地下建筑結(jié)構(gòu)

地下建筑構(gòu)造主講人：尤春安1.緒論地下構(gòu)造的定義：保管上部地層〔山體或土層〕的前提下，在開挖出能提供某種用途的地下空間內(nèi)建筑的構(gòu)造物，統(tǒng)稱為地下構(gòu)造。

1、交通隧道：鐵路隧道、公路隧道、行人隧道等；2、水工隧洞：引水隧道、地下電廠廠房等、閘門硐室等；3、礦山巷道：立井、平巷、斜井、馬頭門、硐室等；4、地下倉庫：地下油庫、地下炸藥庫、民用地下倉庫等；地下工程運用

5、地下民用與公共建筑：地下工廠、地下停車場、地下商業(yè)街等；6、地下市政工程：城市地鐵、城市隧道、城市共同溝等；7、人防工程和國防地下工程：地下防空工程、地下飛機(jī)庫、地下彈藥庫、地下指揮部等；地下工程運用1.1地下構(gòu)外型式地下構(gòu)造：程度，傾斜〔斜井〕豎直〔豎井〕；程度地下構(gòu)造埋置深度的不同，又分成淺埋和深埋兩種。構(gòu)外型式首先由受力條件來控制，即在一定地質(zhì)條件的土水壓力下和一定的爆炸與地震等動載下求出最合理和經(jīng)濟(jì)的構(gòu)外型式。構(gòu)外型式也受運用要求的制約；施工方案是決議地下構(gòu)外型式的重要要素之一。地下構(gòu)外型式－斷面方式矩形梯形直墻拱形馬蹄形仰拱形圓形地下構(gòu)外型式－支護(hù)方式(1)防護(hù)型支護(hù)以封鎖巖面，防止周圍巖體質(zhì)量的進(jìn)一步惡化或失穩(wěn)為目的。特點：既不能阻止圍巖變形，又不能接受巖體壓力，而是僅用它通常是采用噴漿、噴混凝土或部分錨桿來完成的。地下構(gòu)外型式－支護(hù)方式(2)構(gòu)外型支護(hù)支護(hù)構(gòu)造滿足施工及構(gòu)造要求，防止部分掉塊或崩塌而逐漸引起整體失穩(wěn)。構(gòu)外型支護(hù)通常采用放射混凝土、錨桿和金屬網(wǎng)、模筑混凝土支護(hù)等。地下構(gòu)外型式－支護(hù)方式(3)承載型支護(hù)承載型支護(hù)應(yīng)滿足圍巖壓力，運用荷載、構(gòu)造荷載及其它荷載的要求，保證圍巖與支護(hù)構(gòu)造的穩(wěn)定性北京地鐵王府井車站南京玄武湖隧道廣州地鐵東〔山口〕~楊〔箕〕區(qū)間隧道上海人民廣場地下游泳館地下劇場大連奧林匹克廣場

