《地下建筑结构设计》ppt课件

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1、5.1结构型式、分类与选择；5.2结构设计的主要内容；5.3荷载确定（难点、重点）；5.4结构设计模型与计算方法。5地下建筑结构设计5.1结构型式、分类与选择结构型式影响因素：（1）受力条件（地层条件）：（2）使用要求（使用目的）：（3）施工方案（施工技术）：在地层条件和使用目的相同条件下，施工方法不同，结构型式也不同！土层地下建筑结构：（1）附建式结构：房屋建筑下面的地下室分类方案一：按土、岩分别对待（2）浅埋式结构：覆土厚度仅5～10m左右(薄)；覆土厚度小于结构尺寸；多采用明挖法施工。（3）沉井（箱）结构：沉井施工时需要在沉井底部挖土，顶部出土

2、。（4）盾构法结构：盾构推进时，以圆形为最宜，故常采用装配式圆形衬砌（5）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（6）沉管法结构：一般做成箱形结构，二端加以临时封门，运至预定水面处，沉放到设计位置，（7）其它：比如，顶管结构等。岩石地下建筑结构：（1）拱形结构：最常用！多采用矿山法暗挖施工。（2）喷锚结构：（3）穹顶结构（按教材定义，称为一种薄壳结构，中间无柱或墙）：（4）复合结构：该分类点评：1、总体以施工工艺为主线进行分类，特别是土层中的分类。2、岩石中的分类有点乱，前两种以施工工艺为主线，后两种以构造形式为依据。

3、（1）拱形结构：（2）圆形和矩形管状结构：（3）框架结构：（4）薄壳结构：（5）异形结构：注意：教材中有关结构设计、计算等相关问题是按照该分类方案展开论述的！本次讲课只涉及其中一小部分内容。分类方案二：按构造形式不同（教材P72～75）（1）拱形结构：前面讲的“拱形结构”+喷锚结构分类方案二：按构造形式不同（2）圆形和矩形管状结构：（3）框架结构：（4）薄壳结构：（5）异形结构：该分类点评：分类方案二：按构造形式不同分两个阶段：初步设计；技术设计（包括施工图）。初步设计内容：（一）工程等级和要求，以及静、动载标准的确定；（二）确定埋置深度与施工方法；

4、（三）草算荷载值；（四）选择建筑材料；（五）选定结构型式和布置；（六）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度主要尺寸；（七）绘制初步设计结构图；（八）估算工程材料数量及财务概算。5.2结构设计的主要内容在初步设计批准后开始技术设计。主要内容：（一）计算荷载：求出作用在结构上的各种荷载值；（二）计算简图：拟定出恰当的计算图式；（三）内力分析：选择结构内力计算方法，得出控制截面的内力；（四）内力组合：对最不利的内力组合，求出各控制截面的最大设计内力值；（五）配筋设计：计算得出受力钢筋，并确定分布钢筋与架立钢筋；（六）绘制结构施工详图：结构平面图，结构构件配

5、筋图，节点详图，内部设备的预埋件图等。注意：与地面结构设计比较！PARTA横向框架的设计：将一个空间结构简化成单位米长的平面结构进行分析。示例隧道结构设计要点PARTB纵向设计：纵向配筋，沿纵向是否需要分段，每段长度多少等。变形缝的设置：伸缩缝、沉降缝。变形缝间的隧道区段，视作截面为箱形的弹性地基梁计算。PARTC出入口设计：规模小但较复杂，有竖井、斜井、楼梯、三防房间、防护门等结构。出入口结构应与主体结构等强度。难题：荷载计算，特别是围岩压力计算复杂，地下结构与围岩关系非常复杂！一方面，围岩给地下结构施加围岩压力，即荷载；另一方面，围岩又帮助地下结

6、构承受荷载，减少结构的内力。注意以下几个问题：1、地下结构荷载特征：围岩与地下结构相互作用。有别于地面结构的显著特征。2、相互作用的效果主要取决于地层条件以及结构与地层的相对刚度。对于稳固地层，地层刚度大于结构刚度，地层约束作用大，而产生的围岩压力小。对于不稳固地层，结构刚度大于地层刚度，地层约束作用小，甚至忽略不计，则产生的围岩压力大。5.3荷载确定3、围岩与地下结构相互作用非常复杂！加上地下结构受力特征还与施工工艺有关，导致所谓的“结构计算”无法成为精确的设计依据。4、地下结构设计通用做法：采用结构计算、经验判断和实测相结合的信息化设计施工方法。

7、5.3荷载确定5.3.1荷载种类：（一）永久荷载：也称恒载：长期作用在结构上且大小、方向与作用点不变，如结构自重、围岩（土）压力和地下水压力等，还有弹性抗力（地下结构特有的）。（二）可变荷载：也称活荷载：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。又可细分为基本可变（经常作用的）和其它可变（非经常作用的）荷载。（三）偶然荷载：原子武器和常规武器（炸弹、火箭）爆炸冲击波压力荷载；在抗震区计算地震波作用下的动荷载作用。特别说明：各种荷载不一定同时存在！采用可能的荷载组合。荷载组合：取最不利组合作为设计荷载，以最危险截面中最大内力

8、值作为设计依据。5.3荷载确定5.3.2荷载确定方法：一般按使用的规范和设计标准确定。使用规范：设计时遵守各