地下建筑结构

地下建筑构造主讲人：尤春安1.绪论地下构造的定义：保管上部地层〔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建筑的构造物，统称为地下构造。

1、交通隧道：铁路隧道、公路隧道、行人隧道等；2、水工隧洞：引水隧道、地下电厂厂房等、闸门硐室等；3、矿山巷道：立井、平巷、斜井、马头门、硐室等；4、地下仓库：地下油库、地下炸药库、民用地下仓库等；地下工程运用

5、地下民用与公共建筑：地下工厂、地下停车场、地下商业街等；6、地下市政工程：城市地铁、城市隧道、城市共同沟等；7、人防工程和国防地下工程：地下防空工程、地下飞机库、地下弹药库、地下指挥部等；地下工程运用1.1地下构外型式地下构造：程度，倾斜〔斜井〕竖直〔竖井〕；程度地下构造埋置深度的不同，又分成浅埋和深埋两种。构外型式首先由受力条件来控制，即在一定地质条件的土水压力下和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的构外型式。构外型式也受运用要求的制约；施工方案是决议地下构外型式的重要要素之一。地下构外型式－断面方式矩形梯形直墙拱形马蹄形仰拱形圆形地下构外型式－支护方式(1)防护型支护以封锁岩面，防止周围岩体质量的进一步恶化或失稳为目的。特点：既不能阻止围岩变形，又不能接受岩体压力，而是仅用它通常是采用喷浆、喷混凝土或部分锚杆来完成的。地下构外型式－支护方式(2)构外型支护支护构造满足施工及构造要求，防止部分掉块或崩塌而逐渐引起整体失稳。构外型支护通常采用放射混凝土、锚杆和金属网、模筑混凝土支护等。地下构外型式－支护方式(3)承载型支护承载型支护应满足围岩压力，运用荷载、构造荷载及其它荷载的要求，保证围岩与支护构造的稳定性北京地铁王府井车站南京玄武湖隧道广州地铁东〔山口〕~杨〔箕〕区间隧道上海人民广场地下游泳馆地下剧场大连奥林匹克广场

地铁车站〔上海〕引水隧道〔预应力钢筋混凝土构造深圳梧桐山隧道〔鲁班奖〕珠海板樟山隧道福州象山隧道〔四连拱〕隧道内景隧道内景隧道内景小浪底电站进水口〔施工〕地下厂房地下厂房地下厂房综合地质、运用、施工三要素，地下构造常见的型式有以下几种：地下构造常见的型式有以下几种〔1〕附建式构造〔2〕浅埋式构造〔3〕地道式构造〔4〕沉井法构造〔5〕盾构法构造〔6〕延续墙构造〔7〕顶管构造〔8〕沉管法构造附建构造浅埋式构造坑道式构造沉井盾构地下延续墙构造顶管沉管1.2地下构造计算实际的开展与现状地下工程所处的环境条件与地面工程是全然不同的，早期的地下工程建立都是沿用适用于地面工程的实际和方法来指点地下工程的设计与施工．因此经常不能正确地描画地下工程中出现的力学景象。经过长期的工程实际和实际研讨，人们才逐渐认识到地下构造受力、变形的特点，并构成以思索地层对构造变形约束为特点的地下构造计算实际和方法。1.2地下构造计算实际的开展与现状地下工程支护构造实际的开展至今已有百余年的历史，它与岩土力学的开展有着亲密关系。土力学的开展促使着松散地层围岩稳定和围岩压力实际的开展．而岩石力学的开展促使围岩压力和地下工程支护构造实际的进一步飞跃。随着新奥法施工技术的出现以及岩土力学、测试仪器、计算机技术和数使分析方法的开展．地下工程支护构造实际正在逐新成为一门完善的学科。1.2地下构造计算实际的开展与现状〔1〕刚性构造阶段这种计算实际以为．作用在支护构造上的压力是其上覆岩层的重力。如：海姆(A．Haim)实际、朗肯实际和金尼克实际和著名的普氏实际等。1.2地下构造计算实际的开展与现状〔1〕刚性构造阶段这种计算实际以为．作用在支护构造上的压力是其上覆岩层的重力。如：海姆(A．Haim)实际、朗肯实际和金尼克实际和著名的普氏实际等。1.2地下构造计算实际的开展与现状〔2〕弹性构造阶段19世纪后期，混凝上和钢筋混凝土资料陆续出现．并用于建造地下工程，使地下构造具有较好的整体性。从这时起，地下构造开场核弹性延续拱形框架用超静定构造力学方法计算构造内力。作用在构造上的荷载是自动的地层压力，并思索了地层对构造产生的弹性反力的约束作用。由于有了比较可靠的力学原理为根据、故至今在设计地下构造时仍采用。1.2地下构造计算实际的开展与现状〔2〕弹性构造阶段a.假定弹性反力阶段将构造的变形曲线和地层弹性反力的分布按某种方式分布进展了假定．并出变形协调条件计算弹性反力的量值、因此比前一种假定弹性反力法合理。1.2地下构造计算实际的开展与现状〔2〕弹性构造阶段b.弹性地基梁阶段即所谓的部分变形实际：Winkler假定：地基反力〔抗力〕与该点的变构成这比。1.2地下构造计算实际的开展与现状〔3〕延续介质阶段把支护构造与岩体作为一个一致的力学体系来思索。两者之间的相互作用，共同变形。即所谓的共同变形实际1.2地下构造计算实际的开展与现状现代支护实际的特征：(1)对围岩和围岩压力的认识方面传统支护实际以为围岩是荷载的来源，是支撑的对象。现代支护实际那么以为围岩具有自承才干。围岩也是支护资料，可以经过加固围岩而保证构造的稳定。1.2地下构造计算实际的开展与现状现代支护实际的特征：(2)在围岩和支护间的相互关系上传统支护实际把围岩和支护分开考．围岩当作荷裁、支护作为承载构造，现代支护实际那么将围岩和支护作为一个一致体，二者相互作用，共同变形。1.2地下构造计算实际的开展与现状现代支护实际的特征：(3)在支护功能和作用原理上传统支护构造只是为了接受荷载，现代支护那么是为了及时稳定和加固围岩。保证围岩的稳定性。1.2地下构造计算实际的开展与现状现代支护实际的特征：(4)在设计计算方法上传统支护主要是确定作用在支护上的荷载，而现代支护实际将围岩与支护作为共同的承载构造。1.2地下构造计算实际的开展与现状现代支护实际的特征：(5)在支护方式和工艺上以加固围岩为主要支护手段：如锚杆、锚索、放射混凝土、注浆等。1.2地下构造计算实际的开展与现状地下工程支护构造实际正在不断开展，各种设计方法都在不断提高和完善过程中，尤其是能较好地反映地下工程特点的现场监控设计方法，更迫切需求在近期内构成比较完善的量测体系与计算体系—从开展趋势看，新奥法开创的实际阅历—量测相结合的〞信息化设计’’表达了地下工程程支护构造设计实际的开展方向。1.3地下构造的计算特性和设计方法1．地下构造的计算特点〔1〕必需充分认识地质环境对地下构造设计的影响；〔2〕地下工程周围的地质体是工程资料、承载构造，同时又是产生荷载的来源；〔3〕地下构造施工要素和时间要素会极大地影响构造体系的平安性

