課程教學大綱

1、地下建筑結(jié)構課程教學大綱課程編號：031190 學分：3 總學時：51大綱執(zhí)筆人：張子新 大綱審核人：丁文其一、 課程性質(zhì)與目的地下建筑結(jié)構是土木工程專業(yè)限定選修課，是從事地下建筑工程設計與施工的專業(yè)課程。通過本課程的學習，使學生掌握或了解地下建筑結(jié)構設計的基本原理和設計計算方法，能夠根據(jù)地下結(jié)構所處的不同介質(zhì)環(huán)境、使用功能和施工方法設計出安全、經(jīng)濟和合理的結(jié)構。二、 課程基本要求通過學習，學生在掌握地下建筑結(jié)構理論和應用知識方面應該達到如下要求：（其中基礎理論部分為必須達到；工程應用部分因工程類型繁多，可根據(jù)實際需要按課內(nèi)學時分配表選用。（一） 基礎理論部分1、 了解地下建筑結(jié)構的概念和作用

2、，熟悉土層和巖石中地下結(jié)構的常見結(jié)構形式和結(jié)構設計的一般程序與內(nèi)容；2、 了解土層和巖石地下襯砌結(jié)構的荷載，了解結(jié)構彈性抗力的概念和計算理論，掌握常見荷載的計算方法和彈性抗力的局部變形理論計算方法。3、 了解地道式結(jié)構適用環(huán)境和構造，掌握拱形襯砌結(jié)構的設計計算內(nèi)容和方法；4、 了解地層與地下結(jié)構共同作用的概念、分析原則和工程應用。（二） 工程應用部分1、 了解各種隧道結(jié)構的適用環(huán)境和構造，掌握拱形襯砌結(jié)構的設計計算內(nèi)容和方法。2、 了解淺埋式地道結(jié)構的形式、構造特點。掌握矩形框架結(jié)構的分析與設計方法。3、 了解附建式地下結(jié)構（地下室）的結(jié)構選型和設計計算內(nèi)容，掌握常見地下室結(jié)構的設計計算方法。

3、4、 了解盾構隧道和頂管隧道的功能和適用環(huán)境，了解頂管結(jié)構的設計計算內(nèi)容和方法，掌握盾構隧道結(jié)構的設計計算方法和構造要求。5、 了解沉井、沉管結(jié)構的類型和特點，了解沉管結(jié)構的設計計算內(nèi)容和方法，掌握沉井結(jié)構的設計計算和構造處理。6、 了解噴錨結(jié)構的概念和設計計算方法，熟悉新奧法的原理和實際運用。7、 了解基坑工程圍護結(jié)構的主要類型和構造。掌握水泥土、地下連續(xù)墻等圍護結(jié)構的設計方法。掌握支撐體系的設計方法。三、 教學的基本內(nèi)容（一） 緒論1 地下結(jié)構的概念和功用地下結(jié)構的概念、功用和特點。2 地下結(jié)構的形式地下結(jié)構的結(jié)構形式和適用環(huán)境。（二） 襯砌結(jié)構的荷載1 荷載分類和組合地下結(jié)構的荷載類型、

4、組合原則和方式。2 土層壓力和圍巖壓力的計算理論和方法土層環(huán)境中不同土質(zhì)下土壓力的確定方法，巖石圍巖壓力的計算方法。3 地下結(jié)構彈性抗力局部變形理論和共同變形理論的基本思想和假定，局部變形理論的具體計算方法。4 水壓力、地震荷載和人防動荷載等的計算（三） 彈性地基中結(jié)構物的計算1、 概述彈性地基理論的概念、解析解與數(shù)值方法、優(yōu)缺點與適用場合。2、 彈性地基梁能量原理、有限元表達式、軟件設計、工程應用。3、 地下框架結(jié)構有限元表達式、軟件設計、工程應用。4、 物殊的課題深梁的計算、桿系結(jié)構的幾何非線性、彈性地基板。（四） 地層與地下結(jié)構的共同作用1、 概述共同作用的概念、分析方法的現(xiàn)狀、地下結(jié)構

