地下空間結構

1、精品文檔地下工程結構第一章 緒論1 簡述地下建筑結構的概念及形式： 地下建筑結構即埋置于地層內部的結構。 包括襯砌結構和內部結構兩部分。襯砌結構主要起承重和圍護作用地下建筑結構的形式主要由使用功能、 地質條件和施工技術等因素確定。 根 據(jù)地質情況差異可分為土層和巖層內的兩種形式。土層地下建筑結構分為淺埋式結構附建式結構沉井（沉箱）結構地 下連續(xù)墻結構盾構結構沉管結構其他如頂管和箱涵結構。巖石地下建筑結構形式主要包括直墻拱形、 圓形、曲墻拱形， 還有如噴錨結 構、穹頂結構、復合結構。2. 地下建筑結構的工程特點： 建筑結構替代了原來的地層 （承載作用） 地層荷載隨施工過程是發(fā)生變化的地質條件影響

2、地層荷載地下水準結構設 計影響大設計考慮施工、 使用的整個階段地層與結構共同的承載體系地層 的成拱效應。3. 地下建筑地上建筑結構地上建筑區(qū)別： 計算理論設計和施工方法不同， 地 下建筑結構所承受的荷載比地面結構復雜，因為地下建筑結構埋置于地下，其周 圍的巖土體不僅作為荷載作用于地下建筑結構上，而且約束著結構的移動和變形。第二章 地下建筑結構的荷載1. 地下建筑荷載分哪幾類：按其存在的狀態(tài)，可以分為靜荷載（結構自重，巖土體壓力）、動荷載（地震波，爆炸產(chǎn)生沖擊）和活荷載（人群物件和設備重 量，吊車荷載）、其他荷載。2. 土壓力可分為幾種形式？其大小關系如何？ 土壓力分為靜止土壓力E0、主動土壓力

3、力 Ea 被動土壓力 Ep,則 EpE0Ea3. 簡述圍巖壓力的概念及影響因素： 圍巖壓力就是指位于地下結構周圍變形 或破壞的巖層,作用在襯砌結構或支撐結構上的壓力。分為松散、膨脹、變形、 沖擊圍巖壓力。影響圍巖壓力的因素很多,主要與巖體的結構、巖石的強度、地 下水的作用、洞室的尺寸與形狀、支護的類型和剛度、施工方法、洞室的埋置深 度和支護時間等因素相關。 其中巖體穩(wěn)定性的關鍵之一在于巖體結構面的類型和 特征。4. 簡述彈性抗力的基本概念？其值大小與哪些因素有關？ 地下建筑結構除承受主動荷載作用外（如圍巖壓力、結構自重等）,還承受一種被動荷載, 即地層的彈性抗力。巖土體將制止結構的變形, 從而

4、產(chǎn)生了對結 構的反作用力, 對這個反作用力習慣上稱彈性抗力。 彈性抗力大小和分布規(guī)律不 僅決定于結構的變形,還與地層的物理力學性質有著密切的關系。5. 如何確定彈性抗力： 目前有兩種理論, 一種是局部變形理論, 認為彈性地1歡迎下載精品文檔基某點上施加的外力只會引起該點的沉陷。另一種是共同變形理論，即認為彈性 地基上的一點外力， 不僅引起該點發(fā)生沉陷， 而且還會引起附近一定范圍的地基 沉陷。6. 簡述溫克爾假定：假設認為地層的彈性抗力與結構變位成正比。7. 核爆炸作用按等效靜荷載進行設計 p208. 一般人防工程結構動力計算， 可采用等效靜荷載法， 按單自由度的彈性或 塑性體系計算。結構周邊的

5、等效靜荷載可按下列式子計算q1=Kd1 Pcl q2=Kd2Pe2 q3=Kd3 Pc3q1 q2 q3 頂蓋豎向，外墻水平、底板板豎向等效靜荷載（ Mpa）Kdl Kd2Kd3 頂蓋、外墻、底板動力系數(shù)pci 常規(guī)武器地而爆炸作用到結構頂板上的均布荷載Pc2常規(guī)武器地面爆炸作用當結構外墻上的均布荷載峰值9. 承受核爆炸動載的結構不同于工業(yè)民用建筑結構的一個特點是結構允許 出現(xiàn)一定的變形第三章 地下建筑結構可靠度理論1. 地下建筑結構的可靠度指標如何確定的： 地下建筑的可靠度就是在規(guī)定的 時間內，規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率大小，叫可靠度指標。具體可靠度 尺度有三種：可靠概率 sp、失效概

