地下建筑结构第1章绪论2

《地下建筑结构》主讲人：陈建平第二讲地下建筑结构概述

一．地下建筑结构的定义二．地下建筑结构的分类第2讲地下建筑结构概述

一．地下建筑结构的定义二．地下建筑结构的分类地下建筑结构是相对地面建筑结构而言的。所谓地下建筑结构就是以某种用途，以任何方式建造在地面以下、按一定形状和尺寸的地下结构物。也有人对此提出异议，提出如此定义：“在保留上部地层(山体或土层)的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修筑的建筑结构物．通称为地下结构。”地下建筑结构概述——1.地下建筑结构定义一．地下建筑结构的定义

地下建筑是修建在地层中的建筑物。它可以分为两大类：修建在土层中和修建在岩层中的。广义上讲，任何结构物都是修建在相应的介质中的，如上部结构是修建在空气介质中，地下建筑结构一般修建在土层中、岩层中或水中。

本学科所要研究的所有问题都可归为“结构与介质的相互作用问题”。

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示意图（二）地下建筑结构的作用地下建筑结构，即埋置于地层内部的结构。按照使用要求在地层中挖掘洞室沿洞室周边修建永久性支护结构——即衬砌结构。内部结构与地面建筑的设计基本相同作用：衬砌结构主要是起承重和围护作用。承重，即承受岩土体压力、结构自重以及其它荷载作用；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）计算理论、设计和施工方法（2）地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。（3）地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。

计算理论上最主要差别：在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。第2讲地下建筑结构概述

一．地下建筑结构的定义二．地下建筑结构的分类三．地下结构体系的组成四．地下建筑结构的特点与断面形式地下建筑工程分类

地下建筑工程（亦简称地下工程）有许多分类方法：按使用功能分类按周围围岩介质分类按设计施工方法分类按施工材料和断面构造型式分类按重要程度、防护等级、抗震等级等分类最常用的是按使用功能分类1、按使用功能分类

可分为：地下交通工程、地下市政管道工程、地下工业建筑、地下民用建筑、地下军事工程、地下仓储工程、地下娱乐体育设施等。（1）地下交通工程：地下铁道、公路隧道、过街人行道、海（河、湖）底隧道……（2）地下市政管道工程：输水隧道、地下给（排）水管道、通讯、电缆、供热与供气道、共同沟。（3）地下工业建筑：地下核电站、水电站厂房、地下车间、地下厂房……地下垃圾焚烧厂。（4）地下民用建筑：地下商业街、地下商场、地下商业（购物中心）、地下医院、地下旅馆、地下学校……（5）地下军事工程：人防掩蔽部、地下军用品仓库、地下战斗工事、地下导弹发射井、地下飞机（舰艇）库、防空指挥中心（6）地下仓储工程：地下粮、油、水药品等物资仓库、地下车库、地下垃圾堆场、地下核废料仓库、危险品仓库、金库……（7）地下文娱文化设施：图书馆、博物馆、展览馆、影剧院、歌舞厅……（8）地下体育设施：篮球、乒乓球、网球、羽毛球场，田径场，游泳池，滑冰场等2、按周围地层介质分类

软土地下工程

岩石（硬土）地下工程海（河、湖）底或悬浮工程按照地下工程所处围岩介质的覆盖层厚度，又分为深埋、中埋、浅埋不同埋深工程。3、按照施工方法分类明挖法（放坡、支护、降水）盖挖法、逆作法浅埋暗挖法沉箱、沉井、沉管法盾构法（SM,TBM）顶管法(大口径与微型顶管)新奥法（NATM）、钻爆法4、按结构型式分类

地下建筑和地面建筑结合在一起的常称为附建式，独立修建的地下建筑称为单建式。地下结构型式可以隧道式，横断面尺寸远远小于纵向长度尺寸，即廊道式。平面布局上也可以构成棋盘式或者如地面房间布置，可以为单跨、多跨，也可以单层或多层，常用浅埋地下结构为多跨多层框架结构。地下结构横断面可根据所处部位地质条件和使用要求，选用不同的形状，最常见的有圆形，口形（人张开嘴），马蹄形，直墙拱形，曲墙拱形，落地拱，连拱（塔拱），穹顶直墙等等。5、按衬砌材料和构造分类衬砌又称被覆或支护，它是在地下工程周围构筑的永久性的支护结构。其主要作用：承重：即承受围岩压力，地下水压力，结构自重以及其它荷载作用；围护：除用来防止围岩风化与崩塌外，必须做到防水和防潮；足够的刚度，耐腐蚀性，稳定性：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。

