地下建筑结构(复习总结)ppt课件
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计算围岩压力、按围岩分级和经验公式确定围岩压力。
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河北工业大学土木工程学院
３ 弹性地基梁理论
一、弹性地基梁与普通梁的区别（课本47）：
●普通梁有有限个支座，是静定和有限次超静定结构。
弹性地基梁所受反力是连续分布的，有无穷多个未知反力是无穷多 次超静定结构。
●普通梁支座为刚性，不考虑地基变形仅考虑梁的变形。
一、地下建筑结构的设计模型（课本71）： 荷载结构模型、地层结构模型、经验类比模型、收敛限制模型 二、荷载结构法定义（课本72）
地层对结构的作用只产生作用在地下建筑结构上的地层压力 （包括地层的主动压力和被动弹性抗力），衬砌在荷载的作用下 产生内力和变形。 三、地层结构法定义（课本74 ）
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及周围地层的变形；充分体现了周围地 层与地下建筑结构的相互作用，该理论尚处于发展阶段。不仅计 算出了衬砌结构的内力，而且计算出了周围地层的应力。
正常使用极限状态：超过这一极限状态，结构或构件就不能完成对其 所提出的适用性或耐久性的要求。
二、可靠度分析的四种近似方法 中心点法、验算点法、当量正态化法(JC法)
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河北工业大学土木工程学院
6 浅埋式结构
一、浅埋式结构定义（课本116）：
结构上部覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件 （ H 土 ( 2 ~ 2 .5 ) h 1 h 1 ： 压 力 拱 高 ）或在软土地层中覆盖层 厚度小于结构尺寸的地下建筑结构。目前我国修建的大量人 防地下建筑物都属浅埋式结构。
也可以把刚性梁视为短梁的特例，直接由短梁导得计算公式。此
时取α→0，作极限运算。
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河北工业大学土木工程学院
３ 弹性地基梁理论
二、弹性地基梁的分类（课本61）： 1、短梁(又称有限长梁、弹性梁)：l＜λ＜2.75 2、刚性梁：λ ＜1 3、长梁：λ ≥2.75 无限长梁：若荷载作用点距梁两端的换算长度均≥2.75，可忽略该
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河北工业大学土木工程学院
5 地下建筑结构的可靠度理论
一、结构的极限状态（课本90）： 结构由有效状态转变为失效状的临界状态，超过了这一状态，结构就
不能再有效工作。即结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足 设计规定的某一功能函数的要求。它包括承载能力极限状态和正常使用 极限状态。
承载能力极限状态：超过这一极限状态结构或构件就不能满足预定的 安全性要求。它包括整体失稳所引起的侠义的承载能力极限状态；由于 岩体的局部破坏或变形过大而导致的上部结构的破坏，及广义的极限状 态。
主体的上部有永久性地面建筑
工
程
暗
挖
地道式
口部地平面高于室内地平面
工
程
坑道式
口部地平面低于室内地平面
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河北工业大学土木工程学院
７ 附建式地下结构
二、人防工程分类：
—— 按防护特性划分
甲类工程 乙类工程
能防预定核武器、生化武器及常规武器 破坏效应的人防工程
能防预定常规武器、生化武器 破坏效应的人防工程
２ 地下建筑结构荷载
一、荷载种类： 按其作用特点及其使用划分：主要荷载、附加荷载和特殊荷载。 按存在状态划分 ：静荷载、活荷载、动荷载和其它荷载（材料收缩，
温度变化，不均匀沉降）。 二、土压力计算： 主动土压力、被动土压力、静止土压力的概念和大小关系，朗肯和 库伦土压力的计算。 三、围岩压力计算（计算题：课本37页压力拱高度的推导）： 课本32页围岩压力分类 围岩压力的计算方法：按松散体理论计算围岩压力、按弹性体理论
反力。
❖ b.弹性地基梁阶段：即所谓的局部变形理论（地基反力（抗力） 百度文库该点的变形成这比。 将结构的变形曲线和地层弹性反力的分 布按Winkler假定形式分布进行了假定。
(3)连续介质阶段
❖ 把支护结构与岩体作为一个统一的力学体系来考虑，认为两 者相互作用，共同变形。即所谓的共同变形理论。
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河北工业大学土木工程学院
弹性地基梁与地基是共同变形的，满足变形连续条件。
二、弹性地基梁的分类（课本61）：
1、短梁(又称有限长梁、弹性梁)：l＜λ＜2.75
是弹性地基梁的一般情况，应按弹性地基梁的挠曲微分方程及 参数解得方法计算。
2、刚性梁：λ ＜1
