地下建筑结构(4)

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1、4 浅埋的地下结构 4 浅埋的地下结构 n当垂直土压力和水平土压力均随着深度 增加而增加时，则为浅埋式结构.n浅埋的地下结构包括附建式的地下室结 构（防空地下室）、隧道的引道结构和 一般的浅埋结构.n本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与 计算原理 .4.1.1防空地下室n大量的住宅和公共建筑物在修建时，按 照国家的规定，按比例修建的具有一定 防护要求的建筑物地下室。 n承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核 爆炸冲击波的动力荷载;n平战结合；n一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结 构、壳体结构等结构形式。 地道4.1.2引道结构n城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒 门与地面间的连接段 ，是一种纵向

2、变高度 的堑壕。n（1）.墙型支挡结构n应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂 式和扶壁式挡墙。n（2）.槽形支挡结构 (a)悬臂式挡墙 （b）扶壁式挡墙 图51 薄壁型挡墙其他：n重力型、半重力型（块石、素混凝土制 成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型 支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续 墙型支挡结构。槽形支挡结构 （整体式引道结构）n静定结构，其形状与船坞类似， 其设计需要先进行抗浮稳定计算，然后进行结构的强度计算。4.1.3一般浅埋结构n浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂 、地下医院、指挥所等，应用广泛。n 一般采用明挖法施工。 n为直墙拱、矩形框架和梁板式结构 。4.2一般浅埋结构结构形式

3、 4.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和抛物线拱 5.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞 (d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房4.2.3梁板式结构4.3矩形闭合框架的计算n矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内 力及截面计算，必要时尚应进行抗浮计算。n4.3.1荷载计算n静荷载:自重土压力和地下水头压力； n活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载 ；n特定荷载 :常规武器甚至核武器作用下的冲 击荷载。顶板荷载：n(1). 上部覆土重力n(2). 水压力：n(3). 顶板自重：n(4). 特载n顶板总荷载为三者与特载之和：底板荷载 n直线分布，底板上的荷载为结构整体自 重、顶板传下的

4、荷载与特载之和，即:侧墙荷载 n侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水 压力和特载。折减系数，依土体透水性而定；对于砂土对于粘土图55荷载示意图4.3.2内力计算n可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。 n简化，本节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 。1）计算简图视为平面应变问题， 图47 计算简图及简化n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48 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

5、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。n【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E14105tm2，泊桑比0.167，地基的 形变模量E05000tm2，泊桑比00.3， 设为平面变形问 题，绘制框架的弯矩图。n解 ：取基本结构如图3-29b

6、，因结构对称，荷载对称，故 x3=0，可写出典型方程为：2）截面选择n计算超静定结构内力时需要知道截面尺 寸，这在设计前是不知道的。所以只有 根据经验假定各个截面的尺寸，进行内 力计算，然后验算截面是否合适。若不 合格，重复上述过程，直至所设截面合 适为止 集中力的施加 4.3.3截面计算n以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。n特载与其他荷载组合：n按照弯矩和轴力对构件承载力进行验算时 ，需要考虑动力荷载作用下材料强度的提 高；n按剪力和扭力对构件进行承载力验算时， 则不考虑材料强度的提高。设有支托的框架结构n地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和 底板均按照偏压构件进行截面验算。 5.3.4抗浮

7、计算n 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；n 为浮力。4.4 构造要求n4.4.1配筋形式4.4.2混凝土保护层厚度n保护层最小厚度常比地面结构增加5- 10mm。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。4.4.3横向受力钢筋n钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一 般不大于200mm，不小于70mm，以方 便施工。表51 最小钢筋配筋率(%)项 次分类混凝土强度等级C20C25-C40C50-C601轴心受压构件的全部 受压钢 筋0.40.40.42偏心受压及偏心受拉构件 的受压钢 筋0.2

8、0.20.23受弯构件偏心受压及偏心 受拉构件的受拉钢筋0.10.150.24.4.4纵向分布钢筋n.4纵向分布钢筋n在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝 土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。n纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力 钢筋截面积的10，同时，纵向分布钢筋的配 筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不宜小于 0.20。4.4.5箍筋n箍筋的最大间距项次板和墙厚 （mm）1 2 3 4150 200 250 300200 300 350 5004.4.6刚性节点构造n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n伸缩缝和沉降缝 ， 变形缝的间距在 30m左右。n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。贴附式将厚度为68mm的橡胶平板用钢板条及螺栓固定在 结构上即可。 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。埋入式n大型工程中普遍采 用埋入式变形缝 ， 在浇捣混凝土时， 把橡胶或塑料止水 带埋入结构中，防 水效果可靠，但橡 胶老化问题需要改 进。 n如果防水要求很高，承受较大水压时， 可以采用上述三种方法的组合，称为混 合式，效果良好，但施工程序多，造价 高。