课程教学大纲

《地下建筑结构》课程教学大纲

课程编号：031190 学分：3 总学时：51

大纲执笔人：张子新大纲审核人：丁文其

一、课程性质与目的

《地下建筑结构》是土木工程专业限定选修课，是从事地下建筑工程设计与施工的专业课程。

通过本课程的学习，使学生掌握或了解地下建筑结构设计的基本原理和设计计算方法，能够根据地下结构所处的不同介质环境、使用功能和施工方法设计出安全、经济和合理的结构。

二、课程基本要求

通过学习，学生在掌握地下建筑结构理论和应用知识方面应该达到如下要求：（其中基础理论部分为必须达到；工程应用部分因工程类型繁多，可根据实际需要按课内学时分配表选用。

（一）基础理论部分

1、了解地下建筑结构的概念和作用，熟悉土层和岩石中地下结构的常见结构形

式和结构设计的一般程序与内容；

2、了解土层和岩石地下衬砌结构的荷载，了解结构弹性抗力的概念和计算理论，

掌握常见荷载的计算方法和弹性抗力的局部变形理论计算方法。

3、了解地道式结构适用环境和构造，掌握拱形衬砌结构的设计计算内容和方法；

4、了解地层与地下结构共同作用的概念、分析原则和工程应用。

（二）工程应用部分

1、了解各种隧道结构的适用环境和构造，掌握拱形衬砌结构的设计计算内容和

方法。

2、了解浅埋式地道结构的形式、构造特点。掌握矩形框架结构的分析与设计方

法。

3、了解附建式地下结构（地下室）的结构选型和设计计算内容，掌握常见地下

室结构的设计计算方法。

4、了解盾构隧道和顶管隧道的功能和适用环境，了解顶管结构的设计计算内容

和方法，掌握盾构隧道结构的设计计算方法和构造要求。

5、了解沉井、沉管结构的类型和特点，了解沉管结构的设计计算内容和方法，

掌握沉井结构的设计计算和构造处理。

6、了解喷锚结构的概念和设计计算方法，熟悉新奥法的原理和实际运用。

7、了解基坑工程围护结构的主要类型和构造。掌握水泥土、地下连续墙等围护

结构的设计方法。掌握支撑体系的设计方法。

三、教学的基本内容

（一）绪论

1．地下结构的概念和功用

地下结构的概念、功用和特点。

2．地下结构的形式

地下结构的结构形式和适用环境。

（二）衬砌结构的荷载

1．荷载分类和组合

地下结构的荷载类型、组合原则和方式。

2．土层压力和围岩压力的计算理论和方法

土层环境中不同土质下土压力的确定方法，岩石围岩压力的计算方法。3．地下结构弹性抗力

局部变形理论和共同变形理论的基本思想和假定，局部变形理论的具体计算方法。

4．水压力、地震荷载和人防动荷载等的计算

（三）弹性地基中结构物的计算

1、概述

弹性地基理论的概念、解析解与数值方法、优缺点与适用场合。

2、弹性地基梁

能量原理、有限元表达式、软件设计、工程应用。

3、地下框架结构

有限元表达式、软件设计、工程应用。

4、物殊的课题

深梁的计算、杆系结构的几何非线性、弹性地基板。

（四）地层与地下结构的共同作用

1、概述

共同作用的概念、分析方法的现状、地下结构的合理设计方法。

2、地层模型

弹塑性模型

（五）地道式结构

1．概述

地道式结构的受力特点，地道式结构的类型和适用环境

2．地道式结构的荷载计算

水平土压力和垂直土压力的计算，围岩水平压力和垂直压力的计算，结构其它荷载的计算。

3．单层单跨拱形结构的内力计算和设计

概述，结构构件几何尺寸的计算，计算理论和简图，构造和配筋。

4．单跨双层和单层多跨连拱结构的构造和计算

单跨双层结构计算简图和内力计算特点，多跨连拱结构的内力计算。（六）附建式地下结构（地下室）

1．概述

地下室的功用、与基础的关系、设计计算的主要问题和结构类型

2．梁板式地下室

结构选型，荷载计算，计算简图和内力计算，构件配筋与构造

3．桩箱、桩伐基础和地下室的结构计算

不同上部结构下的地下室结构及其荷载、内力计算方法

4．考虑人防要求的地下室结构设计

人防荷载特点和计算方法，人防地下室的设计内容和计算方法，口部处理（七）盾构隧道和顶管隧道

1．概述

盾构隧道和顶管隧道的功用、特点和适用范围，设计计算内容

2．盾构隧道

结构类型，荷载确定，计算理论，计算简图，内力计算，构造和配筋

3．顶管隧道

结构类型，荷载确定，计算理论，计算简图，内力计算，构造和配筋

（八）沉井、沉管和地下连续墙

1．概述

沉井、沉管和地下连续墙的概念、适用范围和特点，

2．沉井结构

沉井的结构类型和构造，设计计算内容，荷载计算，主要构件的设计计算和构造配筋，设计计算的若干问题

3．沉管结构

沉管结构的类型和构造，结构设计，管段连接和防水技术

4．地下连续墙

地下连续墙类型，结构设计，接头设计

（九）喷锚结构

1．喷锚结构的作用原理

2．锚杆设计原理和计算方法

锚杆加固拱顶危岩的计算，锚杆加固侧墙危岩的计算，锚杆整体加固的计算，3．喷混凝土设计原理和计算方法

喷混凝土局部加固的设计原理和计算方法，喷混凝土组合拱的设计原理和计算方法

4．新奥法原理和运用

（十）地下结构矩阵分析方法和弹性地基梁杆系有限元方法

1．概述

地下结构矩阵分析方法的概念，地下结构弹性地基梁杆系有限元的概念2．地下结构矩阵分析方法的运用

矩阵分析方法的计算原理，地下结构矩阵分析法计算步骤，圆形衬砌结构的矩阵力法分析

3．弹性地基梁杆系有限元

基本原理，计算方法和步骤，弹性地基上矩形闭合框架的杆系有限元分析四、实验或上机内容