地下建筑结构总复习

1、建筑精品 欢送下载 飞彳吊一绪径一一1 .地下建筑结构：在地下开挖出的空间中修建的建筑物.2 .衬砌：与土层接触的永久性支护结构,起承重、维护作用.3 .地下建筑结构的初步设计内容：1工程等级和要求,以及静、动载标准确实定；2确定埋置深度与施工方法；3初步设计荷载值；4选择建筑材料；5选定结构形式和布置；6估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度主要尺寸；7绘制初步设计结构图；8估算工程材料数量及财务概算.技术设计内容：1计算荷载：求出作用在结构上的各种荷载值；2计算简图：拟定出恰当的计算图式；3内力分析：得出控制截面的内力；4内力组合：求出各限制截面的最大设计内力值；5配筋设计：得出受力钢筋,确

2、定分布钢筋与架立钢筋；6绘制结构施工详图：结构平面图,结构构件配筋图,节点详图,内部设备的预埋件图；7材料,工程数量和工程财务预算.第2章地下结构的荷载1 .主动土压力：当挡土结构在土压力作用下,背后填土处于挤压平衡状态,那么作用在结构上的侧向土压力称为静止 土压力,并用Pa表示.2 .被冻土压力：当挡土结构在土压力作用下,结构发生背离填土的变形和任何位移移动和转动时,那么作用在结 构上的侧向土压力称为静止土压力,并用Pp表示.3 .静止土压力：当挡土结构在土压力作用下,结构不发生变形和任何位移移动和转动时,背后填土处于弹性平 衡状态,那么作用在结构上的侧向土压力称为静止土压力,并反工八# P

3、0表示a1 , 壬工,物 1 普氏公式：% =,fK -普氏系数, Rc4 .围岩压力：位于地下结构周围变形或破坏的岩层,作用在衬砌结构或支撑结ft的压力.1005 .普氏压力拱理论：6 .地层弹性抗力：结构变形使土体被动受力时,土对结构的产生的反作用力.决定于结构的变形和地层的物理力学 性质.7 .水土压力计算方法： 郎肯土压力计算公式考虑地下水时水土压力计算方法、计算图式pa =7HKa -2C "Ka +'/wH,C中一固结不排水或不固结不排水获得.8 . 了解按松散体理论对浅埋结构与深埋结构的划分9 . 了解浅埋结构和深埋结构垂直围岩压力的计算方法10 .土层弹性抗力

4、的计算理论：局部变形理论要点：假设土体外表任一点的压力强度与该点的沉降成正比.共同变形理论要点：假设地基为均质、连续、各向同性的半无限空间弹性体第3章地下结构的计算方法1.国内地下结构设计方法类型及根本原理1工程类比法严格说并非计算方法2荷载结构法：先给出地层对结构的荷载土、水压力,再按结构力学方法计算,如主动荷载、主动荷载 +弹性抗力.3地层结构法：将地层与结构视为一整体来进行分析,考虑地层-结构的共同作用.4收敛限制法：认为地层有一定的自承水平,支护的目的是将地层增强,二者共同作用；监测反应、适时支护.第4章浅埋结构1 .浅埋式结构：其上覆盖土层较薄,不满足压力拱成拱条件.2 . 了解浅埋

5、式结构的形式和特点1直墙拱：墙体局部通常用砖或块石砌筑,拱体局部视其跨度大小,可采用砖砌拱、预制钢筋混凝土拱或现浇钢筋混凝土拱.拱顶局部形式：半圆拱、割圆拱、抛物线拱等.2矩形框架：单跨矩形闭合框架,跨度一般小于6m.双跨和多跨的矩形闭合框架,当结构的跨度较大,或由于使用和工艺的要求,结构可设计成双跨的或多跨的.多层多跨的矩形闭合框架,由于工艺要求或者是使用要求做成多层多跨的结构.3梁板式结构在地下水位较低的地区,或要求防护等级较低的工程中,顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构,而围墙和隔墙 那么为砖墙；在地下水位较高或防护等级要求较高的工程中,一般除内部隔墙外,均做成箱形闭合框架钢筋混凝土结