1.3地下构造的计算特性和设计方法1．地下构造的计算特点〔4〕与地面构造不同，地下工程支护构造平安与否，既要思索到支护构造能否承载，又要思索围岩的稳定性；〔5〕地下工程支护构造设计的关键问题在于充分发扬困岩自承力；〔6〕地下构造的开挖过程是卸载过程，而不是加载过程；

1.3地下构造的计算特性和设计方法2．地下构造的设计方法信息化设计方法的流程图1.4地下构造计算的力学模型1．地下构造的计算特点〔4〕与地面构造不同，地下工程支护构造平安与否，既要思索到支护构造能否承载，又要思索围岩的稳定性；〔5〕地下工程支护构造设计的关键问题在于充分发扬困岩自承力；〔6〕地下构造的开挖过程是卸载过程，而不是加载过程；

初步设计的内容

〔1〕工程防护等级，三防要求与动载规范确实定；〔2〕确定埋置深度与施工方法；〔3〕草算荷载值；〔4〕选择建筑资料；〔5〕选定构外型式和布置；〔6〕估算构造跨度、高度、顶底板及边墙厚度等主要尺寸；〔7〕绘制初步设计构造图；〔8〕估算工程资料数量及财务概算。技术设计主要是处理构造的强度、刚度和稳定、抗裂性等问题，并提供施工时构造各部件的详细细节尺寸及衔接大样。〔1〕计算荷载：〔2〕计算简图：〔3〕内力分析：〔4〕内力组合：〔5〕配筋设计：(6〕绘制构造施工详图：〔7〕资料、工程数量和工程财务预算。1.3计算原那么1〕运用规范2〕设计规范：确定地下建筑物的荷载、建筑资料的选用、允许思索由塑性变形引起的内力重分布、截面计算原那么、资料强度目的3〕计算实际〔1〕计算原理：较多地运用以文克尔假定的根底部分变形实际以及以弹性实际为根底的共同变形实际。〔2〕计算方法：普通构造力学法，弹性地基梁法，矩阵分析法。弹性抗力限制了构造的变形，故改善了构造的受力情况，如图1-10所示。1.4本课程的内容和义务本课程是土木工程的一门专业课。获得地下构造