6、按现场浇筑施工方法分类衬砌构造型式分为：1）模筑式衬砌2）离壁式衬砌3）装配式衬砌4）喷锚支护衬砌三峡、南水、新咏春部分、龙滩（三）地下建筑结构的型式首先由受力条件控制，即在一定地质的围岩压力、水土压力和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的结构型式；其次由地下建筑的功能要求和施工技术要求等确定。主要有：

地下建筑结构的几种形式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。地下指挥所可以采用平面呈条形的单跨或多跨结构。为节省材料，顶部可做成拱形。（二）附建式结构：是房屋下面的地下室，一般有承重的外墙、内墙（地下室作为大厅用时则为内柱）和板式或梁板式顶底板结构。（三）沉井结构：沉井施工时需要在沉井底部挖土，顶部出土，故施工时沉井为一开口的井筒结构，水平断面一般做成方形，也有圆形，可以单孔也可以多孔，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。土层地下建筑结构型式（五）盾构结构：盾构推进时，以圆形为最宜，故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，托运至预定水面处，沉放至设计位置。（七）桥梁基础结构：桥梁基础结构可分为浅基础、深基础及深水基础三大类，目前常用的基础形式是桩基础和沉井基础。（八）其它结构：还包括顶管结构和箱涵结构等。在城市管道埋深较大、交通干线附近和周围环境对位移、地下水有严格限制的地段常采用顶管结构施工更为安全和经济。而在铁路和公路交叉口，为了不影响交通，需建立交桥和立交地道，一般采用箱涵结构。1、地下室结构锚桩维护结构武汉某大楼深基坑锚桩施工现场武汉某大楼深基坑锚桩施工现场杭州解放路地下通道基坑锚桩施工现场杭州解放路地下通道基坑锚桩施工现场杭州解放路地下通道基坑锚桩施工现场2、浅埋式结构广州地铁越秀公园地下站台示意某地下铁道车站杭州解放路地下通道结构杭州解放路地下通道结构双侧壁导坑法（CD法）3、地道式结构4、沉井式结构矩形多沉井式结构的典型形式

5、顶管结构顶管施工示意图6、装配式圆形管片结构管片结构示意图北京地铁五号线管片结构图地铁盾构法用管片管片连接螺栓7、地下连续墙结构地下连续墙的施工过程示意图

地下连续墙挖槽现场地下连续墙钢筋笼施工现场地下连续墙挖机8、沉管结构沉管结构又称沉箱、沉埋结构沉管结构施工示意图沉管法结构图

沉管法的衬砌结构是在专门的制造场地预制的，其结构形式与制造方式有关。干船坞形的结构一般是多跨的钢筋混凝土段；船台形结构一般外形为八角形，用钢板焊接而成，内轮廓一般为单圆或双圆。沉管法施工：沉埋管段法；悬浮管段法沉管预制示意图沉管预制现场岩石地下建筑结构形式

型式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形等。此外，还有一些其它类型的结构，如喷锚结构、穹顶结构、复合结构等。最常用的是拱形结构，这是因为它具有以下优点：

（一）地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受垂直荷载。因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构好（例如在垂直荷载作用下弯矩小）。

（二）拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，一般都能满足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少。

（三）拱主要是承压结构。适用于采用抗拉性能较差，抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。材料造价低，耐久性良好，易维护。岩石地下建筑结构形式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1、半衬砌结构

最传统的衬砌结构，用于大跨或地压较大的地层，现在很少使用。

拱圈直接支撑在坑道围岩侧壁上，称为半衬砌。a不等截面半衬砌结构b等截面衬砌半结构河南焦晋高速公路孤山隧道上部开挖结构2、直墙拱顶衬砌结构

最常见的衬砌结构，多用于地压不大的公路、铁路和无压引水隧洞。钢筋混凝土柱和砖墙承重，钢筋混凝土拱板或薄壳作屋盖。引滦入津引水隧道（全长一一三九零米）3、曲墙拱顶衬砌结构

多用于地压较大地层或有压引水隧洞。传统曲墙拱顶结构

现代引水隧道建筑结构（马蹄型）

4、离壁式衬砌结构

与岩壁隔离且其间隙内不做回填的隧道衬砌，为传统衬砌结构，过去多用于地下会议室、人防洞室及