(1.2.1)-1-2地下建筑結構的概念、作用和形式

地下建筑結構

第1章緒論

知識點2地下建筑結構的概念、

作用和形式

1地下建筑結構的概念地下建筑是修建在地層中的建筑物。它可以分為兩大類：修建在土層中和修建在巖層中的。廣義上講，任何結構物都是修建在相應的介質中的，如上部結構是修建在空氣介質中，地下建筑結構一般修建在土層中、巖層中或水中。本學科所要研究的所有問題都可歸為“結構與介質的相互作用問題”。地下建筑結構地下建筑結構，即埋置于地層內部的結構。按照使用要求在地層中挖掘洞室，沿洞室周邊修建永久性支護結構——即襯砌結構。地下建筑結構包括襯砌結構和內部結構兩部分。內部結構與地面建筑的設計基本相同。作用：襯砌結構主要是起承重和圍護作用。承重，即承受巖土體壓力、結構自重以及其它荷載作用；圍護，即防止巖土體風化、坍塌、防水、防潮等。2地下建筑結構的作用地下建筑結構地下建筑與地面建筑結構的區(qū)別計算理論、設計和施工方法；地下建筑結構所承受的荷載比地面結構復雜；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。計算理論上最主要差別：在地下建筑結構設計中除了要計算因素多變的巖土體壓力之外，還要考慮地下結構與周圍巖土體的共同作用。2地下建筑結構的作用地下建筑結構首先由受力條件控制，即在一定地質的圍巖壓力、水土壓力和一定的爆炸與地震等動載下求出最合理和經濟的結構型式；其次由地下建筑的功能要求和施工技術要求等確定。主要有：

