第4章地下建筑结构的计算方法
第四章 建筑结构设计方法
第一节 建筑结构设计理论的发展
三、破损阶段设计法
1.破损阶段设计法概念 2.破损阶段设计法的基本假定 3.破损阶段设计法的计算简图 4.破损阶段设计法的基本方程 5.破损阶段设计法与容许应力设计法的主要区别
四、多系数极限状态设计法
多系数极限状态设计法的特点：构件的极限状态、构件的承载力极限状态、 构件的材料强度取值。
一、几个基本概念
结构可靠度、结构功能函数、结构的极限状态方程、概率密度函数、概率分 布函数。
二、结构的失效概率计算表达式（基本原理）
pf FR x fs xdx 1 FS xfR xdx
第三节 结构可靠度的基本原理与计算方法
三、结构可靠指标的计算方法
4.抗力R的统计参数和概率分布类型
单一材料的抗力R的统计参数：
KR R / Rk p f aΒιβλιοθήκη R 2 p
2 f
2 a
第四节近似概率法在设计规范中的应用
5.国外规范的分项系数
第三节 结构可靠度的基本原理与计算方法
c.选取验算点的初始值 xi* xi ,i 1,2,,n
d.计算 g
值，其中
xi xi xi*
e.由式（1）计算
值
i
Z
g ( x1 ,
x2 ,, xn )
i
f.由式（2）计算 xi*值；
g.重复d~f步直至 xi*前后两次差值
变换为当量正态分布随机变量
x
' i
，
在可靠度分析中合理反映变量分布类型的影响。
验算点：在Z=0上离原点（中心点）最近的点
x1*
地下建筑结构
绪论:地下结构的定义：保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物，统称为地下结构。
结构形式：断面形式：矩形、梯形、直角拱形、马蹄型、仰拱型、圆形。
影响因素：由受力条件来控制；结构型式也受使用要求的制约支护形式：1.防护型支护：以封闭岩面，防止周围岩体质量的进一步恶化或失稳为目的。
2.构造型支护：支护结构满足施工及构造要求，防止局部掉块或崩塌而逐步引起整体失稳。
3.承载型支护：承载型支护应满足围岩压力，使用荷载、结构荷载及其它荷载的要求，保证围岩与支护结构的稳定性。
发展的三个阶段：刚性结构阶段，弹性结构阶段，连续介质阶段现代支护理论的特征：(1) 对围岩和围岩压力的认识方面：传统支护理论认为围岩是荷载的来源，是支撑的对象。
现代支护理论则认为围岩具有自承能力。
围岩也是支护材料，可以通过加固围岩而保证结构的稳定。
(2) 在围岩和支护间的相互关系上：传统支护理论把围岩和支护分开考．围岩当作荷裁、支护作为承载结构，现代支护理论则将围岩和支护作为一个统一体，二者相互作用，共同变形。
(3)在支护功能和作用原理上：传统支护结构只是为了承受荷载，现代支护则是为了及时稳定和加固围岩。
保证围岩的稳定性。
(4)在设计计算方法上：传统支护主要是确定作用在支护上的荷载，而现代支护理论将围岩与支护作为共同的承载结构。
(5)在支护形式和工艺上：以加固围岩为主要支护手段：如锚杆、锚索、喷射混凝土、注浆等。
地下结构的计算特点：（1）必须充分认识地质环境对地下结构设计的影响；（2）地下工程周围的地质体是工程材料、承载结构，同时又是产生荷载的来源；（3）地下结构施工因素和时间因素会极大地影响结构体系的安全性；（4）与地面结构不同，地下工程支护结构安全与否，既要考虑到支护结构能否承载，又要考虑围岩的稳定性；（5）地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥困岩自承力；（6）地下结构的开挖过程是卸载过程，而不是加载过程。
第四章 地下建筑结构的计算方法
Q系统分级与分级系数的关系
RQD J r J w Q= ⋅ ⋅ J n J a SRF
岩体质量分级
岩体 质量 特别 好
极好
良好
好
中等
不良
坏
极坏
特别坏
Q值
1000 ～400
400～ 100
100～ 40
40～ 10
10～ 4
4～1
1～ 0.1
0.1～ 0.01
0.01～ 0.001
Q系统分级的应用
3
§2工程类比法
隧道各级围岩自稳能力判断