地鐵車站〔上?！骋淼馈差A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)造深圳梧桐山隧道〔魯班獎〕珠海板樟山隧道福州象山隧道〔四連拱〕隧道內(nèi)景隧道內(nèi)景隧道內(nèi)景小浪底電站進(jìn)水口〔施工〕地下廠房地下廠房地下廠房綜合地質(zhì)、運用、施工三要素，地下構(gòu)造常見的型式有以下幾種：地下構(gòu)造常見的型式有以下幾種〔1〕附建式構(gòu)造〔2〕淺埋式構(gòu)造〔3〕地道式構(gòu)造〔4〕沉井法構(gòu)造〔5〕盾構(gòu)法構(gòu)造〔6〕延續(xù)墻構(gòu)造〔7〕頂管構(gòu)造〔8〕沉管法構(gòu)造附建構(gòu)造淺埋式構(gòu)造坑道式構(gòu)造沉井盾構(gòu)地下延續(xù)墻構(gòu)造頂管沉管1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀地下工程所處的環(huán)境條件與地面工程是全然不同的，早期的地下工程建立都是沿用適用于地面工程的實際和方法來指點地下工程的設(shè)計與施工．因此經(jīng)常不能正確地描畫地下工程中出現(xiàn)的力學(xué)景象。經(jīng)過長期的工程實際和實際研討，人們才逐漸認(rèn)識到地下構(gòu)造受力、變形的特點，并構(gòu)成以思索地層對構(gòu)造變形約束為特點的地下構(gòu)造計算實際和方法。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀地下工程支護(hù)構(gòu)造實際的開展至今已有百余年的歷史，它與巖土力學(xué)的開展有著親密關(guān)系。土力學(xué)的開展促使著松散地層圍巖穩(wěn)定和圍巖壓力實際的開展．而巖石力學(xué)的開展促使圍巖壓力和地下工程支護(hù)構(gòu)造實際的進(jìn)一步飛躍。隨著新奧法施工技術(shù)的出現(xiàn)以及巖土力學(xué)、測試儀器、計算機(jī)技術(shù)和數(shù)使分析方法的開展．地下工程支護(hù)構(gòu)造實際正在逐新成為一門完善的學(xué)科。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀〔1〕剛性構(gòu)造階段這種計算實際以為．作用在支護(hù)構(gòu)造上的壓力是其上覆巖層的重力。如：海姆(A．Haim)實際、朗肯實際和金尼克實際和著名的普氏實際等。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀〔1〕剛性構(gòu)造階段這種計算實際以為．作用在支護(hù)構(gòu)造上的壓力是其上覆巖層的重力。如：海姆(A．Haim)實際、朗肯實際和金尼克實際和著名的普氏實際等。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀〔2〕彈性構(gòu)造階段19世紀(jì)后期，混凝上和鋼筋混凝土資料陸續(xù)出現(xiàn)．并用于建造地下工程，使地下構(gòu)造具有較好的整體性。從這時起，地下構(gòu)造開場核彈性延續(xù)拱形框架用超靜定構(gòu)造力學(xué)方法計算構(gòu)造內(nèi)力。作用在構(gòu)造上的荷載是自動的地層壓力，并思索了地層對構(gòu)造產(chǎn)生的彈性反力的約束作用。由于有了比較可靠的力學(xué)原理為根據(jù)、故至今在設(shè)計地下構(gòu)造時仍采用。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀〔2〕彈性構(gòu)造階段a.假定彈性反力階段將構(gòu)造的變形曲線和地層彈性反力的分布按某種方式分布進(jìn)展了假定．并出變形協(xié)調(diào)條件計算彈性反力的量值、因此比前一種假定彈性反力法合理。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀〔2〕彈性構(gòu)造階段b.彈性地基梁階段即所謂的部分變形實際：Winkler假定：地基反力〔抗力〕與該點的變構(gòu)成這比。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀〔3〕延續(xù)介質(zhì)階段把支護(hù)構(gòu)造與巖體作為一個一致的力學(xué)體系來思索。兩者之間的相互作用，共同變形。即所謂的共同變形實際1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀現(xiàn)代支護(hù)實際的特征：(1)對圍巖和圍巖壓力的認(rèn)識方面?zhèn)鹘y(tǒng)支護(hù)實際以為圍巖是荷載的來源，是支撐的對象?，F(xiàn)代支護(hù)實際那么以為圍巖具有自承才干。圍巖也是支護(hù)資料，可以經(jīng)過加固圍巖而保證構(gòu)造的穩(wěn)定。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀現(xiàn)代支護(hù)實際的特征：(2)在圍巖和支護(hù)間的相互關(guān)系上傳統(tǒng)支護(hù)實際把圍巖和支護(hù)分開考．圍巖當(dāng)作荷裁、支護(hù)作為承載構(gòu)造，現(xiàn)代支護(hù)實際那么將圍巖和支護(hù)作為一個一致體，二者相互作用，共同變形。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀現(xiàn)代支護(hù)實際的特征：(3)在支護(hù)功能和作用原理上傳統(tǒng)支護(hù)構(gòu)造只是為了接受荷載，現(xiàn)代支護(hù)那么是為了及時穩(wěn)定和加固圍巖。保證圍巖的穩(wěn)定性。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀現(xiàn)代支護(hù)實際的特征：(4)在設(shè)計計算方法上傳統(tǒng)支護(hù)主要是確定作用在支護(hù)上的荷載，而現(xiàn)代支護(hù)實際將圍巖與支護(hù)作為共同的承載構(gòu)造。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀現(xiàn)代支護(hù)實際的特征：(5)在支護(hù)方式和工藝上以加固圍巖為主要支護(hù)手段：如錨桿、錨索、放射混凝土、注漿等。1.2地下構(gòu)造計算實際的開展與現(xiàn)狀地下工程支護(hù)構(gòu)造實際正在不斷開展，各種設(shè)計方法都在不斷提高和完善過程中，尤其是能較好地反映地下工程特點的現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)計方法，更迫切需求在近期內(nèi)構(gòu)成比較完善的量測體系與計算體系—從開展趨勢看，新奧法開創(chuàng)的實際閱歷—量測相結(jié)合的〞信息化設(shè)計’’表達(dá)了地下工程程支護(hù)構(gòu)造設(shè)計實際的開展方向。1.3地下構(gòu)造的計算特性和設(shè)計方法1．地下構(gòu)造的計算特點〔1〕必需充分認(rèn)識地質(zhì)環(huán)境對地下構(gòu)造設(shè)計的影響；〔2〕地下工程周圍的地質(zhì)體是工程資料、承載構(gòu)造，同時又是產(chǎn)生荷載的來源；〔3〕地下構(gòu)造施工要素和時間要素會極大地影響構(gòu)造體系的平安性

