地下建筑结构：第3章 地下建筑结构及设计1

1、第3章 地下建筑结构及设计3.1 地下建筑结构 3.1.1 地下建筑结构与类别 3.1.2 地下建筑结构的发展现状 3.1.3 地下建筑结构特点 3.1.4 地下建筑结构选型 3.2 地下建筑结构设计计算 3.2.1 地下建筑结构设计理论 3.2.2 地下建筑结构设计计算模型 3.2.3 地下建筑结构设计模型利弊分析 对地下工程的需求回顾: 二十一世纪是地下空间的世纪。开拓生存空间抑制城市病（人口拥挤、交通阻塞、环境污染、能源紧缺）2010年前，我国地下空间将会广泛发展；20202030年，地下空间将高水平发展（1）地下空间将成为城市的第二空间（2）地下空间造价新说：城市土地昂贵，地下开发造价

2、相对会有所降低；（3）把飞机开到地下去：解决城市交通的出路就是高效率的地下交通。可造无两翼的飞机，以超过600的速度飞行，不需要驾驶员，由中心遥控，类似于磁悬浮列车；（4）贯通海洋的地下工程 如大连隧道、琼州隧道、台海隧道等；（5）新型城市公用市政隧道 如建设共同沟。 .第3章 地下建筑结构及设计3.1 地下建筑结构3.1.1 地下建筑结构与类别 1、地下建筑结构基本定义 保留上部地层（岩体或土层）的前提下，在开挖出的地下空间内修建能够提供某种用途的建筑结构物，统称为地下建筑结构，一般是由人工建筑（构筑）结构、地下支护结构与天然周边围岩共同组成地下建筑结构体系。地下建筑是修建在地层介质中的建筑

3、物。分为两大类： 岩石（硬土）地下建筑 土层（软土）地下建筑 水中地下建筑，有否？ 序 号 组 成 部 分各 部 分 名 称1人工建筑或构筑包括梁、板、柱、墙等。2地下支护结构围岩超前支护初期支护围岩超前支护注浆导管、管棚等。初期支护喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆、预应力锚索、钢格栅或型钢支撑等。永久性支护衬砌、钢筋混凝土衬砌、永久性结构等。3 天然岩土体岩层、土层表3-1 地下建筑结构体系基本构成表 2、地下建筑结构的作用地下建筑结构主要作用是承受自重和各种可能出现的荷载、维护工程稳定，防止围岩进一步松动塌落、保持洞室断面净空要求，并确保地下工程使用的安全性和耐久性。因此要求地下建筑结构

4、必须有一定的强度、刚度、抗渗、抗侵蚀、防风化、防水防潮，能防冒顶塌方、长期安全使用。永久性支护结构即衬砌结构衬砌结构作用： 1）承重：即承受岩土体压力、结构自重以及其它荷载的作用； 2）围护，即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。地下建筑与地面建筑结构的区别 （1）地下结构与周围岩土体的共同作用 岩土体不仅是荷载，也是“结构”、约束变形 （2）地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。 （3）计算理论、设计和施工方法 “入地”的难度不亚于“上天”2、地下建筑结构分类 表3-2 地下建筑结构按相对地表位置分类分类标准地下建筑结构分类备 注 说 明 地下建筑结构相对地表位置 水平地下建筑结构 地下主

5、体结构与地面基本平行，如平硐、隧道。 倾斜地下建筑结构地下主体结构与地面线斜交，如斜井。 竖直地下建筑结构地下主体结构与地面垂直，如竖井。 表3-3 地下建筑结构按设计断面形式分类分类标准地下建筑结构分类备 注 说 明按结构设计断面形式不同 拱形地下建筑结构喷锚衬砌、半衬砌、厚拱薄墙衬砌、直墙与曲墙拱形衬砌等。在地下工程中广泛应用，如隧道、地下厂房、仓库等。圆形、矩形或管状地下结构软土中的地下铁道、穿越江河湖海底部的越江、跨海隧道。一般作成装配式的管片或管节，施工时利用盾构、顶管或沉管法形成。框架地下建筑结构软土浅埋明挖施工的地铁车站、厂房、地下医院等采用框架地下建筑结构。薄壳地下建筑结构地下

