2