自稳能力 围岩级别 Ⅰ Ⅱ 跨度20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方 跨度10m ～20m，，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方； 跨度10m，可长期稳定，偶有掉块； 跨度10 ～20m，可稳定数日至1个月，可发生小～中塌方； 跨度5 ～10m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小～中塌方 跨度5m,可基本稳定
18
§5 收敛限制法 5
收敛线概念： 收敛线概念： 据地层及洞室情况可有弹性、塑性、 据地层及洞室情况可有弹性、塑性、松动等三 段。 限制线概念： 限制线概念：
支护时间和结构刚度的 合理选择： 合理选择：（图 ）
19
§5 收敛限制法 5
收敛线的确定： 收敛线的确定： 解析法， 解析法，难，不同部位的收敛线不一样； 不同部位的收敛线不一样； 有限元方法； 有限元方法； 现场实测法 限制线的确定：与上类似 限制线的确定：
Ⅲ
Ⅳ
跨度5m，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展 为中～大塌方。 埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏 跨度小于5m，可稳定数日至1个月 无自稳能力，跨度5m或更小时，可稳定数日 无自稳能力
004第四章地下建筑结构设计方法
地 下 结 构 设 计 原 理 与 方 法
二、设计模型 ⒈ 经验类比模型：以参照过去隧道工程实践经 经验类比模型：
验进行工程类比为主的经验设计法；
⒉ 荷载结构模型 设计原理：按地层（围岩） 设计原理：按地层（围岩）分类法或由适用 公式确定地层压力，按弹性地基上的结构物 公式确定地层压力， 的计算方法计算衬砌内力， 的计算方法计算衬砌内力，并进行结构截面 设计。 设计。 ⒊ 地层结构模型 设计原理： 设计原理：将衬砌和地层视为整体共同受力 的统一体系， 的统一体系，按变形协调条件分别计算衬砌 与地层内力， 与地层内力，并据以验算地层的稳定性和进 行截面设计。 行截面设计。
地 下 结 构 设 计 原 理 与 方 法
⑶ 地道式结构：直墙或曲墙式衬砌。 地道式结构： ⑷ 沉井式结构 ⑸ 装配式圆形管片衬砌：盾构法施工 装配式圆形管片衬砌： ⑹ 顶管结构：顶进法施工 顶管结构： ⑺ 地下连续墙结构：明挖或盖挖 地下连续墙结构： ⑻ 沉管结构：沉管法施工 沉管结构： ⑼ 开敞式结构：不做顶盖 开敞式结构：
地 下 结 构 设 计 原 理 与 方 法
⒋ 监控设计模型
原理：通过现场监测获得围岩力学动态和支护 结构工作状态的信息（数据），再通过必要的 力学分析，以修改和确定支护结构系统的设计 参数和施工对策。 监控设计分两个阶段：① 施工前预设计阶段 ② 修正设计阶段 监控设计主要环节：现场监测→数据处理→ 监控设计主要环节：现场监测→数据处理→信 息反馈 ★以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法。 例如以洞局位移量测值为根据的收敛—限制法； ★数值计算法可分别归属于荷载结构法与地层结 构法.然而， 构法.然而，因为大量的岩土工程实际问题目前保 有数值解， 有数值解，数值方法常被视为与封闭解析解不同 的另一类计算法． 的另一类计算法．
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(4)
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4－8 纵梁和柱计算简图
浅埋地下建筑中的闭合框架，如地铁 通道、过江隧道、人防通道等，通常多平 面变形问题，计算时沿纵向取一单位宽作 为计算单元，对地基也截取相同的单位宽 并把它看作一个弹性半无限平面。 在静荷裁作用下的地下闭合框架， 可将地基梁作弹性半无限平面，按这个假 定计算框架结概通常称为弹性地基上的框 架。 框架的内力分析可采用如图所示的 计算简图，与一般平面框架的区别即在于 底板承受末勿的地基弹性反力而使内力分 析变为复杂。
S h h1 3
5.3.4抗浮计算
K Qg Qf 1.10