6、油库、顶盖采用穹顶薄壳结构。异形地下建筑结构非圆形、非矩形。如双圆形衬砌结构、三圆形衬砌结构、椭圆形衬砌结构等。表3-4 地下建筑结构综合地质、使用和施工因素分类分类标准地下建筑结构分类备 注 说 明 综合地质使用和施工三方面因素土层地下建筑结构附建式地下结构房屋建筑下面的地下室等。一般有承重外墙、内墙、板或梁板式平底结构。浅埋式地下结构平面呈方形或长方形，当顶板为平顶时，采用梁板式结构；也有采用直墙拱形结构；大中型结构则设计为矩形框架结构；如地铁车站、地铁通道、地下工厂、地下医院和地下指挥所等。沉井与沉箱地下建筑结构不同断面形状（如圆形、矩形、多边形等）的井筒或箱体，按边排土边下沉的方式使沉

7、入地下，即沉井或沉箱。是深基础施工的主要方法。沉井施工时，底部挖土，顶部出土，故施工时沉井为开口圆形或方形的井筒结构。而沉箱采用压气排水施工方法，又称为闭口沉综合地质、使用和施工三方面因素 土层地下建筑结构 盾构法地下结构盾构开挖推进，装配式圆形、半圆形衬砌；是软土层中修建隧道的主要方法连续墙地下结构先建两条连续墙，在中间挖土，再修建底版、顶板和中间楼层。顶管地下建筑结构靠千斤顶顶进就位，小断面一般采用圆形结构；大而短断面一般采用矩形或多跨箱形结构。沉管法地下结构做成箱形结构，两端临时封闭，运至预定水面处，沉放至设计位置；一般用于穿过江、河、湖、海等水体的隧道结构。深基坑地下结构由地面向下开挖

8、一个地下空间，四周采用多种形式的支挡结构。表3-4地下建筑结构综合地质、使用和施工因素分类综合地使用和施工三方面的因素 岩石地下建筑结构 整体式拱形隧道结构喷锚衬砌、半衬砌、厚拱薄墙衬砌、直墙拱形衬砌、曲墙拱形衬砌、落地拱等。分贴壁式和离壁式拱形结构。喷锚支护结构 有喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆喷射混凝土、锚杆钢筋网喷射混凝土等结构形式，作为工程的永久结构体系。适用于围岩稳定性较好的地下工程中，在围岩较差的工程中做临时柔性支护。穹顶结构 由圆柱形侧墙和扁球形穹顶组成的圆形空间薄壁结构，受力性能好，但施工复杂，一般用于地下油罐、地下冷藏库等。连拱隧道 适用于洞口地形狭窄，或对两洞间距有特殊

9、要求的中短隧道。 复合衬砌结构 由喷锚柔性支护做和初期临时支护，等围岩和支护结构变形稳定后，再作刚性较大的二次永久（钢筋）混凝土衬砌支护，两层之间可设防水层。适用于各种围岩条件。 表3-5 地下建筑结构按使用条件、功能不同分类分类标准地下建筑结构分类 备 注 说 明 按使用条件、功能不同分类交通隧道铁路隧道、公路隧道、城市地铁隧道、水底隧道等。水工隧洞水力发电站的各种输水隧洞、灌溉输水隧洞、给水排水隧洞等。矿山隧道矿山各类运输隧道、开采井巷等。地下仓储粮食、油料、水果、蔬菜等的储藏库、鱼肉食品冷藏库、车库、核废料封存库等。表3-5 地下建筑结构按使用条件、功能不同分类分类标准地下工厂水力或火力