5、的合理設計方法。2、 地層模型彈塑性模型（五） 地道式結(jié)構1 概述地道式結(jié)構的受力特點，地道式結(jié)構的類型和適用環(huán)境2 地道式結(jié)構的荷載計算水平土壓力和垂直土壓力的計算，圍巖水平壓力和垂直壓力的計算，結(jié)構其它荷載的計算。3 單層單跨拱形結(jié)構的內(nèi)力計算和設計概述，結(jié)構構件幾何尺寸的計算，計算理論和簡圖，構造和配筋。4 單跨雙層和單層多跨連拱結(jié)構的構造和計算單跨雙層結(jié)構計算簡圖和內(nèi)力計算特點，多跨連拱結(jié)構的內(nèi)力計算。（六） 附建式地下結(jié)構（地下室）1 概述地下室的功用、與基礎的關系、設計計算的主要問題和結(jié)構類型2 梁板式地下室結(jié)構選型，荷載計算，計算簡圖和內(nèi)力計算，構件配筋與構造3 樁箱、樁伐基礎和

6、地下室的結(jié)構計算不同上部結(jié)構下的地下室結(jié)構及其荷載、內(nèi)力計算方法4 考慮人防要求的地下室結(jié)構設計人防荷載特點和計算方法，人防地下室的設計內(nèi)容和計算方法，口部處理（七） 盾構隧道和頂管隧道1 概述盾構隧道和頂管隧道的功用、特點和適用范圍，設計計算內(nèi)容2 盾構隧道結(jié)構類型，荷載確定，計算理論，計算簡圖，內(nèi)力計算，構造和配筋3 頂管隧道結(jié)構類型，荷載確定，計算理論，計算簡圖，內(nèi)力計算，構造和配筋（八） 沉井、沉管和地下連續(xù)墻1 概述沉井、沉管和地下連續(xù)墻的概念、適用范圍和特點，2 沉井結(jié)構沉井的結(jié)構類型和構造，設計計算內(nèi)容，荷載計算，主要構件的設計計算和構造配筋，設計計算的若干問題3 沉管結(jié)構沉管結(jié)

7、構的類型和構造，結(jié)構設計，管段連接和防水技術4 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻類型，結(jié)構設計，接頭設計（九） 噴錨結(jié)構1 噴錨結(jié)構的作用原理2 錨桿設計原理和計算方法錨桿加固拱頂危巖的計算，錨桿加固側(cè)墻危巖的計算，錨桿整體加固的計算，3 噴混凝土設計原理和計算方法噴混凝土局部加固的設計原理和計算方法，噴混凝土組合拱的設計原理和計算方法4 新奧法原理和運用（十） 地下結(jié)構矩陣分析方法和彈性地基梁桿系有限元方法1 概述地下結(jié)構矩陣分析方法的概念，地下結(jié)構彈性地基梁桿系有限元的概念2 地下結(jié)構矩陣分析方法的運用矩陣分析方法的計算原理，地下結(jié)構矩陣分析法計算步驟，圓形襯砌結(jié)構的矩陣力法分析3 彈性地基梁桿系有限

8、元基本原理，計算方法和步驟，彈性地基上矩形閉合框架的桿系有限元分析四、 實驗或上機內(nèi)容采用計算機算法語言編制一般的結(jié)構計算程序用于地下連續(xù)墻結(jié)構、沉管結(jié)構、盾構襯砌結(jié)構、連拱隧道襯砌結(jié)構、彈性地基上矩形閉合框架等的計算。五、 前修課程要求1 土力學、巖石力學、彈性力學有限元2 材料力學和結(jié)構力學3 鋼筋混凝土結(jié)構六、 學時分配序號內(nèi) 容學 時 安 排小計理論課時實驗課時習題課時上機課時1緒論22襯砌結(jié)構的荷載23地道式結(jié)構6224地下室的設計625盾構隧道和頂管隧道66沉井、沉管和地下連續(xù)墻617噴錨結(jié)構48地下結(jié)構矩陣分析和彈性地基梁桿系有限元629復習與考試4總 計425451七、 建議教

