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1、地地 下下 结结 构构 工工 程程第第0505章章浅埋地下结构浅埋地下结构15 浅埋地下结构浅埋地下结构 n当垂直土压力和水平土压力均随着深度当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而增加时，则为增加而增加时，则为浅埋式结构浅埋式结构.n浅埋的地下结构包括浅埋的地下结构包括附建式的地下室附建式的地下室结结构（防空地下室）、构（防空地下室）、隧道的引道结构隧道的引道结构和和一般的浅埋结构一般的浅埋结构.n本章着重讨论矩形浅埋式结构的本章着重讨论矩形浅埋式结构的计算原计算原理与构造措施理与构造措施. 浅埋的地下结构浅埋的地下结构2防空地下室防空地下室n大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国大量的住宅
2、和公共建筑物在修建时，按照国家的规定，按比例修建的家的规定，按比例修建的具有一定防护要求具有一定防护要求的建筑物地下室；的建筑物地下室； n不仅要承受上部地面建筑传来的不仅要承受上部地面建筑传来的静荷载静荷载,还还要承受要承受动力荷载（核爆炸冲击波，常规武器）动力荷载（核爆炸冲击波，常规武器）;n平战结合；平战结合；n一般采用一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结构、梁板结构、板柱结构、箱形结构、壳体结构壳体结构等结构形式。等结构形式。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构3 浅埋的地下结构浅埋的地下结构4地道地道 浅埋的地下结构浅埋的地下结构5引道结构引道结构n城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒城市道
3、路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地面间的连接段门与地面间的连接段 ，是一种，是一种纵向变高度纵向变高度的堑壕。的堑壕。n（1）墙型支挡结构）墙型支挡结构(分离式引道分离式引道)n应用广泛的是应用广泛的是薄壁型挡墙薄壁型挡墙，又可分为，又可分为悬臂悬臂式和扶壁式挡墙式和扶壁式挡墙；n（2）槽形支挡结构）槽形支挡结构(整体式引道整体式引道) 浅埋的地下结构浅埋的地下结构6 浅埋的地下结构浅埋的地下结构7(a)悬臂式挡墙悬臂式挡墙 （b）扶壁式挡墙）扶壁式挡墙图图51 薄壁型挡墙薄壁型挡墙 浅埋的地下结构浅埋的地下结构8其他：其他：n重力型、半重力型（块石、素混凝土制重力型、半重力型（块石、素混凝
4、土制成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续墙型支挡结构。墙型支挡结构。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构9槽形支挡结构槽形支挡结构 （整体式引道结构（整体式引道结构）n静定结构，其形状与船坞类似，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。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。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构10一般浅埋结构一般浅埋结构n浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、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。地下医院、
5、指挥所等，应用广泛。n 一般采用一般采用明挖法明挖法施工。施工。 n为为直墙拱直墙拱、矩形框架矩形框架和和梁板式梁板式结构结构 。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构115.25.2一般浅埋结构结构形式一般浅埋结构结构形式5.2.15.2.1直墙拱直墙拱直墙拱直墙拱 浅埋的地下结构浅埋的地下结构125.2.25.2.2矩形闭合框架矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞 浅埋的地下结构浅埋的地下结构13(d)(d)梁柱体系梁柱体系(e)(e)多层多跨地下厂房多层多跨地下厂房 浅埋的地下结构浅埋的地下结构145.2.35.2.3梁板式结构梁板式结构 浅埋的地下结构浅埋的地下结构155.35.
6、3矩形闭合框架的计算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矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内荷载、内力及截面力及截面计算，必要时尚应进行计算，必要时尚应进行抗浮抗浮计算。计算。n5.3.1荷载计算荷载计算n静荷载静荷载:自重土压力和地下水头压力；自重土压力和地下水头压力； n活荷载活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载施工活荷载、车辆设备等荷载 ；n特定荷载特定荷载 :常规武器甚至核武器作用下的冲常规武器甚至核武器作用下的冲击荷载。击荷载。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构16顶板荷载：顶板荷载：n(1). 上部覆土重力上部覆土重力n(2). 水压力：水压力：n(3). 顶板自重：顶板
7、自重：n(4). 特载特载n顶板总荷载为三者与特载之和：顶板总荷载为三者与特载之和： 浅埋的地下结构浅埋的地下结构17底板荷载底板荷载 n直线分布，底板上的荷载为结构整体自直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶板传下的荷载与特载之和，即重、顶板传下的荷载与特载之和，即: 浅埋的地下结构浅埋的地下结构18侧墙荷载侧墙荷载 n侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水压力和特载。压力和特载。折减系数，依土体透水性而定；折减系数，依土体透水性而定；对于砂土于砂土对于粘土于粘土 浅埋的地下结构浅埋的地下结构19图图55荷载示意图荷载示意图 浅埋的地下结构浅埋的地下结构205
8、.3.2内力计算内力计算n可将地基视作弹性半无限平面，作为可将地基视作弹性半无限平面，作为弹弹性地基上的框架进行分析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，按照载作用在闭合框架底部，按照一般平面一般平面框架计算框架计算 。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构211）计算简图）计算简图视为平面应变问题，视为平面应变问题， 浅埋的地下结构浅埋的地下结构22图图57 计算简图及简化计算简图及简化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墙的刚度相对较小，将