10、发电站的地下厂房、各种轻、重工业的地下厂房等。按使用条件、功能不同分类公共与民用建筑地下商店、图书馆、体育馆、展览厅、影剧院、旅馆、餐厅、住宅、城市地下街等。市政工程 地下给排水工程、管线、废物处理中心、地下共同沟等。人防工程地下建筑结构 人员隐蔽部、指挥所、疏散干道、连接通道、医院、救护站、防空地下室等。国防工程地下建筑结构 飞机库、舰艇库、武器弹药库、作战指挥所、通信中心、作战工事及构筑物等。 表3-6 按地下建筑结构材料不同分类分类标准 地下建筑结构分类备 注 说 明 按地下建筑结构材料 钢筋混凝土结构一般工程中可采用耐久性好，施工可塑性强的现浇钢筋混凝土结构。钢结构大空间的洞穴中可使用

11、钢结构。砌体结构对于地质条件较好的浅埋小跨度结构（如粮仓、隧道等），可选用砌体结构。围岩（岩石）为主体的地下建筑 围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩（土）体，此时围岩具有三位一体的功能，即：产生荷载、承载结构、建筑材料；岩石地下建筑结构体系=天然围岩+支护体系。按照施工方法分为：明挖法（放坡、支护、降水）；盖挖法、逆作法；沉箱、沉井、沉管法；顶管法(大口径与微型顶管)；盾构法（SM, TBM）岩石掘进机 （ TBM）新奥法、钻爆法。按衬砌材料和结构形式衬砌结构材料主要有砖、石、砌块混凝土、钢筋混凝土、钢轨（型钢、格栅拱）、锚杆、喷射混凝土，铸铁、钢纤维混凝土，聚合物钢纤维混凝土等。 根据现场浇筑

12、施工方法不同，衬砌构造型式又分为：1）模筑式衬砌2）离壁式衬砌3）装配式衬砌4）锚喷支护衬砌地下建筑的结构型式 地面房屋的结构形式砖混、框架、排架、剪力墙、 框剪、筒体. 地下结构型式 决定因素: (1)使用功能要求 (2) 受力情况 （地质条件、水文条件、和有否爆炸与地震等特殊动载） （3）施工方法 主要结构型式有：图3-1 结构设计不同断面形式 图3-2附建地下结构结构 （地下室）图3-3浅埋式地下结构图3-4隧道式地下结构、沉井（沉箱）地下结构、盾构结构图3-5 顶管结构 图3-6 沉管结构 土层地下建筑结构型式（一）、浅埋式结构： 平面成方形或长方形，当顶板做成平顶时，常用梁板式结构或

13、矩形框架结 构；顶部也可做成拱形；以改善受力。（二）、附建式结构：是房屋下面的地下室 结构布置受上部房屋限制，有承重的外墙、内墙、内柱和梁板式顶底板结构。（三）、沉井结构：开口的井筒结构：水平一般做成方形，也有圆形，沉毕后再做底顶板。（四）、地下连续墙结构：先建造两条连续墙，然后在中间挖土，修建底板、顶板和中间 楼层。（五）、盾构结构： 常采用装配式圆形衬砌，也有做成方形和半圆形的。（六）、沉管结构：一般做成箱形结构，两端加以临时封墙。（七）、桥梁基础结构：桩基础和沉井基础。（八）、其它结构：除上述地下结构之外，还包括顶管结构和箱涵结构等。 岩石地下建筑结构型式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形

14、，其它类型的结构，如喷锚结构、穹顶结构、复合结构等。拱形结构的优点：承载能力强、拱形结构的内轮廓比较平滑，净空浪费比圆形结构少；拱主要是承压结构。充分利用抗拉性能较差，抗压性能较好的材料，（如砖、石、混凝土）这些材料造价低，耐久性好，易维护。常用的以下简单介绍常用的几种拱形结构、喷锚结构以及穹顶结构等。（一）、拱形结构1贴壁式拱形结构：（1）半衬砌结构（2）厚拱薄墙衬砌结构（3）直墙拱形衬砌 （4）曲墙拱形衬砌结构2离壁式拱形衬砌结构（二）喷锚结构、（三）穹顶结构、（四）连拱隧道结构、 （五）复合衬砌结构3.1.2 地下建筑结构的发展现状国内：铁路和公路隧道 解放后：修建的铁路隧道计2500k

