《地下建筑结构个人总结(一二章)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下建筑结构个人总结(一二章)（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、地下建筑结构个人总结（一二章） 第一章 地下建筑结构的概念、作用和形式1.地下建筑结构的概念地下建筑是修建在地层中的建筑物。它可以分为两大类：修 建在土层中和修建在岩层中的。 广义上讲，任何结构物都是修建 在相应的介质中的，如上部结构是修建在空气介质中，地下建筑 结构一般修建在土层中、岩层中或水中。本学科所要研究的所有问题都可归为“结构与介质的相互作 用问题”。 2.地下建筑结构的作用地下建筑结构，即埋置于地层内部的结构。 按照使用要求在 地层中挖掘洞室沿洞室周边修建永久性支护结构即衬砌结构。 内部结构 与地面建筑的设计基本相同作用：衬砌结构主要是起承重和围护作用。承重，即承受岩土体压力、结构
2、自重以及其它荷载作用； 围 护，即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。 注：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。 计算 理论上最主要差别：在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变第 1 页 共 13 页的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作 用。 3.地下建筑结构的型式（1）首先由受力条件控制，即在一定地质的围岩压力、水土 压力和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的结构型 式 ；其次由地下建筑的功
3、能要求和施工技术要求等确定。 （2） 主要有：土层地下建筑结构型式浅埋式结构：平面成方形或长方形，当顶板做成平顶时， 常用梁板式结构。地下指挥所可以采用平面呈条形的单跨或多跨结构。为节省材料，顶部 可做成拱形。附建式结构：是房屋下面的地下室，一般有承重的外墙、 内墙（地下室作为大厅用时则为内柱）和板式或梁板式顶底板结构。沉井结构：沉井施工时需要在沉井底部挖土，顶部出土， 故施工时沉井为一开口的井筒结构，水平断面一般做成方形，也有圆形，可以单孔也可以 多孔，沉毕后再做底顶板。 ? 地下连续墙结构：先建造两条连续 墙，然后在中间挖土，修建底板、顶板和中间楼层。 ? 盾构结 构：盾构推进时，以圆形为
4、最宜，故常采用装配式圆形衬砌，也 有做成方形和半圆形的。第 2 页 共 13 页沉管结构：一般做成箱形结构，两端加以临时封墙，托运 至预定水面处，沉放至设计位置。桥梁基础结构：桥梁基础结构可分为浅基础、深基础及深 水基础三大类，目前常用的基础形式是桩基础和沉井基础。其它结构：还包括顶管结构和箱涵结构等。 在城市管道埋 深较大、交通干线附近和周围环境对位移、地下水有严格限制的 地段常采用顶管结构施工更为安全和经济。而在铁路和公路交叉口，为了不影响交通，需建立交桥和立 交地道，一般采用箱涵结构。岩石地下建筑结构形式型式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形等。此外，还有一 些其它类型的结构，如喷锚结构、