可认为梁是绝对刚性的，即EI→∞或α→0 ，刚性梁的地基反力呈 直线分布，其变位及内力可由静力平衡条件求得。
土木工程学院
地下建筑结构
(复习)
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河北工业大学
１ 绪论
❖ 地下结构计算理论的发展与现状 (1)刚性结构阶段：作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重力。
如：海姆(A．Haim)理论、朗肯理论、金尼克理论和著名的普氏 理论等。
(2)弹性结构阶段： ❖ a.假定弹性反力阶段：把地层对衬砌变形的约束作用力即为约束
７ 附建式地下结构
一、附建式地下结构定义：
根据一定的防护要求修建的附属于较坚固的建筑物的地下室，与独立修 建的地下人防工事（单建式）相对应，又称为 “防空地下室” 或 “附建式 人防工事”。
二、人防工程分类：
—— 按构筑类型划分
明
单建掘开式
主体的上部无永久性地面建筑
挖
工
人 防
程
防空地下室 （附建式）
二、结构形式（课本116）：
直墙拱形结构、矩形框架结构和梁板式结构。
三、计算方法（课本123）： 计算时沿纵向截取单位长度1m作为框架计算。计算方法有：
1、将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上的框架进行 分析。
2、将弹性地基上的反力作为荷载作用在闭合框架底部，按照 一般平面框架计算 。
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河北工业大学土木工程学院
三、单向板和双向板的划分（课本155）：
l2/l1≥3 按单向板设计； 2＜l2/l1＜3 宜按双向板设计；
l2/l1≤2 应按双向板设计。
楼板的厚度按短边方向跨度确定。
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７ 附建式地下结构
四、防空地下室结构的计算： 《人民防空地下室设计规范》
4.1.5 防空地下室结构在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷 载作用下，其动力分析均可采用等效静荷载法。
荷载对梁端的影响，这类梁称为无限长梁。 半无限长梁：若荷载作用点仅距梁一端的换算长度≥2.75时，可忽
略该荷载对这一端的影响，而对另一端的影响不能忽略，这类梁 称为半无限长梁。
三、弹性地基梁的计算（见上课时讲的例题和课后作业题，无限长 梁的计算）：
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４ 地下建筑结构的计算方法
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３ 弹性地基梁理论
一、弹性地基梁与普通梁的区别（课本47）：
●普通梁有有限个支座，是静定和有限次超静定结构。
弹性地基梁所受反力是连续分布的，有无穷多个未知反力是无穷多 次超静定结构。
●普通梁支座为刚性，不考虑地基变形仅考虑梁的变形。
一、地下建筑结构的设计模型（课本71）： 荷载结构模型、地层结构模型、经验类比模型、收敛限制模型 二、荷载结构法定义（课本72）
地层对结构的作用只产生作用在地下建筑结构上的地层压力 （包括地层的主动压力和被动弹性抗力），衬砌在荷载的作用下 产生内力和变形。 三、地层结构法定义（课本74 ）
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及周围地层的变形；充分体现了周围地 层与地下建筑结构的相互作用，该理论尚处于发展阶段。不仅计 算出了衬砌结构的内力，而且计算出了周围地层的应力。
正常使用极限状态：超过这一极限状态，结构或构件就不能完成对其 所提出的适用性或耐久性的要求。
二、可靠度分析的四种近似方法 中心点法、验算点法、当量正态化法(JC法)
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6 浅埋式结构
一、浅埋式结构定义（课本116）：
结构上部覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件 （ H 土 ( 2 ~ 2 .5 ) h 1 h 1 ： 压 力 拱 高 ）或在软土地层中覆盖层 厚度小于结构尺寸的地下建筑结构。目前我国修建的大量人 防地下建筑物都属浅埋式结构。
也可以把刚性梁视为短梁的特例，直接由短梁导得计算公式。此
时取α→0，作极限运算。
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３ 弹性地基梁理论
二、弹性地基梁的分类（课本61）： 1、短梁(又称有限长梁、弹性梁)：l＜λ＜2.75 2、刚性梁：λ ＜1 3、长梁：λ ≥2.75 无限长梁：若荷载作用点距梁两端的换算长度均≥2.75，可忽略该
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5 地下建筑结构的可靠度理论