15、m。 大遥山隧道为14.295km（1987），居世界第十位； 秦岭隧道由两座基本平行的单线隧道组成，间距30米，各全长18.46公里，1999年贯通。居亚洲第二位，世界第六位； 水下隧道：打浦路隧道（第一条，2761m）；， 外环沉管隧道，甬江、珠江江底隧道， 在建的崇明大通道隧道； 未来可能的隧道：琼州海峡隧道、台湾海峡隧道。 国外情况： 日本发展最快，修建达2000km。其中：圣哥达隧道16.5km。水下隧道发展较快，港九海底隧道、青函隧道（53.85km）,为世界之最；英法海峡隧道（49.6km），直布罗陀海峡隧道（拟建，连接欧非大陆）；马海峡隧道（拟建，连接日本与南朝鲜，230km）

16、瑞士圣哥达大隧道全长16.5公里，是穿越海拔2千多米的阿尔卑斯山、连接瑞士南部和意大利北部的主要公路干道，为世界第二长车辆隧道 图片为2001年10月24日因车辆相撞发生大火，死亡14人。英吉利海峡隧道耗资100亿英镑，接通英国肯特郡的福克斯通和法国的加来，建造工程于1987年12月开始，到1990年12月结束。1994年5月6日由英国女王伊丽莎白二世和法国总统密特朗正式剪彩通车。这条双轨隧道长49.94公里，直径7.6米。在英吉利海峡底开凿隧道的规划是19世纪初拿破轮战争期间首次提出的。 水中漂浮隧道绥芬河北京乌海临汾洛阳荣成丹东锡林浩特乌兰浩特满洲里珲春青岛连云港宁波厦门汕头河池瑞丽霍尔果

17、斯石家庄太原济南长春哈尔滨郑州上海杭州福州武汉长沙南昌合肥南京广州南宁贵阳昆明成都重庆西安银川乌鲁木齐天津9纵 18横国家高速公路网布局方案沈阳海口兰州在山岭，全国各省，特别是西部地区，将建设众多隧道工程。在沿江，宁波、广州、上海、南京、武汉、重庆等越江通道工程。 在沿海，有渤海湾跨海工程、大连湾跨海工程、青-黄海底隧道工程、上海崇明越江通道、港-珠-澳跨海工程、琼洲海峡通道工程工程、台湾海峡连线工程、厦门东通道工程等。同三国道主干线沈阳至海口国家高速琼州海峡秦岭隧道实景一秦岭隧道实景二东、西部高速公路隧道工程矿山法施工的隧道打浦路隧道（盾构法）宁波常洪沉管隧道沉管法施工的隧道主副厂房洞主变洞

18、尾调洞母线洞尾水主洞交通洞出线洞白鹤滩水电站装机容量13050MW，多年平均发电量564.9亿kWh。是西电东输骨干电源点之一 。引水发电系统的示意图 水电站及航运地下工程 水电站地下工程包括： 引水隧道、泄水隧洞 大跨度、高边墙的地下厂房等地下工程。 （据统计，我国建国后建成的大小中型水电站引、泄水隧洞约140座，全长120km；最长的为四川渔子溪一级电站有压发电隧道，长8429m。天生桥水电站，有压发电隧道三座，内径9.0m，各长11.34km）。 航运地下工程: 世界最大的航运隧道为法国马赛至罗那航运线上的罗佛隧道，全长7km，断面宽24.5m,高17.5m.天生桥水电站龙滩水电站城市地

19、下工程 地铁： 法国巴黎高速地铁横贯东西，全长50km余； 日本东京地铁更有若干层好几条线； 我国的上海、北京、广州等地铁正如火如荼。 地下空间： 日本东京的上层地下工程，作为地下街、商场等； 瑞典、挪威、美国等更把地下工程用于民用住宅、图书馆等。 我国有利用人防工程改造的商场、地下人行街、车库。上海徐家汇地铁站广州越秀公园站地下工程施工方法例一明挖法施工方法例二盖挖、逆作法最新盾构技术施工方法例三 盾构法施工方法例四顶管工程施工方法例五管棚法施工方法例六大断面管幕箱涵顶进技术 其他 各类物资的储库，如瑞典佛斯马克海底核废料储库系统；我国柳州大型天然洞室作冷藏库；以及地下油库、大型跨江海桥梁的