5、穹顶结构、复合结构等。最常 用的是拱形结构，这是因为它具有以下优点： 地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受垂直荷载。因 此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构好（例如在垂直荷载作 用下弯矩小）。 拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，一般 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。第 3 页 共 13 页 拱主要是承压结构。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。材料造价低，耐久性良好， 易维护。 常用的几种拱形结构、喷锚结构以及穹顶结构等。 ? 拱形结构（1）贴壁式拱形结构 半衬砌结构厚拱薄墙衬砌结构 直墙拱形衬砌 曲
6、墙拱形衬砌结构 （2）离壁式拱形衬砌结构 ? 喷锚结构 ? 穹顶结构 ? 连拱隧道结构 ? 复合衬砌结构4.补充：地下建筑工程分类地下建筑工程（亦简称地下工程）有许多分类方法： 按使用 功能分类 按周围围岩介质分类 按设计施工方法分类按施工材料和断面构造型式分类按重要程度、防护等级、抗震等级等分类 最常用的是按使用 功能分类： （1）按使用功能分类可分为：地下交通工程、地下市政管道工程、地下工业建 筑、地下民用建筑、地下军事工程、地下仓储工程、地下娱乐体 育设施等。 地下交通工程：地下铁道、公路隧道、过街人行道、海 （河、湖）底隧道? 地下市政管道工程：输水隧 道、地下给（排）水管道、通讯、电
7、缆、供热与供气道、共同 沟。第 4 页 共 13 页 地下工业建筑：地下核电站、水电站厂房、地下车间、地 下厂房?地下垃圾焚烧厂。 地下民用建筑：地下商业街、地下商场、地下商业（购物 中心）、地下医院、地下旅馆、地下学校? 地下军事工程：人防掩蔽部、地下军用品仓库、地下战斗 工事、地下导弹发射井、地下飞机（舰艇）库、防空指挥中心 地下仓储工程：地下粮、油、水药品等物资仓库、地下车 库、地下垃圾堆场、地下核废料仓库、危险品仓库、金库? 地下文娱文化设施：图书馆、博物馆、展览馆、影剧院、 歌舞厅? 地下体育设施：篮球、乒乓球、网球、羽毛球场，田径 场，游泳池，滑冰场等 （2）按周围地层介质分类 软
8、土地下工 程岩石（硬土）地下工程 海（河、湖）底或悬浮工程 按照地下工程所处围岩介质的覆盖层厚度，又分为深埋、中埋、浅埋不同埋深工程。 （3）按照施工方法分类 明挖法（放坡、支护、降水） 盖挖法、逆作法 浅埋暗挖法 沉箱、沉井、沉管法 盾构法（SM, TBM） 顶管法(大口径与微型顶管) 新奥法（NATM）、钻爆法 （4）按结构型式分类第 5 页 共 13 页 地下建筑和地面建筑结合在一起的常称为附建式，独立修 建的地下建筑称为单建式。 地下结构型式可以隧道式，横断面尺寸远远小于纵向长度 尺寸，即廊道式。 平面布局上也可以构成棋盘式或者如地面房间布置，可以 为单跨、多跨，也可以单层或多层，常用
9、浅埋地下结构为多跨多 层框架结构。 地下结构横断面可根据所处部位地质条件和使用要求，选 用不同的形状，最常见的有圆形，口形（人张开嘴），马蹄形， 直墙拱形，曲墙拱形，落地拱，连拱（塔拱），穹顶直墙等等。（5）按衬砌材料和构造分类衬砌又称被覆或支护，它是在地下工程周围构筑的永久性的 支护结构。其主要作用： 承重：即承受围岩压力，地下水压力，结构自重以及其它 荷载作用； 围护：除用来防止围岩风化与崩塌外，必须做到 防水和防潮； 足够的刚度，耐腐蚀性，稳定性：衬砌结构材料主要有 砖、石、砌块混凝土、钢筋混凝土、钢轨（型钢、格栅拱）、锚 杆、喷射混凝土，铸铁、钢纤维混凝土，聚合物钢纤维混凝土 等。（6