一、结构的极限状态（课本90）： 结构由有效状态转变为失效状的临界状态，超过了这一状态，结构就
不能再有效工作。即结构或构件的一部分超过某一特定状态就不能满足 设计规定的某一功能函数的要求。它包括承载能力极限状态和正常使用 极限状态。
承载能力极限状态：超过这一极限状态结构或构件就不能满足预定的 安全性要求。它包括整体失稳所引起的侠义的承载能力极限状态；由于 岩体的局部破坏或变形过大而导致的上部结构的破坏，及广义的极限状 态。
主体的上部有永久性地面建筑
工
程
暗
挖
地道式
口部地平面高于室内地平面
工
程
坑道式
口部地平面低于室内地平面
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７ 附建式地下结构
二、人防工程分类：
—— 按防护特性划分
甲类工程 乙类工程
能防预定核武器、生化武器及常规武器 破坏效应的人防工程
能防预定常规武器、生化武器 破坏效应的人防工程
２ 地下建筑结构荷载
一、荷载种类： 按其作用特点及其使用划分：主要荷载、附加荷载和特殊荷载。 按存在状态划分 ：静荷载、活荷载、动荷载和其它荷载（材料收缩，
温度变化，不均匀沉降）。 二、土压力计算： 主动土压力、被动土压力、静止土压力的概念和大小关系，朗肯和 库伦土压力的计算。 三、围岩压力计算（计算题：课本37页压力拱高度的推导）： 课本32页围岩压力分类 围岩压力的计算方法：按松散体理论计算围岩压力、按弹性体理论
反力。
❖ b.弹性地基梁阶段：即所谓的局部变形理论（地基反力（抗力） 百度文库该点的变形成这比。 将结构的变形曲线和地层弹性反力的分 布按Winkler假定形式分布进行了假定。
(3)连续介质阶段
❖ 把支护结构与岩体作为一个统一的力学体系来考虑，认为两 者相互作用，共同变形。即所谓的共同变形理论。
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弹性地基梁与地基是共同变形的，满足变形连续条件。
二、弹性地基梁的分类（课本61）：
1、短梁(又称有限长梁、弹性梁)：l＜λ＜2.75
是弹性地基梁的一般情况，应按弹性地基梁的挠曲微分方程及 参数解得方法计算。
2、刚性梁：λ ＜1
可认为梁是绝对刚性的，即EI→∞或α→0 ，刚性梁的地基反力呈 直线分布，其变位及内力可由静力平衡条件求得。
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地下建筑结构
(复习)
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１ 绪论
❖ 地下结构计算理论的发展与现状 (1)刚性结构阶段：作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重力。
如：海姆(A．Haim)理论、朗肯理论、金尼克理论和著名的普氏 理论等。
(2)弹性结构阶段： ❖ a.假定弹性反力阶段：把地层对衬砌变形的约束作用力即为约束
７ 附建式地下结构
一、附建式地下结构定义：
根据一定的防护要求修建的附属于较坚固的建筑物的地下室，与独立修 建的地下人防工事（单建式）相对应，又称为 “防空地下室” 或 “附建式 人防工事”。
二、人防工程分类：
—— 按构筑类型划分
明
单建掘开式
主体的上部无永久性地面建筑
挖
工
人 防
程
防空地下室 （附建式）
二、结构形式（课本116）：
直墙拱形结构、矩形框架结构和梁板式结构。
三、计算方法（课本123）： 计算时沿纵向截取单位长度1m作为框架计算。计算方法有：
1、将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上的框架进行 分析。
2、将弹性地基上的反力作为荷载作用在闭合框架底部，按照 一般平面框架计算 。
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三、单向板和双向板的划分（课本155）：
l2/l1≥3 按单向板设计； 2＜l2/l1＜3 宜按双向板设计；
l2/l1≤2 应按双向板设计。
楼板的厚度按短边方向跨度确定。
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７ 附建式地下结构
四、防空地下室结构的计算： 《人民防空地下室设计规范》
4.1.5 防空地下室结构在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷 载作用下，其动力分析均可采用等效静荷载法。
荷载对梁端的影响，这类梁称为无限长梁。 半无限长梁：若荷载作用点仅距梁一端的换算长度≥2.75时，可忽
略该荷载对这一端的影响，而对另一端的影响不能忽略，这类梁 称为半无限长梁。
三、弹性地基梁的计算（见上课时讲的例题和课后作业题，无限长 梁的计算）：
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４ 地下建筑结构的计算方法