20、基础等。新日本石油公司的海上油库串木野基地的地下油库桥梁地下工程施工典型桥梁锚碇施工3.1.3 地下建筑结构特点1、地下建筑结构荷载特点1）地下建筑结构荷载分类 根据施加荷载主体不同，分主动荷载和被动荷载两大类，而被动荷载、岩土体压力、地下水压力是地下建筑结构不同于地面建筑结构的独特荷载。表3-7 地下建筑结构荷载分类荷载分类荷 载 名 称荷 载 特 点主动荷载 静荷载（恒载、永久作用）长期作用在结构上，且大小、方向和作用点不变的荷载。如：结构自重、岩土体压力等。活荷载（可变作用）大小、作用点可能存在变动的荷载。如：设备、物件荷载、车辆、堆积物、施工临时荷载等。偶然作用（强动荷载）爆炸冲击波压

21、力、地震波作用的动荷载、落石冲击力等；其他可变荷载混凝土材料收缩产生内力、温度变化产生内力、结构不均匀沉降产生的内力等；一般难以确切计算，一般已加大安全系数和施工措施解决，但大型重要结构应估算。被动荷载地层弹性抗力支护结构发生向围岩方向的变形而引起围岩对支护结构的约束反力。 地层弹性抗力是地下建筑结构特有荷载，影响因素有支护结构的变形、地层的物理力学性质。地层弹性抗力是地下建筑结构区别于地面结构的显著特点之一。 荷载组合一般按最不利结构安全的情况组合。荷载确定计算方法根据建筑用途、防护等级、地震等级等，按照使用各种规范、设计标准确定荷载。表3-7 地下建筑结构荷载分类2）被动荷载地层弹性抗力形

22、成过程为：主动荷载作用于地下支护结构变形作用于地层地层反作用于地下结构产生被动弹性抗力荷载。地层弹性抗力是区别于地面结构的显著特点，需考虑结构与地层的相互作用，设计与计算复杂。被动荷载使地下建筑结构变形受到限制，结构承载能力、受力条件和结构稳定性等得到改善。图3-7 被动荷载地层弹性抗力的形成过程与分布图3）被动荷载地层弹性抗力计算（a）局部变形理论： 温克尔模型（点弹性理论），弹性地基（围岩）某点的外力只引起该点的沉陷和变形；弹性抗力=地层弹性抗力系数*围岩压缩变形；该方法容易理解，计算简单，只要满足工程要求，一般采用。计算关键问题是确定地层弹性抗力系数的大小。（b） 共同变形理论（面弹性变

23、形理论）： 弹性地基（围岩）某点的外力不仅引起该点的沉陷和变形，而且引起附近周围一定范围内地基发生沉陷；但计算复杂，一般不用。 图3-8 被动荷载地层弹性抗力的计算模型比较内容地下建筑结构工程特点地面建筑结构工程特点 荷载类型和形成先后顺序先有荷载，后有结构。在地下建筑结构形成前存在地应力、地下水压力等荷载；除存在主动荷载外，存在被动荷载弹性抗力作用。先有结构工程，后有荷载。经过施工，形成地面结构，承受静载和动载作用；一般只有主动荷载。工程材料特性工程材料具有不确定性：除支护材料、建筑结构材料可控制外，围岩地质体难以预测和控制。表现在：1）空间上不确定性：不同位置的围岩地质条件如岩性、断层、节