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； Q f 为浮力。
4.4 构造要求
4.4.1配筋形式
4.4.2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。
【例题3-1】 一单跨闭合的钢筋混凝土框架通道，置于弹性 地基上，几何尺寸如图3-29(a)所元 捞梁承受均布荷载2tm2， 材料的弹性模量E＝14×105t／m2，泊桑比μ＝0.167，地基的 形变模量E0＝5000t／m2，泊桑比μ0＝0.3， 设为平面变形问 题，绘制框架的弯矩图。
增加斜托，斜托的斜度控制在1：3左右比较 合适。转角部分的钢筋布置如图。
4.4.7变形缝的设置
伸缩缝和沉降缝 ， 变形缝的间距在 30m左右。 嵌缝式：结构内部 槽中填以沥青胶或 由环氧树脂和煤焦 油合成的环煤涂料 等，也可以在外部 贴防水层。
第四章第三节 建筑工程清单工程量计算
V = ABH V − 挖基础土方 m3 A − 基础垫层长度 m B − 基础垫层宽度 m H − 挖土深度 m
• 例：某房屋工程基础平面及断面如图，普通 土，室外地坪设计标高-0.15米，交付施工的 地坪标高-0.3m，计算基础土方开挖工程量。
二、工程量计算
3.回填土按夯实或松填分别 以立方米计算，回填土 工程量可按下列方法计 算：
三、工程量计算
注意： 地槽交接处，由放坡产生的重复工程量不予扣除。
挖地槽—槽长—（轴线不居中）
（0.25-0.12）/2=0.065
对外墙槽 长有影响
二、工程量计算
2.挖地坑
定额工程量计算式： 矩形（1）不放坡时： V=(a+2c)×（ b+2c ）× H
（2）放坡时： V=(a+2c+kH)×（ b+2c +kH）× H+k2H3 /3
余
土
取
外
土
运
推土机推土、 铲运机铲土、 挖掘机挖土、 自卸汽车运 土、机械平 整场地、原 土碾压、填 土碾压
二、工程量计算
（一）总计算规则
土方体积（除“平整场地”、“原土打夯”、 “原土碾压” ）的计算，均以挖掘前的天然密实 体积计算。
（二）平整场地：建筑物场地挖、填方厚度在 ±30cm以内找平，如下图所示。
外墙地槽长度按图示尺寸的中心线计算；内墙地槽长 度按图示基础底面之间净长线长度计算。其突出部分应并 入地槽工程内计算。（例如：附墙柱）
Ｈ为室外地坪至槽底面的距离。
挖 土 深 度
内墙沟槽净长、中心线、基础净长计算示意图（不考虑工作面）
某房屋工程基础平面及断面如下图，已知土质为普
通土，设计室外地坪标高为-0.3,交付施工场地标高-
重庆大学版《地下结构设计》1-10章习题答案
第一章1.简述地下结构的概念和特点。
概念: 地下结构是指在保留上部地层（山体或土层）的前提下, 在开挖出能提供某种用途的地下空间内修筑的建筑结构。
特点:（1）地下空间内建筑结构替代了原来的地层, 结构承受了原本由地层承受的荷载。
在设计和施工中, 要最大限度发挥地层自承能力, 以便控制地下结构的变形, 降低工程造价。
（2）在受载状态下构建地下空间结构物, 地层荷载随着施工进程发生变化, 因此, 设计时要考虑最不利的荷载工况。
（3）作用在地下结构上的地层荷载, 应视地层介质的地质情况合理概化确定。
（4）地下水状态对地下结构的设计和施工影响较大, 设计前必须弄清地下水的分布和变化情况。
（5）地下结构设计要考虑结构物从开始构建到正常使用以及长期运营过程的受力工况, 注意合理利用结构反力作用, 节省造价。
（6）在设计阶段获得的地质资料, 有可能与实际施工揭露的地质情况不一样。
因此, 地下结构施工中应根据施工的实时工况动态修改设计。
（7）地下结构的围岩既是荷载的来源, 在某些情况下又与地下结构共同构成承载体系。
（8）当地下结构的埋置深度足够大时, 由于地层的成拱效应, 结构所承受的围岩垂直压力总是小于其上覆地层的自重压力。
2.简述地下结构的分类与形式。
