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；包括衬砌结构与内部结构两部分。

2.衬砌：与土层接触的永久性支护结构，起承重、维护作用。

3.地下结构断面形式：矩形、圆形、扁圆形、直墙拱形、曲墙拱形、梯形、多边形。

4.拱形结构的优点：1)地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受竖向荷载。因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构优；2）拱形结构的内轮廓比较光滑，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。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。这些材料造价低、耐久性良好、易维护。

5.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.作用在地下建筑结构上的荷载，按其存在的状态可分为：静、动、活荷载。

2.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。

3.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。

4.初始地应力：岩体在天然状态下具有的内在应力；

自重应力场：上覆岩层自重产生的应力，地心引力和离心惯性力共同作用结果；

构造应力场：地壳各处发生的一切构造变形和破裂形成的地应力。

5.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。

共同变形理论要点：假设地基为均质、连续、各向同性的半无限空间弹性体

第3章 弹性地基梁理论

1.弹性地基梁：搁置在具有一定弹性地基上，各点与地基紧密相贴的梁。

2.弹梁与普梁的区别：1）弹性地基梁是无穷多次超静定结构，普通梁是静定的或有限多次超静定；2）弹性地基梁必须考虑地基的变形，普通梁的支座通常看做刚性支座，及略去地基的变形。

3.弹性地基梁的计算模型：1）局部弹性地基基础：假设地基表面任一点的沉降与改点单位面积所受的压力成正比。优点：消除反力直线分布假设中的缺点；缺点：没有反应地基的变形连续性，故对于密实厚土层和整体岩石地基将会引起较大的误差。2)半无限体弹性地基模型：把地基看成一个均质连续弹性的半无限体。优点：一方面反映了地基的连续整体性，一方面又从几何上、物理上对地基进行了简化，故而可以把弹性力学中有关半无限弹性体这个古典问题的已知结论作为计算的基础；缺点：各类假设与实际不符并且模型在数学处理上比较复杂，因而在应用上受到限制。

4.弹性地基梁的分类：1）短梁：换算长度7

5.21<<λ的弹性地基梁；2）长梁：75.2≥λ的弹性地基梁，可份为无限长梁和半无限长梁；3）刚性梁：1≤λ的弹性地基梁。

第4章 地下结构的计算方法

1. 国内地下结构设计方法类型及基本原理

（1）荷载-结构模型：先给出地层对结构的荷载（土、水压力），再按结构力学方法进行构件截面设计，如主动荷载、主动荷载+弹性抗力。

（2）地层-结构模型：将地层与结构视为一整体来进行分析，考虑地层-结构的共同作用。在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌和地层的内力，并据以验算地层的稳定性和进行构件截面设计。

第5章 浅埋结构

1.浅埋式结构：其上覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件（土H 1)5.22(h -<，1h 为压力拱高）或软土地层中覆盖层厚度结构尺寸的地下结构。

2.浅埋式结构的形式和特点：（1）直墙拱：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。

（2）矩形框架：①单跨矩形闭合框架，跨度一般小于6m 。

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，结构可设计成双跨的或多跨的。

③多层多跨的矩形闭合框架，由于工艺要求或者是使用要求做成多层多跨的结构。

（3）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.变形缝（间距为30米左右）分为伸缩缝（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）和沉降缝（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降所设置的缝）。

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：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（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6章 附建式结构

1.附建式结构：根据一定的防护要求修建的附属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（与单建式结构相比）：

（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；防空地下室的造价比单建式的要低；（5）便于施工管理，采用新技术，保证工程质量，同时也便于维护。

3.附建式结构的设计要点：

（1）按平时和战时两种条件作为设计依据；（2）允许结构出现塑性变形，按弹塑性理论设计；（3）只进行结构的强度验算；（4）不必单独进行地基变形验算；（4）贯彻平战结合的原则，尽量为平时使用创造条件。

4.附建式地下结构的形式和特点：（1）梁板结构，顶板为钢筋混凝土梁板结构。（2）板柱结构，顶板采用无梁钢筋混凝土板式结构。（3）