24、理、地下水、地应力等存在差异。2）时间上不确定性：不同历史演变时期，上述因素不同，且与开挖方式、支护形式、时间、工艺等密切相关。工程材料如钢材、砖、钢筋混凝土等的材料组成与力学性能，与岩体材料相比，变异小，可以人为控制和改变。工程荷载的不确定性和计算难度地质体既是荷载，又是承载体，因此，不仅荷载难以估计；而且荷载与众多的自然和工程因素有关，且随支护类型、时间、工艺等变化，地下建筑结构的计算与设计中难以准确确定作用在结构上的荷载类型与量值，具有不确定性。荷载明确清晰，尽管存在随机性（风、雪、地震等），但变异性和荷载值事先可预见、在设计中可按规范或实际情况考虑和选取。2、地下建筑结构工程特点结构破

25、坏失效模式安全稳定影响影响因素多，破坏形式难以确定，与岩土体结构、地应力环境、地下水、施工方法、支护形式等因素有关。如隧道的突水、渗水事故、冒顶、塌方、片帮、底鼓、变形等，具有不确定性。破坏失效模式有强度破坏、变形破坏、旋转与滑动失稳等，易于分析确定。工程地质环境特有的、复杂的初始地应力场，如复杂的岩土体地质构造体系；离散性、不确定性很大的岩土体物理力学特性；复杂的地下水、各种气体等复合作用（水压、侵蚀、渗透等）；工程环境相对简单。施工条件与施工环境信息施工信息、环境信息具有不完备性和模糊性。影响岩土体工程性质的参数、节理、裂隙特征是多种多样，千变万化，对一切影响因素掌握不全面、模糊性。对地下

26、建筑工程，仅能获取少量的、有限的信息，其数量和质量缺乏完备性和充分性，可能存在错误的信息和判断，导致设计和施工的失败；施工信息、环境信息基本完备、明确，一切易于掌控。表3-8 地下建筑结构与地面建筑结构工程特点比较3、地下结构工作特点1）地下结构在施工阶段就进入工作状态。地面结构在施工完成后才承受各种荷载，而地下结构在受荷状态下构筑，施工过程中要承受围岩竖向和水平侧向压力。2）围岩地质条件对地下结构设计影响很大。地下结构的主要荷载是围岩压力，围岩压力与围岩级别及工程性质密切相关。地下结构埋深不同，原始应力场也不同，影响地下工程的稳定与安全。此外随着时间的推移，岩土层的受力状态、地壳运动因素等随

27、围岩发生变化。3）围岩具有一定的自承载能力。不论在垂直方向或水平方向，围岩均有一定的自稳范围和自稳时间，围岩压力由地下结构和围岩共同承担。地下结构要运用各种支护方法和手段，改善自稳范围和时间，充分利用和提高围岩自承载能力。4）地下水的赋存状态对地下结构的设计施工产生巨大的影响。地下水影响围岩情况、地下结构施工方法、施工安全等。5）施工方法和施工时机对围岩及地下支护结构的稳定有制约作用。地下结构以地下空间代替岩体的承载结构，施工方法和施工时机对围岩及地下支护结构的稳定有较大的影响。应“勤支护、早封闭、弱扰动”，使地下结构与围岩共同作用，形成空间受力体系。6）多期支护对改善地下结构稳定有积极作用。

28、开挖早期进行一次柔性支护，以便围岩产生一定的变形，之后进行刚性二次支护，两种支护措施共同构成永久地下结构。这种多次支护方法不仅能主动控制围岩变形。4、地下建筑结构设计特点1）地下空间内建筑结构替代了原来的地层，承受原来有地层承受的荷载。设计和施工过程中，要最大限度发挥地层围岩自身承载能力，以便控制地下建筑结构的变形，降低工程造价。2）在受荷状态下构建地下建筑结构，地层荷载随施工进程发生变化，设计要考虑最不利的荷载工况。3) 地下空间结构上的地层荷载由工程的地质情况确定，对于土体一般可按松散连续体来计算；如是岩石，不仅要考虑岩石的种类，而且要查清岩石的构造、节理、裂隙等，才能使结构上的地层荷载准