地下建筑結構的幾種形式3地下建筑結構的形式地下建筑結構一、土層地下建筑結構形式淺埋式結構：是指其覆蓋土層較薄，不滿足壓力拱成拱條件（H土＜(2～2.5)h1，h1為壓力拱高）或軟土地層中覆蓋層厚度小于結構尺寸的地下結構。直墻拱形結構、矩形閉合框架結構和梁板式結構。3地下建筑結構的形式地下建筑結構一、土層地下建筑結構形式附建式結構：根據一定的防護要求修建的附屬于較堅固的建筑物下面的地下室，“防空地下室”或“附建式人防工事”。一般有承重的外墻、內墻（地下室作為大廳用時則為內柱）和板式或梁板式頂底板結構。3地下建筑結構的形式地下建筑結構一、土層地下建筑結構形式沉井結構：沉井施工時需要在沉井底部挖土，頂部出土，故施工時沉井為一開口的井筒結構，水平斷面一般做成方形，也有圓形，可以單孔也可以多孔，沉畢后再做底頂板。江陰長江公路大橋北錨沉井-建成時是世界第一大沉井3地下建筑結構的形式地下建筑結構一、土層地下建筑結構形式地下連續(xù)墻結構：先建造兩條連續(xù)墻，然后在中間挖土，修建底板、頂板和中間樓層。3地下建筑結構的形式地下建筑結構一、土層地下建筑結構形式盾構結構：盾構推進時，以圓形為最宜，故常采用裝配式圓形襯砌，也有做成方形和半圓形的。3地下建筑結構的形式地下建筑結構一、土層地下建筑結構形式沉管結構：一般做成箱形結構，兩端加以臨時封墻，托運至預定水面處，沉放至設計位置。3地下建筑結構的形式地下建筑結構一、土層地下建筑結構形式其它結構：還包括頂管結構和箱涵結構等。在城市管道埋深較大、交通干線附近和周圍環(huán)境對位移、地下水有嚴格限制的地段常采用頂管結構施工更為安全和經濟。3地下建筑結構的形式地下建筑結構一、土層地下建筑結構形式其它結構：還包括頂管結構和箱涵結構等。而在鐵路和公路交叉口，為了不影響交通，需建立交橋和立交地道，一般采用箱涵結構。3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式主要包括直墻拱形、圓形、曲墻拱形等。還有一些其它類型的結構，如噴錨結構、穹頂結構、復合結構等。最常用的是拱形結構，這是因為它具有以下優(yōu)點：地下結構的荷載比地面結構大，且主要承受垂直荷載。因此，拱形結構就受力性能而言比平頂結構好(在垂直荷載作用下彎矩小)。拱形結構的內輪廓比較平滑，只要適當調整拱曲率，一般都能滿足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圓形結構方便，凈空浪費也比圓形結構少。拱主要是承壓結構。適用于采用抗拉性能較差，抗壓性能較好的磚、石、混凝土等材料構筑。材料造價低，耐久性良好，易維護。3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式常用的幾種拱形結構、噴錨結構以及穹頂結構等。（一）拱形結構1．貼壁式拱形結構（1）半襯砌結構3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式常用的幾種拱形結構、噴錨結構以及穹頂結構等。（一）拱形結構1．貼壁式拱形結構（2）厚拱薄墻襯砌結構3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式（一）拱形結構1．貼壁式拱形結構（3）直墻拱形襯砌結構3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式（一）拱形結構1．貼壁式拱形結構（4）曲墻拱形襯砌結構3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式（一）拱形結構1．貼壁式拱形結構2．離壁式拱形襯砌結構3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式（二）噴錨支護結構3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式（三）穹頂結構武漢地鐵3號線首座特色站——武漢商務區(qū)站3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式（四）連拱隧道結構3地下建筑結構的形式地下建筑結構二、巖石地下建筑結構形式（五）復合襯砌結構3地下建筑結構的形式地下建筑結構地下建筑工程分類地下建筑工程（亦簡稱地下工程）有許多分類方法：按使用功能分類按周圍圍巖介質分類按設計施工方法分類按施工材料和斷面構造型式分類按重要程度、防護等級、抗震等級等分類最常用的是按使用功能分類地下建筑結構1、按使用功能分類地下交通工程：地下鐵道、公路隧道、過街人行道、海（河、湖）底隧道……地下市政管道工程：輸水隧道、地下給（排）水管道、通訊、電纜、供熱與供氣道、共同溝地下工業(yè)建筑：地下核電站、水電站廠房、地下車間、地下廠房……地下垃圾焚燒廠地下商業(yè)民用建筑：地下商業(yè)街、地下商場、地下商業(yè)（購物中心）、地下醫(yī)院、地下旅館、地下學?！?地下建筑工程分類地下建筑結構1、按使用功能分類地下軍事工程：人防掩蔽部、地下軍用品倉庫、地下戰(zhàn)斗工事、地下導彈發(fā)射井、地下飛機（艦艇）庫、防空指揮中心地下倉儲工程：地下糧、油、水藥品等物資倉庫、地下車庫、地下垃圾堆場、地下核廢料倉庫、危險品倉庫、金庫……地下文娛文化設施：圖書館、博物館、展覽館、影劇院、歌舞廳……地下體育設施：籃球、乒乓球、網球、羽毛球場，田徑場，游泳池，滑冰場等4地下建筑工程分類地下建筑結構2、按周圍地層介質分類軟土地下工程巖石（硬土）地下工程海（河、湖）底或懸浮工程按照地下工程所處圍巖介質的覆蓋層厚度，又分為深埋、中埋、淺埋不同埋深工程。4地下建筑工程分類地下建筑結構3、按照施工方法分類明挖法（放坡、支護、降水）蓋挖法、逆作法淺埋暗挖法沉箱、沉井、沉管法盾構法（SM,TBM）頂管法(大口徑與微型頂管)新奧法（NATM）、鉆爆法4地下建筑工程分類地下建筑結構4、按結構形式分類地下建筑和地面建筑結合在一起的常稱為附建式，獨立修建的地下建筑稱為單建式。地下結構形式可以隧道式，橫斷面尺寸遠遠小于縱向長度尺寸，即廊道式。平面布局上也可以構成棋盤式或者如地面房間布置，可以為單跨、多跨，也可以單層或多層，常用淺埋地下結構為多跨多層框架結構。地下結構橫斷面可根據所處部位地質條件和使用要求，選用不同的形狀，最常見的有圓形，口形（人張開嘴），馬蹄形，直墻拱形，曲墻拱形，落地拱，連拱（塔拱），穹頂直墻等等。4地下建筑工程分類地下建筑結構5、按襯砌材料和構造分類襯砌又稱被覆或支護，它是在地下工程周圍構