6、率 fp、可靠度指標。由于直接應用數(shù)值積分方 法計算地下結構的失效概率比較困難，因此實際中多采用近似方法，為此引入結 構可靠指標概念。2. 結構可靠度分析方法有哪幾種？1半經(jīng)驗半概率法近似概率設計法全概率法廣義可靠性分析法3. 結構可靠度指標 B 的物理意義：從均值到原點以標準差為度量單位的距離（T z 當 B 變小失效概率增大，當 B 變大失效概率減小。第四章 地下建筑結構的計算方法1. 我國采用的計算方法主要有荷載一結構模型，地層一結構模型，經(jīng)驗類比 法，收斂限制模型（或稱特征線法，計算理論也是地層結構法）2. 荷載結構法、地層結構法的基本含義和主要區(qū)別？ 荷載載結構模型認為地層對結構的作

7、用只是產(chǎn)生作用在地下建筑結構上的荷載襯砌在荷載作用下產(chǎn)生內力和變形，與其相應的計算方法稱為荷載結構，（彈 性連續(xù)框架（含拱形）法、假定抗力法和彈性地基梁（含曲梁和圓環(huán)）法等可歸 于荷載結構法）。地層結構模型把地下結構與地層作為一個受力變形的整體，按照連續(xù)介質力 學原理來計算地下建筑結構以及周圍地層的變形； 不僅計算出襯砌結構的內力及2歡迎下載精品文檔變形，而且計算周圍地層的應力， 充分體現(xiàn)周圍地層與地下建筑結構的相互作用。 底層結構法相對于荷載結構，充分考慮了地下結構與周圍地層的相互作用， 結合具體的施工過程可以充分模擬地下結構以及周圍地層在每一個施工工況的 結構內力以及周圍地層的變形更能符合

8、工程實際。第六章 淺埋式結構1. 試列舉幾種工程中常見的淺埋式結構形式并簡述其特點？直墻拱形結構 （在小型的地下通道以及早期的人防工程中比較普遍， 拱形 結構主要承受壓力，彎矩和剪力都較小，主要使用磚石和混凝土等抗壓性能較好 抗拉性能較差的材料，有半園拱、害割圓拱、拋物線拱等多種形式） 矩形框架 （具有空間利用率高， 挖掘斷面經(jīng)濟， 易于施工的優(yōu)點， 頂?shù)装鍨樗綐嫿ǔ惺?彎矩較拱形結構大， 故一般做成鋼筋混凝土結構， 可以是單跨雙跨或多跨的） 梁板結構 （頂、底板做成現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式結構，而圍墻和隔墻則為磚墻， 如地下醫(yī)院、教室、指揮所等），或是上述形式的組合。2. 為了防止不均勻沉降、

9、 溫度變化和混凝土收縮等引起結構破壞， 沿地下結 構縱向，每隔一定距離需設置變形縫（伸縮縫或沉降縫）。變形縫的構造方式主要有三種：嵌縫式，貼附式，埋入式。第六章 附建式地下結構1. 何謂附建式結構？附建式結構的形式， 用途及特點有哪些？ 附建式結構是指根據(jù)一定的防護要求修建的附屬于較堅固的在建筑物的地下室，又稱防空地下室或附建式人防工事。附建式結構的形式，梁板結構，板柱結構，箱型結構 附建式結構的用途：采用平戰(zhàn)結合方式，即平時作為地下停車場，商城，設 備間等，也可戰(zhàn)時作為人防工事。特點：節(jié)省建設用地和投資便于平戰(zhàn)結合， 人員和設備容易在戰(zhàn)時迅速轉入地下增強上層建筑的抗震能力上部建筑對 戰(zhàn)時核爆

10、炸沖擊波，光輻射，早期和輻射以及炸彈有一定防護作用， 防空地下室 的造價比單建式防空地下室低結合基本建設同時施工， 便于施工管理， 同時也 便于使用過程中的維護。2. 防空地下室分為甲類和乙類。 甲類防空地下室設計必須滿足其預定的戰(zhàn)時 對核武器、常規(guī)武器和生化武器的各項防護要求。乙類防空地下室設計必須滿足 其預定的戰(zhàn)時對常規(guī)武器和生化武器的各項防護要求。3. 在室內外出入口通道中，一側位于防護門（或防護密閉門）以外的通道內、另一側在防護門以內的防空地下室外墻稱為臨空墻。臨空墻結構設計： 平時臨空墻為豎向受力構件， 當武器爆炸空氣沖擊波荷載 垂直作用于臨空墻墻面時， 臨空墻既受豎向荷載作用， 又