10、）按现场浇筑施工方法分类 衬砌构造型式分为：第 6 页 共 13 页 模筑式衬砌 离壁式衬砌 装配式衬砌 喷锚支护 衬砌三峡、南水、新咏春部分、龙滩 5.地下建筑结构的设计程 序和内容 初步设计的内容主要包括： 工程等级和要求，以及静、动荷载标准的确定； 确定 埋置深度与施工方法； 初步设计荷载值； 选择建筑材 料； 选定结构型式和布置； 估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等尺寸； 绘 制初步设计结构图； 估算工程材料数量及财务概算。 6.技术细节的主要内容 是： 计算荷载：按地层介质类别、建筑用途、防护等级、地震 级别、埋置深度等求出作用在结构上的各种荷载值； 计算简图：根据实际结构和计算
11、工具情况，拟出恰当的计 算图式； 内力分析：选择结构内力计算方法，得出结构各控 制设计截面的内力； 内力组合：在各种荷载内力分别计算的 基础上，对最不利的可能情况进行内力组合，求出各控制界面的 最大设计内力值； 配筋设计：通过截面强度和裂缝计算得出受力钢筋，并确 定分布钢筋与架立钢筋； 绘制结构施工详图：如结构平面第 7 页 共 13 页图、构件配筋图、节点详图，风、水、电和其他内部设备的预埋 件图； 材料、工程数量和工程财务预算。 7.地下建筑结构的特 点 荷载的不确定性：水、土压力，岩体压力，地下结构与地 层共同作用问题等 计算方法的不成熟：经验类比法、荷载结 构法、数值分析法、动态反馈分
12、析法 8.指导思想：理论计算导 向、监测数据定量、经验总结判断第二章 地下建筑结构荷载2.0 主要内容： 荷载种类和组合 荷载确定方法岩土体压力的计算方法初始地应力、释放荷载与开挖效应 弹性抗力 其他荷载 2.1 荷载种类和组合（1）荷载种类（按存在状态分为：静荷载、动荷载和活荷载 等) 静荷载：又称恒载。是指长期作用在结构上且大小、方向 和作用点不变的荷载，如结构自重、岩土体压力、弹性抗力和地 下水压力等 ； 动荷载：要求具有一定防护能力的地下建筑物，需考虑原 子武器和常规武器（炸弹、火箭）爆炸冲击波压力荷载，这是瞬 时作用的动荷载；在抗震区进行地下结构设计时，应计算地震波 作用下的动荷载作
13、用 。第 8 页 共 13 页 活荷载：指在结构物施工和使用期间可能存在的变动荷 载，其大小和作用位置都可能变化。如地下建筑物内部的楼板地 面荷载（人群物件和设备重量）、吊车荷载、落石荷载等。地面 附近的堆积物和车辆对地下结构作用的荷载以及施工安装过程中 的临时性荷载。 其他荷载：使结构产生内力和变形的各种因素中，除有以 上主要荷载的作用外，通常还有：混凝土材料收缩（包括早期混 凝土的凝缩与日后的干缩）、温度变化等受到约束而产生的内 力。（2）荷载组合 2.2 荷载的确定方法2.3 岩土体压力的计算方法土压力是土与挡土结构之间相互作用的结果，它与结构的变 位有着密切关系。以挡土墙为例，作用在挡
14、土墙墙背上的土压力可以分为静止 土压力、主动土压力（往往简称土压力）和被动土压力（往往简 称土抗力）三种，其中主动土压力值最小，被动土压力值最大， 而静止土压力值介于两者之间。 2.3.1 经典土压力理论 软土地区浅埋的地下工程，采用 “土柱理论”计算。竖 向土压力即为结构顶盖上整个土柱的全部重量。 侧向土压力经典理论主要是库伦（ Coulomb）理论和朗肯 （Rankine）理论。 静止土压力计算一般采用弹性理论，它也 可以称为经典理论。第 9 页 共 13 页（尽管上述经典土压力理论存在许多不足之处，但是在工程 界仍然得到广泛应用。）（1）静止土压力的计算 （2）库伦土压力理论 库伦理论的 基本假定：库伦理论由法国科学家库伦（Coulomb, C.A.）于 1773 年发 表，主要针对挡土墙计算，基本假定为： 挡土墙墙后土体为均质各向同性的无粘性土； 挡土墙 是刚性的且长度很长，属于平面应变问题； 挡土墙后土体产 生主动土压力或被动土压力时，土体形成滑动楔体，滑裂面为通 过墙踵的平面； 墙顶处土体表面可以是水平面，也可以为倾斜面，倾斜面 与水平面有夹角； 在滑裂面和墙背面上的切向力分别满足极 限平衡条件（3）朗肯土压力理论朗肯土压力理论是由英国科学家朗肯（Rankine）