9、中隔墙一般视为只承受轴力的二力杆，受轴力的二力杆， 浅埋的地下结构浅埋的地下结构23图图58 纵梁和柱计算简图纵梁和柱计算简图 浅埋的地下结构浅埋的地下结构242）截面选择）截面选择n计算超静定结构内力时需要知道截面尺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。所以只有寸，这在设计前是不知道的。所以只有根据根据经验假定经验假定各个截面的尺寸，进行内各个截面的尺寸，进行内力计算，然后力计算，然后验算截面验算截面是否合适。若不是否合适。若不合格，合格，重复重复上述过程，直至所设截面合上述过程，直至所设截面合适为止适为止 浅埋的地下结构浅埋的地下结构253)计算方法计算方法n采用采用
10、位移法位移法计算，当不考虑线位移的影响时，计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩分配法为简便。则以力矩分配法为简便。n(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点上上加设集中力加设集中力. n (2).线位移的确定，一般情况下，框架有几孔线位移的确定，一般情况下，框架有几孔就有几个就有几个独立的线位移。独立的线位移。n浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，而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，因此且，特载的值的计算是非常粗略的，因此并非并非非常精确。非常精确。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构26集中力的施加集中力的施加 浅埋的地
11、下结构浅埋的地下结构275.3.3截面计算截面计算n以现行以现行混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范为准。为准。n特载与其他荷载组合：特载与其他荷载组合：n按照按照弯矩弯矩和和轴力轴力对构件承载力进行验算时，对构件承载力进行验算时，需要考虑动力荷载作用下需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高材料强度的提高；n按按剪力剪力和和扭力扭力对构件进行承载力验算时，对构件进行承载力验算时，则则不考虑不考虑材料强度的提高。材料强度的提高。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构28设有支托的框架结构设有支托的框架结构n地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板板均按照偏压构件均按照
12、偏压构件进行截面验算。进行截面验算。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构295.3.4抗浮计算抗浮计算n 为结构自重、设备重量及上部覆土重为结构自重、设备重量及上部覆土重之和；之和；n 为浮力。为浮力。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构305.4 构造要求构造要求n5.4.1配筋形式配筋形式 浅埋的地下结构浅埋的地下结构315.4.2混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度n保护层最小厚度常比地面结构增加保护层最小厚度常比地面结构增加5-10mm。通常可按照。通常可按照“混凝土结构设计混凝土结构设计规范规范”（GB50010-2002）规定采用，）规定采用，其环境类别应属其环境类别应属b类。类。 浅埋的地下结构
13、浅埋的地下结构325.4.3横向受力钢筋横向受力钢筋n钢筋直径选取钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距以下，钢筋的间距一般不大于一般不大于200mm，不小于，不小于70mm，以方便施工。以方便施工。表表51 最小最小钢筋配筋率筋配筋率(%)项次次分分类混凝土混凝土强强度等度等级C20C25-C40C50-C601轴心受心受压构件的全部构件的全部受受压钢筋筋0.40.40.42偏心受偏心受压及偏心受拉构件及偏心受拉构件的受的受压钢筋筋0.20.20.23受弯构件偏心受受弯构件偏心受压及偏心及偏心受拉构件的受拉受拉构件的受拉钢筋筋0.10.150.2 浅埋的地下结构浅埋的地下结构335.4.4纵向
14、分布钢筋纵向分布钢筋n.4纵向分布钢筋纵向分布钢筋n在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝土的土的收缩、温差和不均匀沉降收缩、温差和不均匀沉降的影响。的影响。n纵向分布钢筋的截面面积，一般纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力不应小于受力钢筋截面积的钢筋截面积的10，同时，纵向分布钢筋的配，同时，纵向分布钢筋的配筋率对筋率对顶底板不宜小于顶底板不宜小于0.15%；侧墙；侧墙不宜小于不宜小于0.20。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构345.4.5箍筋箍筋n一般可不配置箍筋一般可不配置箍筋 浅埋的地下结构浅埋的地下结构355.4.6刚性节点构造刚性节点构造
15、n增加斜托，斜托的斜度控制在增加斜托，斜托的斜度控制在1：3左右比较左右比较合适。转角部分的钢筋布置如图。合适。转角部分的钢筋布置如图。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构365.4.7变形缝的设置变形缝的设置n伸缩缝和沉降缝伸缩缝和沉降缝 ，变形缝的间距在变形缝的间距在30m左右。左右。n嵌缝式嵌缝式：结构内部结构内部槽中填槽中填以沥青胶或以沥青胶或由环氧树脂和煤焦由环氧树脂和煤焦油合成的环煤涂料油合成的环煤涂料等，也可以在等，也可以在外部外部贴防水层贴防水层。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构37贴附式贴附式将厚度为将厚度为68mm的橡胶平板用钢板条及螺栓固定在的橡胶平板用钢板条及螺栓固定在结构上即
16、可。结构上即可。其其优点优点是橡胶平板年久老化后可以拆换，是橡胶平板年久老化后可以拆换，缺点缺点是不易使橡胶平板和钢板密贴。是不易使橡胶平板和钢板密贴。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构38埋入式埋入式n大型工程中普遍采用大型工程中普遍采用埋入式变形缝埋入式变形缝 ，在在浇捣混凝土时浇捣混凝土时，把橡把橡胶或塑料止水带埋入胶或塑料止水带埋入结构中，防水效果可结构中，防水效果可靠，但橡胶老化问题靠，但橡胶老化问题需要改进。需要改进。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构39n如果防水要求很高，承受较大水压时，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，称为可以采用上述三种方法的组合，称为混混合式合式，效果良好，但施工程序多，造价，效果良好，但施工程序多，造价高。高。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构40 本章要点本章要点n了解浅埋结构的结构形式；了解浅埋结构的结构形式；n掌握矩形闭合框架的计算简图；掌握矩形闭合框架的计算简图；n了解构造要求；了解构造要求；n理解变形缝的设置方法。理解变形缝的设置方法。 浅埋的地下结构浅埋的地下结构41