6、建筑精品欢送下载构.3 . 了解矩形闭合框架的荷载计算和结构计算方法：主要包括：荷载计算,内力计算,截面设计.4 .浅埋结构变形缝构造方式,以及各种构造方式的优缺点1嵌缝式：优点是造价低,施工易.但在有压水中防水效能不良,仅适于地下水较少的地区,或防水要求不高的 工程.2贴附式可卸式变形缝：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.3埋入式：优点是防水效果可靠,但橡胶老化问题需待改良,这种方法在大型工程中普遍采用.第5章附建式结构1 .附建式结构：根据一定的防护要求修筑于巩固的建筑物下的地下室,又称防空地下室,与独立修建的地下人防工 事相对应.2 .附建式结构与单建式

7、结构相比的优点：1节省建设用地；2便于平战结合；3人员和设备容易在战时迅速转入地下；4增强上层建筑的抗地震能力,在地震时防空地下室可作为避震室；5上层建筑对战时核爆炸冲击波、光辐射、早期核辐射以及炮炸弹有一定的防护作用；6防空地下室的造价比单建式的要低；7便于施工治理,采用新技术,保证工程质量,同时也便于维护.3 .附建式结构的设计要点：1按平时和战时两种条件作为设计依据；2允许结构出现塑性变形,按弹塑性理论设计；3只进行结构的强度验算；4不必单独进行地基变形验算；4贯彻平战结合的原那么,尽量为平时使用创造条件.4. 了解附建式地下结构的形式和特点：1梁板结构,顶板为钢筋混凝土梁板结构.2板柱

8、结构,顶板采用无梁钢筋混凝土板式结构.3箱形结构,钢筋混凝土空间结构.4其他结构.5 . 了解梁板式结构的设计计算方法6 .通风采光洞设计的一般原那么：1仅大量性防空地下室才开设通风采光洞.等级稍高的防空地下室不宜开设通风采光洞,2防空地下室外墙开设的洞口宽度,不应大于地下室开间尺寸的1/3,且不应大于1.0m.3临战前必须用粘性土将通风采光井填土.由于粘性土密实可靠,能满足防早期核辐射的要求.4在通风采光洞上,应设防护挡板一道.5洞口的周边,应采用钢筋混凝土柱和梁予以增强.6开设通风采光洞侧墙,洞口上缘的圈梁按过梁进行验算.第6章沉井结构1 .沉井结构：沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物,

9、利用其结构自重作用而下沉入土,即将地面构筑的 半成品沉入土中,在沉井的保护下完成结构物施工的结构.2 .沉井结构的特点：1优点埋置深度大,整体性强、稳定性好,能承受较大荷载；下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁,简 化了施工；沉井施工时对邻近建筑物影响较小.2缺点施工期较长；施工技术要求高；施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等.3 .沉井结构的组成和功能：1井壁,应有足够的厚度和强度,承受在下沉过程中的各种最不利荷载组合水土压力所产生的内力,使沉井 能在自重作用下顺利下沉到设计标高.2刃脚,减小下沉阻力,具有的强度使沉井下沉过程中免遭损坏.3内隔墙,增加沉井在下沉过程中的刚度并减少井壁跨径

10、,将井壁分隔成称多个施工井孔土井,是挖土和下沉可以较均衡地进行,也便于沉井偏斜时的纠偏.4封底及顶盖,当沉井下沉到设计标高,经过技术检验并对坑底清理后,即可封底,以预防地下水渗入井内.5底梁和框架在比拟大型的沉井中,由于使用要求,不能设置内隔墙,那么可在沉井底部增设底梁,并构成框架以增加沉井在施 工下沉阶段和使用阶段的整体刚度.沉井高度较大,常于井壁不同高度设置假设干道由纵横大梁组成的水平框架,减少井壁于顶、底板之间的跨度, 使整个沉井结构布置合理、经济.在松软地层中沉井,底梁的设置还可以预防沉井突沉和 超沉,便于纠偏和分格封底,以争取采用干封底.纵横底梁不宜过多,以免增加结构造价,施工费时,

11、甚至增大阻力,影响下沉.4 .沉井结构设计的主要环节：1沉井建筑平面布置确实定；建筑精品欢送下载(2)沉井主要尺寸确实定和下沉系数的验算.参考已建类似的沉井结构,初定沉井的几个主要尺寸,估算下沉系数,以限制沉速；估算沉井的抗浮系数,以 限制底板的厚度等.(3)施工阶段强度计算井壁板的内力计算；刃脚的挠曲计算；底横梁、顶横梁的内力计算；(4)使用阶段的强度计算(包括承受动载)按封闭框架(水平方向的或垂直方向的)或圆池结构来计算井壁并配筋；顶板及底板的内力计算及配筋.地基强度和变形验算.5 . (了解)沉井结构的计算方法6 .旱地沉井施工的主要工序：(1)制作第一节沉井(2)挖土下沉：抽垫、挖土(