按断面形式分类: 1）矩形2）圆形3）拱形4）其他形式按使用功能分类: 可分为生活设施、城市设施、生产设施、储藏设施、输送设施和防灾设施等按结构形式及施工方法分类: （1）喷锚结构（2）复合衬砌结构（3）盾构结构（4）沉管结构（5）沉井结构（6）地下连续墙结构（7）其他结构按与地面结构联系情况分类（1）附建式结构（2）单建式结构按埋置深度分类1）浅埋地下结构2）深埋地下结构3.简述地下结构计算理论的发展阶段和代表理论1.刚性结构阶段: 压力线理论该理论认为地下结构是由一些刚性块组成的拱形结构, 所受的主动荷载是地层压力, 当地下结构处于极限平衡状态时, 它是由绝对刚体组成的三铰拱静定体系, 铰的位置分别假设在墙底和拱顶, 其内力可按静力学原理进行计算。
同济大学地下建筑结构习题集
同济大学土木工程学院COLLEGE OF CIVIL ENGINEERING地下建筑结构教学大纲授课教案多媒体教学课件授课录像习题集课程试卷课程内容及组织实践教学教学研究申报附件习题集习题集第一篇总论第一章绪论思考题1.1 简述地下建筑结构的概念及其型式。
1.2 地下建筑结构，其特征与地上建筑结构有何区别？1.3 地下工程按使用功能分类主要内容有哪些？1.4 地下工程机构的设计理论和方法主要包括哪些？1.5 简述地下建筑结构设计程序及内容。
第二章地下建筑结构的荷载思考题2.1 地下建筑荷载分为哪几类,常用的组合原则有哪些。
2.2 简述地下建筑荷载的计算原则？2.3 简述土压力可分为几种形式？其大小关系如何？2.4 静止土压力是如何确定的？2.5 库伦理论的基本假定是什么？并给出其一般土压力计算公式？2.6 应用库伦理论，如何确定粘性土中的土压力大小？2.7 简述朗肯土压力理论的基本假定？2.8 如何计算分层土的土压力？2.9 不同地面超载作用下的土压力是如何计算的？2.10 考虑地下水时的水平压力是如何计算的？"水土分算"与"水土合算"有何区别？各自的适用情况如何？2.11 简述围岩压力的概念及其影响因素。
2.12 简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别？2.13 简述弹性抗力的基本概念？其值大小与哪些因素有关？2.14 什么是“脱离区”？2.15 什么是弹性抗力，影响因素有哪些？目前确定弹性抗力的理论有哪些？2.16 简述温克尔假定。
2.17 简述坑道开挖前原始岩体中的应力状态和开挖坑道后围岩中的应力状态。
习题2.1 用朗肯土压力公式计算图示挡土墙上主动土压力分布及其合力。
已知填土为砂土，填土面作用均不荷载q＝20kPa。
(土的物理指标见下图）2.2 用水土分算法计算图示挡土墙上主动土压力分布及水压力分布图及其合力。
已知填土为砂土。
(土的物理指标见下图）第三章弹性地基梁理论思考题3.1 什么是弹性地基梁，其作用是什么，它与普通梁的区别？3.2 弹性地基梁计算理论的基本假设有那些？3.3 简述弹性地基梁两种计算模型的区别。
地下空间结构
地下工程结构第一章绪论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部分。
衬砌结构主要起承重和围护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。
2.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。
3.地下建筑地上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，因为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）、其他荷载。
2.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，则Ep>E0>Ea3.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。
分为松散、膨胀、变形、冲击围岩压力。
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。
4.简述弹性抗力的基本概念？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。
-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。