11、受水平荷載作用， 一般3歡迎下載精品文檔情況下，在武器爆炸等效靜載作用下，臨空墻為大偏心受力構件，可按大偏心受 力構件分析其內力及配筋計算。眾所周知，大偏心受力構件不考慮軸力的影響是 偏于安全的，為計算方便，通常也可按四邊嵌固的受彎板計算。4. 在室內外出入口通道中， 與臨空墻相對應的， 一側位于通道內、 另一側與 巖土體接觸的墻體稱為通道墻。通道墻結構設計：無頂蓋段的敞開段通道墻，按一般擋土墻進行設計計算； 有頂板的通道墻，一般簡化為封閉框架進行設計計算。內力計算應按常規(guī)武器和 核武器分別作用下的設計荷載進行， 綜合選取兩種情況的內力結果進行截面設計 計算。第七章 逆作法地下結構1.逆作法施

12、工，是指在地下結構施工時，不架設臨時支撐，以結構本身既作 擋墻又作內支撐，施工順序與順作法相反，從上往下依次開挖和構筑結構本體的 施工方法。2. 逆作法優(yōu)點：由于上部結構和地下結構可平行立體施工，當建筑規(guī)模大、上下層次多時，大約可節(jié)省工時 1/4-1/3 ；2地下結構本身作為支撐，結構剛度相當大，能有效控制周圍土體的變形和 地表沉降，減小了對周邊環(huán)境的影響，提高了工程施工的安全性；3由于地下室外墻與基坑圍護墻兩墻合一，既省去了單獨設立的圍護墻，又 可在工程用地范圍內最大限度擴大地下室面積，增加有效使用面積；4一層結構平面可作為工作平臺，樓蓋結構即為支撐體系，省去架設工作平 臺和大量支撐費用，

13、而且還可以解決特殊平面形狀或局部樓蓋缺失所帶來的支撐 布置上的困難，并使受力更加合理；5由于開挖和施工的交錯進行， 逆作結構的自身荷載由立柱直接承擔并傳遞 至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響， 從而大大降低基坑內地基的回彈 量。3.地下連續(xù)墻：利用挖槽機械，借助于泥漿的護壁作用，在地下挖出窄而深 的溝槽，并在其內澆注混凝土而形成一道具有防滲（水）、擋土和承重功能的連 續(xù)的地下墻體。4. 地下連續(xù)墻的優(yōu)缺點：優(yōu)點施工時對環(huán)境影響小 . 沒有噪音，無振動，不必放坡，可緊鄰相近的 建筑和地下設施施工墻體剛度大， 整體性好， 結構和地基變形都較小， 即可用 于超深圍護結構，也可用作主體結構連續(xù)墻

14、為整體連續(xù)結構，耐久性和抗?jié)B性 好可實行逆作法施工， 有利于施工安全， 加快施工進度適用于多種地質條件。4歡迎下載精品文檔缺點棄土和廢泥漿處理。 除增加工程費用外， 若處理不當， 還會造成新的 環(huán)境污染地質條件和施工的適應性問題槽壁坍塌問題現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的 墻面通常較粗糙，如果對墻面要求較高，雖可使用噴漿或噴砂等方法進行表面處 理或另作襯壁來改善， 但增加工作量地下連續(xù)墻如用作施工期間的臨時擋土結 構，不如采用鋼板樁尚可拔出重復使用來得經(jīng)濟。5. 地下連續(xù)墻的適用條件： 基坑深度大于 10m軟土地基或砂土地基在 密集的建筑群或重要的地下管線條件下施工， 對基坑工程周圍地面沉降和位移值 有嚴格限

15、制的地下工程圍護結構與主體結構相結合，對抗?jié)B有嚴格要求時采 用逆作法施工，內襯與護壁形成復合結構的工程。6. 槽幅是指地下連續(xù)墻一次開挖成槽的槽壁長度。7. 導墻是指地下連續(xù)墻開槽施工前， 沿連續(xù)墻軸線方向全長周邊設置的導向 槽，起定位、導向、容蓄泥漿及安裝與承載挖槽機等作用。8. 地下連續(xù)墻與主體結構的結合方式：單一墻、重合墻、復合墻、分離墻 第八章基坑圍護及支撐結構1、 基坑維護是為了滿足地下結構的施工要求及保護基坑周邊環(huán)境的安全， 對基坑側壁采取的支擋、加固與保護措施。2、 按照維護結構受力特點可歸并為樁墻結構（排樁或地下連續(xù)墻）、土釘 墻結構、重力式結構（水泥土墻）、拱墻結構等種基本類