12、 3)接高沉井(4)筑井顶围堰(5)地基检验和处理(6)封底第7章地下连续墙1 .地下连续墙：利用挖槽机械,借助于泥浆的护壁作用,在地下挖出窄而深的沟槽,并在其内浇注混凝土而形成一 道具有防渗(水)、挡土和承重功能的连续的地下墙体,称为地下连续墙.2 .槽幅是指地下连续墙一次开挖成槽的槽壁长度.3 .地下连续墙的优缺点和适用条件：(1)优点施工时对环境影响小.没有噪音,无振动,不必放坡,可紧邻相近的建筑和地下设施施工；墙体刚度大,整体性好,结构和地基变形都较小,即可用于超深围护结构,也可用作主体结构；连续墙为整体连续结构,耐久性和抗渗性好；可实行逆作法施工,有利于施工平安,加快施工进度；适用于

13、多种地质条件.(2)缺点弃土和废泥浆处理.除增加工程费用外,假设处理不当,还会造成新的环境污染.地质条件和施工的适应性问题.槽壁坍塌问题.现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙,如果对墙面要求较高,虽可使用喷浆或喷砂等方法进行表面处理或另作衬壁来改善,但增加工作量；地下连续墙如用作施工期间的临时挡土结构,不如采用钢板桩尚可拔出重复使用来得经济.4 . (了解)槽段的设计内容5 .地下连续墙设计计算的主要内容：(1)确定在施工过程和使用阶段各工况的荷载,即作用于连续墙的土压力、水压力以及上部传来的垂直荷载.(2)确定地下连续墙所需的入土深度,以满足抗管涌、抗隆起,防基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需

14、要.(3)验算开挖槽段的槽壁稳定,必要时重新调整槽段长、宽、深度的尺寸.(4)地下连续墙结构体系(包括墙体和支撑)的内力分析和变形验算.(5)地下连续墙结构的截面设计,包括墙体和支撑的配筋设计、截面强度验算、接头的联结 强度验算和构造处理.6 .地下连续墙的计算理论及假设条件：(1)较古典的计算方法.假设条件：土压力,不考虑墙体和支撑变形.方法：假想梁法、1/2分割法、泰沙基法(2)横撑轴向力、墙体弯矩不变.假设条件：土压力,考虑墙体变形,不考虑支撑变形.方法：山肩帮男法(3)横撑轴向力、墙体弯矩可变.假设条件：土压力,考虑墙体、支撑变形. 方法：日本弹塑性法、有限元法(4)共同变形理论.假设

15、条件：土压力随墙体变位而变化,考虑墙体、支撑变形. 方法：森重龙马法、有限元法十X7 .山肩帮男法精确解的根本假定和计算图式：根本假定：(1)在粘土地层中,墙体作为无限长的弹性体；(2)墙背土压力在开挖面以上取为三角形,在开挖面以下取为矩形；(3)开挖面以下土的横向反抗反力分为两个区域；到达被动土压力的塑区,高度为1,以及反力与墙体变形成直线关系的弹性区；(4)横撑设置后,即作为不动支点；建筑精品欢送下载(5)下道横撑设置后,认为上道横撑的轴向压力值保捋漉：市百下道描撑点以上的墙体仍然保持原来的位置.8 .同济大学弹性法根本假定和计算图式：根本假定：(1)墙体做无限长的弹性体；(2)水、土压力

16、,并假定为三角形；(3)开挖面以下作用在墙体上的土抗力,假定与墙体的变形成正比(4)横撑(楼板)设置后,即把横撑支点作为不动支点；(5)下道横撑设置后,认为上道横撑的轴向压力值保持不变,其上墙体也保持也保持以前的变位.9 . (了解)山肩帮男简化解和同济大学弹性法的计算方法10 .( 了解)地下连续墙的接头形式第8章盾构法隧道结构1 .盾构法是在盾构保护下修筑软土隧道的一类施工方法.这类方法的 是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等作业都在盾构保护下进行,并需随时排除地下 水和限制地面沉降,因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法.2 .装配式衬砌的特点：直接承受荷载