1.3地下構(gòu)造的計算特性和設(shè)計方法1．地下構(gòu)造的計算特點〔4〕與地面構(gòu)造不同，地下工程支護(hù)構(gòu)造平安與否，既要思索到支護(hù)構(gòu)造能否承載，又要思索圍巖的穩(wěn)定性；〔5〕地下工程支護(hù)構(gòu)造設(shè)計的關(guān)鍵問題在于充分發(fā)揚困巖自承力；〔6〕地下構(gòu)造的開挖過程是卸載過程，而不是加載過程；

1.3地下構(gòu)造的計算特性和設(shè)計方法2．地下構(gòu)造的設(shè)計方法信息化設(shè)計方法的流程圖1.4地下構(gòu)造計算的力學(xué)模型1．地下構(gòu)造的計算特點〔4〕與地面構(gòu)造不同，地下工程支護(hù)構(gòu)造平安與否，既要思索到支護(hù)構(gòu)造能否承載，又要思索圍巖的穩(wěn)定性；〔5〕地下工程支護(hù)構(gòu)造設(shè)計的關(guān)鍵問題在于充分發(fā)揚困巖自承力；〔6〕地下構(gòu)造的開挖過程是卸載過程，而不是加載過程；

初步設(shè)計的內(nèi)容

〔1〕工程防護(hù)等級，三防要求與動載規(guī)范確實定；〔2〕確定埋置深度與施工方法；〔3〕草算荷載值；〔4〕選擇建筑資料；〔5〕選定構(gòu)外型式和布置；〔6〕估算構(gòu)造跨度、高度、頂?shù)装寮斑厜穸鹊戎饕叽纾弧?〕繪制初步設(shè)計構(gòu)造圖；〔8〕估算工程資料數(shù)量及財務(wù)概算。技術(shù)設(shè)計主要是處理構(gòu)造的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定、抗裂性等問題，并提供施工時構(gòu)造各部件的詳細(xì)細(xì)節(jié)尺寸及銜接大樣。〔1〕計算荷載：〔2〕計算簡圖：〔3〕內(nèi)力分析：〔4〕內(nèi)力組合：〔5〕配筋設(shè)計：(6〕繪制構(gòu)造施工詳圖：〔7〕資料、工程數(shù)量和工程財務(wù)預(yù)算。1.3計算原那么1〕運用規(guī)范2〕設(shè)計規(guī)范：確定地下建筑物的荷載、建筑資料的選用、允許思索由塑性變形引起的內(nèi)力重分布、截面計算原那么、資料強(qiáng)度目的3〕計算實際〔1〕計算原理：較多地運用以文克爾假定的根底部分變形實際以及以彈性實際為根底的共同變形實際。〔2〕計算方法：普通構(gòu)造力學(xué)法，彈性地基梁法，矩陣分析法。彈性抗力限制了構(gòu)造的變形，故改善了構(gòu)造的受力情況，如圖1-10所示。1.4本課程的內(nèi)容和義務(wù)本課程是土木工程的一門專業(yè)課。獲得地下構(gòu)造