地下建筑规划与设计-8

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1、地下建筑规划与设计主讲人：陈海明博士安徽理工大学·土木与建筑学院2009年10月14日6/11/20211第8章地下空间结构设计理论与方法6/11/20212提纲8.1地下结构分类8.2地下结构荷载8.3地下结构计算的力学方法8.4明挖基坑支护桩设计6/11/20213第8章地下空间结构设计理论与方法8.1地下结构分类8.2地下结构荷载8.3地下结构计算的力学方法8.4明挖基坑支护桩设计6/11/202148.1地下结构分类8.1.1按结构形状划分地下空间结构可按结构形状划分为矩形框架结构、圆形结构、拱与直墙拱结构、薄壳结构、敞开式

2、结构等。6/11/202158.1.2按土质状况划分地下空间的结构按土质状况可分为土层与岩层地下空间结构。土层结构即指在土壤中挖掘的结构，岩层结构指在岩石中挖掘的结构。这里不含水中结构，水中结构与岩土中结构又有较大差别，水中结构包括江河湖海内的水下结构，但包含水底岩土中的结构。岩石结构中又分为喷锚结构、半衬砌结构和厚拱薄墙结构等。6/11/202168.1.3按施工方法划分地下空间的结构按施工方法可划分为以下几种类型：敞开式是指直接在地面开挖所建造的地下空间建筑基坑，在其坑内建造完工程后将土回填的一种方法，基坑边坡可采用放坡、直立或支撑

3、的形式而防止土的塌落。暗挖式常用于在土中埋深较大的情况下，通过竖井在土中进行挖掘空间而建造的结构，此种方式又称为矿山法。盾构式是在地下采用隧道掘进机进行施工的一种方法，常用圆形，顶管工具头也属盾构范畴。其特点是可穿越海底、水底等地下修建隧道，隐蔽、自动化与机械化程度高，劳动强度低。6/11/202178.1.3按施工方法划分沉井式是在地面预先建造好结构，然后通过在井内不断挖土使结构借助自重克服土摩阻力不断下沉至设计标高的一种方法，常用于桥梁墩台、大型设备基础、地下仓（油）库、地下车站及国防工事等地下工程的建筑施工。连续墙式是指在施工时先

4、分段建造两条连续墙，然后在中间挖土并由底至上建造底板、楼板、顶板及内部结构的一种施工方法。沉箱（管）式是指将预制好的结构运至预定位置，并使之下沉到设计标高的施工方法。6/11/202188.1.3按施工方法划分逆作式是在地下工程施工时不设支护体系，以结构构件作挡墙及支撑，由柱墙、顶板、楼板、基础自上而下依次开挖和施工的一种方法，其特点是施工作业面小，可尽快恢复地面交通，对周围环境影响小，常为矩形结构。顶管（箱）式是在起点和终点设置工作井（常采用沉井），在工作井壁设有孔作为预制管节的进口与出口，通过千斤顶将预制管节按设计轴线逐节顶入土中，

5、对于较长距离的情况，顶管常分段进行，该方法在城市中不影响交通及附近地面设施。由于施工方法对结构的影响较大，常需要进行施工阶段与使用阶段的结构分析与设计。6/11/202198.1.4按与地面建筑的关系划分城市建设中大部分地面建筑带有地下建筑，这种地面地下相连的地下建筑称为附建式（地下室）结构，反之称为单建式结构。目前，我国建设的多层建筑大多建有地下室，高层建筑则必须建有地下建筑。6/11/2021108.1.5按埋深划分根据地下空间结构在土中的埋深分为浅埋与深埋地下结构。深浅的定义较为模糊，较为不严格的概念认为，地下空间开发深度分为浅层

6、（≤10m）、次浅层（10~30m）、次深层（30~50m）、深层（≥50m）。深埋与浅埋的界限是十分必要的，但我国目前还没有统一的划分方法。6/11/202111第8章地下空间结构设计理论与方法8.1地下结构分类8.2地下结构荷载8.3地下结构计算的力学方法8.4明挖基坑支护桩设计6/11/2021128.2地下结构荷载8.2.1地下结构荷载的分类及其组合地下结构所承受的荷载，按其作用特点及使用中可能出现的情况分为以下三类，即永久（主要）荷载、可变（附加）荷载和偶然（特殊）荷载。永久（主要）荷载也称为长期作用恒载，主要包括结构自重、

7、回填土层重量、围岩压力、弹性抗力、静水压力（含浮力）、混凝土收缩和徐变影响力、预加应力及设备自重等。围岩压力和结构自重是衬砌承受的主要静荷载，弹性抗力是地下结构所特有的一种被动荷载。6/11/2021138.2.1地下结构荷载的分类及其组合可变（附加）荷载又分为基本可变荷载和其他可变荷载两类。基本可变荷载，即长期的、经常作用的变化荷载，如吊车荷载，设备重量，地下储油库的油压力，车辆、人群荷载等。其他可变荷载，即非经常作用的变化荷载，如温度变化、施工荷载（施工机具，盾构千斤顶推力，注浆压力）等。偶然（特殊）荷载——指偶然发生的荷载，如地震

8、力或战时发生的武器爆炸冲击动荷载。6/11/2021148.2.1地下结构荷载的分类及其组合对于一个特定的地下结构，上述几种荷载不一定同时存在，设计中应根据荷载实际可能出现的情况进行组合。所谓荷载组合，是指