16、型。第九章 沉井結構1. 沉井和沉箱結構的特點：軀體結構剛性大，斷面大，承載力高，抗?jié)B能 力強，耐久性好，內部空間可有效利用施工場地占地面積較小，可靠性良好 適用土質范圍廣（淤泥土、砂土、黏土、沙礫等土層均可施工）施工深度大 施工時周圍土體變形較小， 因此對鄰近建筑（構筑）物的影響小，適合近接施工， 尤其是壓氣沉箱工法對周圍地層沉降造成的影響極小具有良好的抗震性能。2. 沉井結構： 沉井是一個上無蓋下無底的井簡狀結構物， 利用結構自重作用 而下沉入土，即在地面筑成的 “半成品 ”沉入土中，在地下完成結構物施工。3. 沉井的類型：按構造分為連續(xù)沉井和單獨沉井；按平面形狀分為圓形沉井、矩形沉井、方

17、形沉井、多邊形沉井；按下沉環(huán)境分陸地沉井和浮運沉井。4. 沉井的構造及各部位的作用：井壁：承受在下沉過程中各種最不利荷載組合（水土壓力）所產(chǎn)生的內力。 同時有足夠的重量，使沉井能在自重作用下順利下沉到設計標高 刃腳：主要功 用是減少下沉阻力 內隔墻：增加沉井在下沉過程中的剛度并減小井壁跨徑 封 底及頂蓋：防止地下水滲入井內有集水井內 底梁和框架：在比較大型的沉井中， 如由于使用要求， 不能設置內隔墻， 則可在沉井底部增設底梁， 并構成框架以增5歡迎下載精品文檔加沉井在施工下沉階段和使用階段的整體剛度。第十章 盾構隧道結構1. 盾構法：在盾構保護下修筑軟土隧道的一類施工方法。 這類方法的特點是

18、地層掘進、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等作業(yè)都在盾構 保護下進行， 并需隨時排除地下水和控制地面沉降， 因而是工藝技術要求高、 綜 合性強的一類施工方法。2. 盾構法施工的優(yōu)缺點及適用范圍： 優(yōu)點具有良好的隱蔽性， 噪聲、震動 等引起的公害小，施工費用不受埋置深度而影響機械化及自動化程度高，勞動 強度低隧道穿越河底、海底及地面建筑群時下部時，可完全不影響航道通行和 地面建筑的正常使用適宜在不同顆粒條件下的土層中施工多車道的隧道可 做到分期施工，分期運營，可減少一次性投資。缺點 0 不能完全防止盾構施工區(qū) 域內的地表變形當工程對象規(guī)模較小時（小于 4oom ,工程造價相對較高盾

19、構一次掘進的長度有限當隧道覆土小于 0.5Ds（ Ds 為盾構外徑）時，盾構開挖 面土體穩(wěn)定較困難；適用于各類軟土地層和軟巖、 硬巖地層的隧道掘進， 尤其適用于城市地下隧 道工程包括：水底公路隧道、地鐵區(qū)間隧道、排水污水隧道、引水隧道、公用管 線隧道。3. 盾構通常由盾構殼體、推進系統(tǒng)、拼裝系統(tǒng)、出土系統(tǒng)四大部分組成。4. 襯砌按材料可分為：1、鋼筋混凝土管片 2、鐵鑄管片 3、鋼管片 4、復合管 片鋼筋?；炷凉芷邢湫凸芷推桨逍喂芷瑑煞N形式襯砌按形成方式可分為： 1、裝配式襯砌 2、擠壓式混凝土襯砌5. 盾構法隧道襯砌結構的防水、防滲都可以采取哪些措施？ 答：要比較完美的解決隧道防水問題， 必須從管片生產(chǎn)工藝， 襯砌結構設計、接縫防水幾個方面綜合治理?？?jié)B措施：合理提出襯砌本身的抗?jié)B指標。經(jīng)過抗?jié)B實驗混凝土的合適 配合比，嚴格控制水灰比。一般不大于 0.4. 另外塑化劑以增加混凝土的和易性。 襯砌構件的最小混凝土厚度和鋼筋保護層。 管片生產(chǎn)工藝： 振搗方式和養(yǎng)護 條件的選擇。嚴格的產(chǎn)品質量檢驗制度。 減少管片在堆