YJK地下室计算
YJK地下室计算地下室的结构计算首先需要确定地下室的设计荷载。
设计荷载一般包括垂直荷载（如建筑自重、楼层荷载）、水平荷载（如风荷载、地震荷载）和温度荷载等。
根据设计荷载，可以计算出地下室的垂直和水平受力情况，包括地下室的抗拉、抗压、抗弯和抗剪承载力等。
在地下室的结构计算中，常用的方法包括弹性分析和塑性分析。
弹性分析是指假设地下室的结构在荷载作用下仍然处于弹性阶段，可以使用弹性力学原理和有限元分析方法来计算地下室的应力、应变和位移等。
塑性分析是指考虑结构破坏的可能性，即结构处于塑性阶段，可以根据材料的塑性特性和破坏准则来计算地下室的极限荷载和破坏模式。
地下室的计算还需要考虑土壤的力学性质和相互作用。
土壤的力学性质包括土壤的抗剪强度、压缩性和侧向支撑能力等。
在地下室的结构计算中，需要考虑土壤的水平和垂直支撑作用，以及地下室结构和土壤之间的相互作用。
常用的土壤-结构相互作用分析方法包括两者之间的界面模型和直接计算模型。
除了结构计算，地下室的计算还需要考虑地下室的防水和排水设计。
地下室的防水设计包括防水层材料的选择、施工方法和施工质量的控制，以及地下室内外的排水系统和雨水收集系统的设计。
地下室的排水设计需要考虑地下室的地下水位和地下水流动的影响，以确保地下室的排水系统能够有效地排除地下水和表面水。
在进行地下室计算时，还需要考虑地下室的施工方法和施工顺序。
地下室的施工方法包括明挖法、盖板法和顶板法等，每种施工方法都有其优点和适用的条件。
施工顺序可以有不同的选择，根据地下室的结构特点和施工条件，确定最合适的施工顺序，以确保地下室的施工进度和质量。
综上所述，YJK地下室计算是一个综合性的工程计算，它需要考虑地下室的结构稳定性、安全性和可靠性，以及土壤的力学性质和相互作用，防水和排水设计，施工方法和施工顺序等因素。
只有通过科学严谨的计算和评估，才能确保地下室的设计和施工质量，保证地下室的使用安全。
习题集课程试卷_地下建筑结构
10.10隧道衬砌结构的防水、抗渗都可以采取那些措施。
第十一章沉管结构
11.1沉管运输中干舷设计的意义。
11.2沉管结构设计的方法和原则。
11.3沉管管段之间连接处理的方法。
11.4沉管基础的处理措施有那些？
第十三章顶管、管幕及箱涵结构
13.1保证顶管工程的成功实施，需要解决好那些关键问题？
13.2常用的顶管工具有那些？
13.3阐述中继接力顶进技术的原理。
第三篇 岩石地下建筑结构
第十四章整体式隧道结构
14.1什么是半衬砌结构及其使用范围？
14.2半衬砌结构的计算简图？
14.3直墙拱结构的优缺点有那些？
14.4直墙拱结构的计算简图及计算原理？
习题
图示一双跨对称的框架。几何尺寸及荷载见图中。底板厚度0.5m材料的弹性模量E=2.0×107kN/m2，地基的弹性模量Eo=5000kN/m2。设为平面变形问题，绘出框架弯距图。
第七章附建式大楼地下室
思考题
7.1附建式大楼地下室的结构形式有哪些。
7.2附建式大楼与主楼间的基础连接处如何处理。
7.3如何考虑主楼的基础荷载对附建式大楼结构受力的影响。
14.5简述直墙拱结构的设计计算步骤。
第十五章喷锚结构
15.1什么是喷锚支护？它与传统的模注混凝土衬砌相比有那些优点？它与新奥法有何关系？
15.2喷锚支护的工艺特点和作用机理？
15.3从体现现代支护原理角度浅谈喷锚支护的设计与施工原则。
15.4什么是复合衬砌？其受力变形的特点？
15.5二次衬砌的主要作用以及其结构设计的基本要求？
2.10考虑地下水时的水平压力是如何计算的？"水土分算"与"水土合算"有何区别？各自的适用情况如何？
第4章 地下建筑结构的计算方法
M
5
3
1
1
2
力矩平衡方程： M M12 M13 M14 M15
(S12 S13 S14 S15 )1
1
S12
M S13 S14
S15
力矩分配法的解题步骤： （1）在刚结点处加上附加刚臂，使原结构成为单
跨静定梁的组合体，计算分配系数。（结构处于 锁住状态） （2）计算杆端的固端弯矩，求结点不平衡力矩。 （3）将不平衡力矩反号后，按分配系数、传递系 数进行分配、传递。（将锁住的结点放松） （4）将各杆的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩相 加求得各杆的最后弯矩。 （5）绘内力图。