17、；工厂生产,质量易保证,安装方便；接缝防水需采取举措.挤压混凝土衬砌的特点：自动化程度高,施工速度快；整体式衬砌结构,满足受力和防水要求；适用于多种地层, 但对渗透性的的砂砾层中要到达防水要求困难.3 .衬砌根本荷载计算公式根本使用阶段(衬砌环宽按 1m考虑).自重g =乙石 (kN/m2)n竖向土压q = " i hi(kN / m2)i 1拱背土压G=2(12)R：1 = 0.43R；¥(kN / m2)地面超载：当隧道埋深较浅时必须考虑地面荷载的影响,一般取20kN/m2侧向均匀主动土压2,、,不、,不P1 =q tg (45 -) -2ctg(45 -)(kN/m2

18、)侧向三角形主动土压侧向土壤抗力2P2 =2Rhtg2(45 -)-92(kN /m2)(kN/m2)4水压：按静水压考虑7r拱底反力Pr =q：g 0.2146Rh - R：(kN/m2)4 .施工阶段的荷载对衬砌结构的影响：(1)管片拼装：纵向接缝拧紧螺栓,使管片局部出现较大的集中应力,导致管片开裂和存在着局部内应力.(2)盾构推进：当盾构千斤顶施加在环缝面上,特别是千斤顶顶力存在偏心状态情况下,极易使管片开裂和顶碎.(3)衬砌背后压注：过高的注浆压力常引起圆环变形和出现局部的集中应力,封顶楔形块管片也会向内滑移,必须 对注浆压力进行一定的限制.(4)衬砌环刚出盾尾的初期：衬砌顶部土压即迅

19、速作用到衬砌上,而侧压却因某种原因未能及时作用,这时衬砌可 能处于比根本使用阶段更为不利的工作条件.(5)其它荷载：管片拼装荷载、车厢静载、管片调整形状时千斤顶推力、切割挖掘机的扭转力.5 .衬砌的计算模型及其假设：(1)均质衬砌圆环：饱和含水地层,错缝拼接等刚度均质圆环：按自由变形的匀质(等刚度)圆环计算,而接缝上的刚度缺乏采用衬砌环的错缝拼装予以弥补.平均等刚度圆环：接头刚度的降低等效为圆环刚度的降低.圆环的刚度为wEI.(2)多较圆环：经济,但需周围地层好,能提供足够的抗力.接头钱接,属超静定结构,依靠地层提供的附加约束和因变形受到地层抗力,处于稳定状态,适用地层条件较好的 情况.(3)

20、梁-弹簧模型：可准确分析管片和接头的内力和变形.管片为梁(直梁或曲梁),管片接头为旋转弹簧,环间接头为剪切弹簧,两环视为一单元,采用有限元法计算截面内力,该模型可计算管片接头的刚度降低和错缝效应.6 .考虑土层抗力的日本惯用法计隹由世号拣7 .了解日本修正惯用法的计算要点:建筑精品欢送下载刚度有效系数Y弯矩调整系数E8 .山本法的计算原理：按多较圆环计算圆环内力.根本假定：(1)适用于圆形结构(2)衬砌环在转动时,管片或砌块视作刚体处理.(3)衬砌环外围土抗力按均变形式分布,土抗力的计算要满足(GB50-2022)要求.衬砌环稳定性的要求,土抗力作用方向全部朝向圆心.(4)计算中不计及圆环与土

21、壤介质间的摩擦力,这对于满足结构稳定性是偏于平安的.土抗力和变位间关系按文克勒公式计算.9 .盾构法隧道防水的综合处理举措：(1)衬砌的抗渗要求1)合理提出衬砌本身的抗渗指标2)经过抗渗试验的混凝土的适宜配合比；严格限制水灰比,一般不大于0.4,另加塑化剂以增加混凝土的和易性.3)衬砌构件的最小混凝土厚度和钢筋保护层.4)管片生产工艺：振捣方式和养护条件的选择.5)严格的产品质量检验制度.6)减少管片在堆放、运输和拼装过程中的损坏率.(2)管片制作精度要求管片尺寸偏差和水平拼装偏差满足?地下铁道工程施工及验收标准?(3)接缝防水的根本技术要求 1)防水密封材料的要求a)保持永久的弹性状态和具有

