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1、,地下结构工程-浅埋的地下结构,主讲教师 ： 穆保岗,第05章,5 浅埋的地下结构,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. 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. 本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与计算原理 .,5.1.1防空地下室,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。 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; 平战结合； 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,5.1.2引道结构,城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地
2、面间的连接段 ，是一种纵向变高度的堑壕。 （1）.墙型支挡结构 应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂式和扶壁式挡墙。 （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：,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）,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。,5.1.3一般浅埋结构,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。 一般采用明挖法施工。 为直墙拱、矩形框架和梁板式结构 。,5.2一
3、般浅埋结构结构形式 5.2.1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,5.2.3梁板式结构,5.3矩形闭合框架的计算,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。 5.3.1荷载计算 静荷载:自重土压力和地下水头压力； 活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载 ； 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：,(1). 上部覆土重力 (2). 水压力： (3). 顶板自重： (4). 特载 顶板总荷载为三者与特载之和：,底板荷载,直线分布，底板上的荷载为结构
4、整体自重、顶板传下的荷载与特载之和，即:,侧墙荷载,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,5.3.2内力计算,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。 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57 计算简图及简化,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58 纵梁和柱计算简图,本讲要点,了解浅埋结构的结构形式； 掌握矩形闭合框架的计算简图。,2）截面选择,计算超静定结构内
5、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,3)计算方法,采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩分配法为简便。 (1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点上加设集中力. (2).线位移的确定，一般情况下，框架有几孔就有几个独立的线位移。 浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，而且，特载的值的计算是非常粗略的，因此并非非常精确。,集中力的施加,5.3.3截面计算,以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。 特载与其他荷载组合： 按照弯矩和轴力对构件承载力进行验算时，需要考虑动力
6、荷载作用下材料强度的提高； 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,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抗浮计算,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； 为浮力。,5.4 构造要求,5.4.1配筋形式,5.4.2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。,5.4.3横向受力钢筋,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
7、。,表51 最小钢筋配筋率(%),5.4.4纵向分布钢筋,.4纵向分布钢筋 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。 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。,5.4.5箍筋,一般可不配置箍筋,5.4.6刚性节点构造,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。,5.4.7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。,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,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。,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。,本讲要点,了解构造要求； 理解变形缝的设置方法。,