之后进行计算分析，必要时修改构件尺寸或结构 型式 要计算，但不能过于依赖计算
3
1. 概述
设计计算方法一般分以下4类：
工程类比法 （严格说并非计算方法） 荷载结构法：主动荷载、主动荷载+弹性抗力 地层结构法：共同承载，连续介质理论 收敛限制法：属地层结构法，弹塑-粘性理论 数值法、解析法可用于上列后3种方法的任意一种 计算模型：平面模型、空间模型
38
4. 收敛限制法
收敛限制法：
又称特征线法或变
形法，是一种以理论为
基础、实测为依据、经
验为参考的隧道设计方
法。由法国人1978年在
新奥法的基础上提出。
σ
基本原理是利用岩体特
征曲线和支护结构特征
曲线交会的方法来决定
P P P
支护体系最佳平衡条
件。
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小结
荷载结构法结合实测还是较实用的方法。 数值法：理论上完善，但土的应力—应变关 系至今不成熟，关键问题在于土并非连续材 料； 收敛限制法：思想合理，但实用上尚待发展。
地下建筑结构 考点 答案
第一章绪论1.地下建筑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地下建筑结构；另一类是修建在岩层中的地下建筑结构。
2.衬砌的作用：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、结构自重以及其他荷载的作用；围护，即防止岩士体风化、坍塌、防水、防潮等。
3.地下建筑与地面建筑结构相比，在计算理论和施工方法两方面都有许多不同之处。
其中，最主要的是地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。
这是因为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。
（重要）4.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。
要注意施工方法对地下结构的形式会起重要影响。
5.施工方案是决定地下结构形式的重要因素之一，在使用和地质条件相同情况下，由于施工方法不同而采取不同的结构形式。
（判断）6.拱形结构优点：(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好（例如在竖向荷载作用下弯矩小）。
(2）拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，--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。
7.喷锚结构：在地下建筑中，可采用喷混凝土、钢筋网喷混凝土、锚杆喷混凝土或锚杆钢筋网喷混凝土加固围岩。
这些加固形式统称为喷锚结构（定义）。
喷锚结构可以做临时支护，也可作为永久衬砌结构。
8.复合衬砌结构：复合支护结构通常由初期支护和二次支护组成，防水要求较高时须在初期支护和两次支护间增设防水层。
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。
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3.地层—结构法
4.3.3 本构模型
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
4.3.4 单元模式
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
4.3.5 施工过程的模拟
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3.地层—结构法
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．围岩作为荷载；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。