22、足够的承压水平,使之适应隧道长期处于“蠕动状态而产生的接缝张开和错动.b)具有令人满意的弹性期龄和工作效能.c) 与混凝土构件具有一定的粘结力.d) 能适应地下水的侵蚀.2)环缝密封垫需要有足够的承压水平和弹性复原力,能承受和均布盾构千斤顶顶力,预防管片顶碎.并在千斤顶顶力往复作用下, 密封垫仍保持良好的弹性变形性能.3)纵缝密封垫具有比环缝密封垫相对较低的承压水平,能对管片的纵缝初始缝隙进行填平衬齐,并对局部的集中应力具有一定的缓冲和抑制作用.(4)二次衬砌在目前隧道接缝防水尚未能完全满足要求情况下,在地铁区间隧道内较多的是用双层衬砌.在外层装配式衬砌已趋 根本稳定的情况下,进行二次内衬浇捣

23、,在内衬混凝土浇筑前应对隧道内侧的渗漏点进行修衬堵漏,污泥以高压水 部浇、清理.双层衬砌的做法不一,有在外层衬砌结构内直接浇捣两次内衬混凝土的,也有在外层衬砌的内侧面先喷注20mm厚的找平层,再铺设油毡或合成橡胶类的防水层,在防水层上浇注内衬混凝土层的.内衬混凝土一般者采用混凝土泵再加钢模台车配合分段进行,也有用喷射混凝土进行二次衬砌.(5)其它隧道防水还有其它的一些附加举措可以采用,诸如隧道外围的压浆,以及地层注浆等,视不同情况予以采用.第9章沉管结构1 .沉管施工法：先在隧址以外的干坞中或船台上预制隧道管段,并在两端用临时隔墙封闭,然后晒装好拖运、定位、 沉放等设备,将其拖运至隧址位置,沉

24、放到江河中预先浚挖好的沟槽中,并连接起来,最后充填根底和回填砂石将 管段埋入原河床中.用这种方法修建的隧道又称水下隧道或沉管隧道.2 .干舷：管段浮运时,为保持稳定使管顶露出水面的高度.3 .水力压接法：是利用作用在管段上的巨大水压力,使安装在管段前端面(靠近既设管段的那一端)周边上的一圈胶垫发生压缩变形,形成一个水密性相当良好可靠的接头.其具体方法是先将新设管段拉向既设管段并紧密靠上,这时建筑精品欢送下载接头胶垫产生了第一次压缩变形,并具有初步止水作用前知福祐犯Sfi后端的封端墙与新设管段前端的封端墙之间的水此时已与管段外侧的水隔离 排走.排水之前,作用在新设管段前、后两端封端墙上的水压力是

25、相互平衡的,排水之后,作用在前封端墙的压力变成了大气压力,于是作用在后封端墙上的巨大水压力数万kN就将管段推向前方,使接头胶垫产生第二次压缩变形.经两次压缩变形的胶垫,使管段接头具有非常可靠的水密性.4 .沉管隧道的特点：1对地质水文条件适应性强,施工方法简单.沉管隧道不怕软弱地层,根本上不受地质条件的限制,对地基允许 承载力的要求也很低,能适应各种地质条件.2施工工期短,对航运干扰最小,施工质量容易保证.管段在干坞中呈长段预制,沉放连接时间短,对航运干扰次数少、时间短.沉管隧道的主要工序可平行作业,各工序间干扰少,可缩短工期.3工程造价较低.沉管隧道的埋深很浅,水底需要进行的土方工程量较小,沉管隧道的长度也相对缩短,造价也 因而降低.4有利于多车道和大断面布置.沉管隧道的断面既可做成圆形,也可做成矩形或其它形状,十分灵活.5接头少、密实度高、隧道防渗效果好.由于沉管隧道的管节比拟长,节数少,因而接头数量少.6具有很强的反抗战争破坏和抗自然灾害的水平.5 .了解沉管按材料的分类及优缺点6 .沉管结构浮力设计内容和计算要点：干舷选定和抗浮平安系数验算,目的是最终确定沉管结构的高度和外廓尺寸.7 .沉管变形缝设置要求：1能适应一定幅度的线变形和角变形