9、材和參考書建議教材：地下建筑結(jié)構，朱合華、張子新，中國建筑工業(yè)出版社，2006年。地下建筑結(jié)構馮紫良等主編，待出版。參考書：1. 巖石地下建筑結(jié)構，重慶建筑工程學院等四校編，中國建筑工業(yè)出版社，1982年。2. 土層巖石地下建筑結(jié)構，同濟大學等編，中國建筑工業(yè)出版社，1982年。3. 徐干成、白洪才、洪穎人、劉朝編著.地下工程支護結(jié)構.中國水利水電出版社，2002年4. 谷兆祺、彭守拙、李仲奎編著.地下洞室工程.清華大學出版社，1994年5. 龔維明、童小東、繆林昌、穆保崗編著.蔣永生主審.地下結(jié)構工程.東南大學出版社，2004年6. 張慶賀主編.朱合華、黃宏偉副主編.地下工程.同濟大學出版社

10、，2005年習   題  第一篇  總論第一章 緒論思考題1.1 簡述地下建筑結(jié)構的概念及其型式。1.2 簡述地下建筑結(jié)構設計程序及內(nèi)容。 第二章 地下結(jié)構的荷載思考題22.1 地下建筑荷載分為哪幾類？2.2 簡述地下建筑荷載的計算原則？2.3 簡述土壓力可分為幾種形式？其大小關系如何？2.4 靜止土壓力是如何確定的？2.5 庫倫理論的基本假定是什么？并給出其一般土壓力計算公式？2.6 應用庫倫理論，如何確定粘性土中的土壓力大小？2.7 簡述朗肯土壓力理論的基本假定？2.8 如何計算分層土的土壓力？2.9 不同地面

11、超載作用下的土壓力是如何計算的？2.10 考慮地下水時的水平壓力是如何計算的？2.11 簡述圍巖壓力的概念及其影響因素。2.12 簡述圍巖壓力計算的兩種理論方法？二者有何區(qū)別？2.13 簡述彈性抗力的基本概念？其值大小與哪些因素有關？2.14 如何確定彈性抗力？2.15 簡述溫克爾假定。 第三章  彈性地基梁理論思考題33.1 簡述彈性地基梁兩種計算模型的區(qū)別。3.2 簡述彈性地基梁與普通梁的區(qū)別。3.3 簡述彈性特征系數(shù)的含義及其確定公式。3.4 何為彈性地基短梁、長梁及剛性梁？有什么區(qū)別？習題1233.1 如圖所示，無限長彈性地基梁，在O點作用集中力P，求梁的變位及內(nèi)力

12、公式。3.2 如圖所示，兩端簡支于剛性支座上的彈性地基梁，沿全長受有場布荷載q。試導出梁的變位及內(nèi)力公式。3.3 設在無限長梁上作用四個集中荷載，試求B點的撓度及彎矩。已知。 第四章 荷載結(jié)構法思考題44.1 荷載結(jié)構對受力模型有何假設4.2 荷載結(jié)構法將土體對結(jié)構的作用分為哪兩部分4.3 荷載結(jié)構法如何考慮管片與地基間的相互作用第五章 地層結(jié)構法思考題  55.1 地層結(jié)構法的受力模型如何假設，與荷載結(jié)構法有何異同。5.2 地層結(jié)構法中將土層模擬為平面材料，這對結(jié)構的實際受力有何影響。第六章 地下建筑結(jié)構可靠度理論思考題66.1 可靠度的基本概念，地下工程的可靠度分析的特點。6.2 地下結(jié)構系統(tǒng)可靠度評價的常規(guī)方法有哪些。6.3 可靠度分析對地下施工技術、方案設計有何影響。第二篇 土層地下建筑結(jié)構第七章 淺埋式結(jié)構思考題77.1 淺埋式結(jié)構的適用場合。7.2 淺埋式結(jié)構的地層荷載如何考慮。7.3 矩形框架結(jié)構法的計算原理。第八章 附建式大樓地下室思考題88.1 附建式大樓地下室的結(jié)構形式有哪些。8.2 附建式大樓與主樓間的基礎連接處如何處理。8.3 如何考慮主樓的基礎荷載對附建式大樓結(jié)構受力的影響。第九章 盾構法隧道結(jié)構思考題99.1 盾構法