29、确可靠。4）地下水的状态对地下建筑结构设计和施工影响较大， 如静水压力、动水压力、浮力效应、腐蚀性等。设计前查清地下水位的分布和变化。5）设计阶段的地质资料可能与施工揭露的实际地质情况不同，应根据施工的实时工况随时修改设计。6）地下建筑结构中设置变形缝最难处理的是防水问题，一般尽量避免设变形缝，通过局部加强地基、用整片较大的基础、调整施工顺序等得到整体平衡。7）地下建筑结构设计还应考虑与防水、防腐、防火、防霉、通风等有关的特殊要求。可见：地下建筑结构的设计计算影响因素多，设计难度比地面结构大。 3.1.4地下建筑结构选型1、地下建筑结构选型 城市地下工程结构选型受建筑功能与使用要求、洞室跨度与

30、埋深、耐久性要求、工程地质和水文地质、受力环境条件、建筑材料、施工方法、工期与造价、地下建筑结构的特殊性等多种因素的制约和影响，一般须综合考虑选定结构形式、规模与尺寸、使用材料等结构要素，使地下建筑结构在各种静载与动载、简单或复杂等荷载作用下能够在稳定性与安全性、功能使用合理性、经济成本与效益、技术先进性等四个方面达到理想的效果。 一般工程中可采用耐久性好，施工可塑性强的现浇钢筋混凝土结构；大空间的洞穴中可使用钢结构；对于地质条件较好的浅埋小跨度结构（如粮仓、隧道等）则可选用砌体结构。 在结构体系方面，地下建筑最常用的类型为框架结构、外墙内框结构、板墙结构、板柱结构、排架结构、拱壳结构。框架结

31、构多用于高层建筑地下室、水电厂厂房、地下车站等；外墙内框结构、板墙结构，多用于有地下连续墙的工程；板柱结构是人防工程、地下车库常用的结构体系；排架结构多用于洞穴中的单层厂房，步承受土压力；拱壳结构多用作结构的顶盖，主要承受土的压力。结构体系的选型应在满足使用要求的前提下做到安全经济、施工方便。2、地下建筑结构断面形式与结构功能1）拱形地下建筑结构主要承受竖向荷载，适用于抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑，一般能满足地下建筑的使用要求。包括喷锚衬砌、半衬砌、厚拱薄墙衬砌、直墙拱衬砌、曲墙拱衬砌、落地拱衬砌等不同形式。广泛使用于各类隧道等线状地下结构。2）圆形或矩形管状地下建筑结构一般由铸铁、

32、钢、混凝土或钢筋混凝土制成，分现浇整体式、预制装配式2种形式，广泛应用在松软和不稳定地层中。由于竖向地层压力、水平压力以及地层反力较大，为改善地下建筑结构的受力性能，因此在地铁、越江（河、湖、海）隧道工程中设计采用圆形。断面尺寸要求大的水下沉管法施工隧道等采用矩形管状结构。3）框架结构：在结构体系方面，地下建筑最常用的类型为框架结构、外墙内框结构、板墙结构、板柱结构、排架结构、拱壳结构等。框架结构多用于高层建筑地下室、水电厂厂房、地下车站等；在松软和不稳定地层中，地下街、医院、指挥所等采用矩形框架结构；外墙内框结构、板墙结构，多用于有地下连续墙的工程；板柱结构是人防工程、地下车库常用的结构体系；排架结构多用于硐室中的单层厂房，不承受土压力；拱壳结构多用作结构的顶盖，主要承受土的压力。4）箱形地下建筑结构：在松软和不稳定地层中，地铁通道、及车站采用箱形地下建筑结构。5）薄壳结构：仓库、油库等穹顶结构。6）异形结构：双圆形或三圆形管片衬砌隧道。3.2 地下建筑结构设计计算3.2.1 地下建筑结构设计理论1、 地下建筑结构设计理论 地下建筑结构不同于地表建筑的环境与条件，因而产生和形成了地下建筑学。地下建筑学涉及地下建筑设计与城市规划、工程地质学、岩土力学、地下结构工程学、城市环境学、心理学、防灾减灾与防护工程学、系统工程学、地下工程施工、岩土加固技术等地下工程建设的