1. 概述
2. 地层—结构模型
1. 概述
将支护结构与围岩视力一体，作为共同承载 的隧道结构体系，故又称为围岩一结构模型或 复合整体模型，在这个模型中围岩是直接的承 载单元，支护结构只是用来约束和限制围岩的 变形，这一点正好和上述模型相反。
2.荷载—结构法
4.2.1 设计原理 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地层 压力等荷载的作用。 计算时先计算出地层压力，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2 计算原理
2.荷载—结构法
2.荷载—结构法
1. 概述
(1)以参照过去隧道工程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，以洞周位移量侧值为根据的收 敛—限制法； (3)作用一反作用模型，即荷载一结构模型。 例如，弹性地基因环计算和弹性地基框架计算 等计算法； (4)连续介质模型，包括解析法和数值法c数 值计算法目前主要是有限单元法。
1. 概述
从各国的地下结构设计实践看，目前．在 设计隧道的结构体系时，主要采用两类计算模 型，一类是以支护结构作为承载主体、围岩作 为荷载同时考虑其对支护结构的变形约束作用 的模型。另一类则相反，视围岩为承载主体， 支护结构则为约束围岩变形的模型。
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
2.荷载—结构法
2.荷载—结构法
3.地层反力的作用模式
2.荷载—结构法
3.地层—结构法
对应于地层－结构模型的计算方法称为地层－ 结构法。 把地下结构与地层作为一个受力变形的整体， 按照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。 充分体现了相互作用原理。 这里仍重点介绍《公路隧道设计规范》 （2004）中的计算方法。
1. 概述
经验
刚性理论
弹性理论
连续介质理论
1. 概述
4.1.2地下结构体系的计算模型 国际隧道协会在1978年成立了隧道结构谈倔 型研究组、收集和汇总了各会员国目前采用的 地下结构设计方法．如表4－1所示。经过总结， 国际隧道协会认为，目前采用的地下结构设计 方法可以归纳为以下4种设计模型：
第4章 地下建筑结构的计算方法
本 章 内 容
1 概述 2 荷载－结构法 3 地层－结构法 4 算例
1. 概述
4.1.1 地下建筑结构计算方法的发展
早期完全依靠经验，19世纪才逐渐形成 计算理论；最早的计算理论为刚性理论（压 力线理论）；柔性材料被用于地下工程后开 始按弹性理论计算；逐步认识到地层与结构 是一个受力整体，20世纪以来，按连续介质 理论建立起新的计算方法。
1. 概述
荷载—结构模型模型设计的隧道支护结构
偏于保守 地层—结构模型是目前隧道结构体系设计中力求 采用的或正在发展的模型，因为它符合当前的 施工技术水平。
4种模型中前3种较为常用。
2.荷载—结构法
对应于荷载－结构模型的计算方法称为荷载－ 结构法。 地层对结构的作用只是产生在地下建筑结构上 的荷载，衬砌在荷载的作用下产生内力和变形。 这里介绍《公路隧道设计规范》（2004）中 的计算方法。
1. 概述
3. 经验类比模型 在大多数情况下，隧道支护体系还是依赖 “经验设计”的，在实施过程中，依据量测信 息加以修改和验证。经验设计的前提要正确地 对坑道围岩进行分类、然后在分类的基础上编 制支护结构系统的基本图示。 它是完全依靠经验设计地下结构的设计模型。
1. 概述
4.收敛限制模型
其计算理论也是 地层结构法，其 设计方法常称为 收敛限制法，或 称特征线法。 只是计算时采用 收敛—约束法 图解考虑。
3.地层—结构法
4.3.1 设计原理 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。 计算方法以有限单元法为主。
3.地层—结构法
4.3.2 计算初始地应力
3.地层—结构法
3.地层—结构法
3 初始地应力 将初始自重应力与构造应力叠加， 即得初始地应力