[工学]地下建筑结构-第06章-浅埋式结构

(一)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
P :结构顶板以下，底板以上的两边墙及中间柱等重量
L :结构横断面的宽度(见图6—9)；
q
t
顶
:底板上所受的特载。
(三)侧墙上的荷载
Mi MpQpb2q2b22
M i —— 设计弯矩；
M p —— 计算弯矩；
近似方法：
Q p —— 计算剪力；
Mi Mp-Qpb
b —— 支座宽度；
q —— 作用于杆件上的均布荷载。
2．设计剪力
a)
预预预预
预预预预
q
b) M p
Mi
Np
Ni
Qi
Qp
q Qi =Qp - 2 b
3．设计轴力
由静载引起的设计轴力按下式计算
当不考虑线位移影响时，可按图6-12简化计算模式 以力矩分配法进行手算。
顶
而静荷载作用下地层中的 闭合框架一般按弹性地基 上的框架进行计算，弹性 地基可按文克尔地基考虑， 也可将地基视作弹性 半无限平面。
图6-12
底
(三) 计算方法
e
e
e
e
h
h
a)
q0
J
J b)
J
J
l x2
x3
x1
l
h
h
(三) 计算方法
ij
MiMj ds EJ
：b i j 底板按弹性地基梁在单位力xi作用下算出的切口处 x i
方向的位移；
：i P框架基本结构在外荷载作用下产生的位移(不包括底板；)
b ：i q 底板按弹性地基梁在外荷裁q作用下算出的切口处 x i 方向位移；
(四)设计弯矩、剪力及轴力的计算
设计弯矩：实际不利的截面(弯矩大而截面高度又小) 则是侧墙边缘处的截面，对应这个截面的弯矩。 根据隔离体平衡条件，可以按下面的公式计算
预预预
预预预预
(二)双跨和多跨的矩形闭合框架
a)
b)
a)
顶板
b)
梁
柱
底板
(三)多层多跨的矩形闭合框架
有些地下厂房(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
预预
预预预
预
预 预预
预预预
预预
6.2.3 梁板式结构
顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构，围墙和隔墙为 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。
1．覆土压力
将结构范围内顶板以上各层土壤(包括路面材料)的重量 之和求出来，然后除以顶板的承压面积即可
2．水压力
q土 ihi kNm2 i
q水 whwkNm2 i
(一)顶板上的荷载
3．顶板自重
qdkNm2
4.
顶板所受的特载为
q
t
+q
顶
5．地面超载q
总和
q顶q土q水qq顶 t +q
q顶 ih iw h wdq顶 t+q i
Q 重 ——结构自重、设备重及上部覆土重之和；
Q 浮 ——地下水的浮力。
6.3 截面设计
规范:混凝土规范(GB50010-2002) 在特载与其它荷载共同作用下: 按弯矩及轴力强度验算时，材料动载下强度提高， 按剪力和扭力强度验算时，则材料的强度不提高。
地下矩形闭合框架结构的构件 (顶板、侧墙、底板)均按 偏心受压构件进行截面验算。
弹性地基上平面框架的内力计算仍可采用结构力学 中的力法，只是需要将底板按弹性地基梁来考虑。
结构力学力法
x1 11 x 2 12 x3 13 1P 0
x1
2
1
x2 22
x3 23
2P
0
x1
3
1
x2 32
x3 33
Fra Baidu bibliotek
3P
0
ij ij bij
ij iPbiq
ij 框架基本结构在单位力作用下产生的位移(不包括底板)
盾构隧道基础上修建三连拱地铁车站
• 广州林和西路站：单层三连拱岛式站台车站。 • 站厅设在地面或两端地下,站台两端可设辅助用房。 • 站台与站厅之间由楼梯和自动扶梯连接的车站结构型式
1986年采用“浅埋暗挖法”建成的北 京复兴门地铁折返线
(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。图6-2系地铁车站(或大型人防工程)的出入口通道。
序号 1 2 3 4 5
荷载列表
荷载类型 水土压力、结构自重
地面超载 特殊荷载 车辆爆炸荷载 地震荷载
类别 恒载 活载 偶然荷载 偶然荷载 偶然荷载
混凝土路面
地下水位
q顶
e1
1
e1
Q1
H
l
Q2
l
Q1
e2
e2
L
q底
(一)顶板上的荷载
作用于顶板上的荷载，包括有顶板以上的覆土压力、水 压力、顶板自重、路面活荷载以及特载。
(一)计算简图
1.平面应变 2.中隔墙看作只承受轴力的二力杆
(二)截面选择
已
结构力学
内
知
力
截
分
面
截面验算
配
在进行内力计算之前，先根据以往的经验(参照已有的 类似的结构)或近似计算方法假定各个杆件的截面尺寸， 经内力计算后，再来验算所设截面是否合适。
否则，重复上述过程，直至所设截面合适为止。
(三) 计算方法
Ni N p
由特载引起的设计轴力按下式计算
Nt Nt
i
p
图 6-16
将上面两种情形求得的设计轴力 加起来即得各杆件的最后设计轴力。
计算剪力 设计剪力
6.2.3 抗浮验算
为了保证结构不致因为地下水的浮力而浮起， 在设计完成后，尚需按下式进行抗浮计算
K Q重 1.05~1.10 Q浮
K ——抗浮安全系数
预预
预预预
预
预 预 预预预
预
预预
预
预预
预预
预预
预预
6.2 矩形闭合框架的计算
结构计算内容
荷载计算； 内力计算； 截面验算
6.2 矩形闭合框架的计算
荷载计算
静载是指长期作用在结构上的不变荷裁，如结构自重、 土压力及地下水压力等； 活载是指结构物使用期间或施工期间可能存在的变动荷载， 如人群、车辆、设备或施工设备以及施工期间堆放的材料、 机器等荷载； 特载则指常规武器(炮、炸弹)作用或核武器爆炸形成的 荷载。关于特载的大小是按照不同的防护等级采用的， 它在人防工程的有关规范中有明确的规定。 地震荷载：处于地震区的地下结构，还受到地震荷载的 作用。
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，其值依土壤的透水性来确定：对于砂土
1 ，对于粘土 0.7
h :从地下水表面至考查点的距离。
作用于侧墙上的荷载为: q侧eewq顶 t
6.2.2 内力计算
计算内力时， 首先要选择合理的计算简图并初步假设截面的尺寸