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1、地下结构工程地下结构工程-浅埋浅埋的地下结构的地下结构 主讲教师主讲教师：穆保岗穆保岗第05章5 浅埋的地下结构浅埋的地下结构 n当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而增加时，则为浅埋式结构.n浅埋的地下结构包括附建式的地下室结构（防空地下室）、隧道的引道结构和一般的浅埋结构.n本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与计算原理.5.1.1防空地下室n大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家的规定，按比例修建的具有一定防护要求的建筑物地下室。n承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核爆炸冲击波的动力荷载;n平战结合；n一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结构、壳体结构等结构形式。地道5.1.2引道结构n城市
2、道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地面间的连接段，是一种纵向变高度的堑壕。n（1）.墙型支挡结构n应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂式和扶壁式挡墙。n（2）.槽形支挡结构(a)悬臂式挡墙 （b）扶壁式挡墙图51 薄壁型挡墙其他：n重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续墙型支挡结构。槽形支挡结构（整体式引道结构）n静定结构，其形状与船坞类似，其设计需要先进行抗浮稳定计算，然后进行结构的强度计算。5.1.3一般浅埋结构n浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地下医院、指挥所等，应用广泛。n 一般采用明挖法施工。n为直墙拱、矩形框架和
3、梁板式结构。5.2一般浅埋结构结构形式一般浅埋结构结构形式5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和抛物线拱 5.2.2矩形闭合框架矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房5.2.3梁板式结构梁板式结构5.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的计算n矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内力及截面计算，必要时尚应进行抗浮计算。n5.3.1荷载计算n静荷载:自重土压力和地下水头压力；n活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载；n特定荷载:常规武器甚至核武器作用下的冲击荷载。顶板荷载：n(1).上部覆土重力n(2).水压力：n(3).顶板自重：n(4).特载n顶板总荷载为三
4、者与特载之和：底板荷载 n直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶板传下的荷载与特载之和，即:侧墙荷载 n侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水压力和特载。折减系数，依土体透水性而定；对于砂土对于粘土图55荷载示意图5.3.2内力计算n可将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上的框架进行分析。n简化，本节将弹性地基上的反力作为荷载作用在闭合框架底部，按照一般平面框架计算。1）计算简图视为平面应变问题，图57 计算简图及简化n框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中隔墙的刚度相对较小，将中隔墙一般视为只承受轴力的二力杆，图58 纵梁和柱计算简图本讲要点n了解浅埋结构的结构形式；n掌握矩形闭合框架的计算简
5、图。2）截面选择n计算超静定结构内力时需要知道截面尺寸，这在设计前是不知道的。所以只有根据经验假定各个截面的尺寸，进行内力计算，然后验算截面是否合适。若不合格，重复上述过程，直至所设截面合适为止 3)计算方法n采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩分配法为简便。n(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点上加设集中力.n(2).线位移的确定，一般情况下，框架有几孔就有几个独立的线位移。n浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，而且，特载的值的计算是非常粗略的，因此并非非常精确。集中力的施加 5.3.3截面计算截面计算n以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。n特载与其他荷载组合：n按照弯矩和
6、轴力对构件承载力进行验算时，需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高；n按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，则不考虑材料强度的提高。设有支托的框架结构n地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板均按照偏压构件进行截面验算。5.3.4抗浮计算抗浮计算n 为结构自重、设备重量及上部覆土重之和，但对箱体施工完毕后工况，仅考虑结构自重；n 为浮力。5.4 构造要求构造要求n5.4.1配筋形式配筋形式5.4.2混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度n保护层最小厚度常比地面结构增加5-10mm。通常可按照“混凝土结构设计规范”（GB50010-2002）规定采用，其环境类别应属b类。5.4.3横向受力钢筋横向受力钢筋
7、n钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一般不大于200mm，不小于70mm，以方便施工。表51 最小钢筋配筋率(%)项次分类混凝土强度等级C20C25-C40C50-C601轴心受压构件的全部受压钢筋0.40.40.42偏心受压及偏心受拉构件的受压钢筋0.20.20.23受弯构件偏心受压及偏心受拉构件的受拉钢筋0.10.150.25.4.4纵向分布钢筋纵向分布钢筋n.4纵向分布钢筋纵向分布钢筋n在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。n纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力钢筋截面积的10，同时，纵向分布钢筋的配筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不宜小于0
8、.20。5.4.5箍筋箍筋n一般可不配置箍筋 项次板和墙厚（mm）12341502002503002003003505005.4.6刚性节点构造刚性节点构造n增加斜托，斜托的斜度控制在1：3左右比较合适。转角部分的钢筋布置如图。5.4.7变形缝的设置变形缝的设置n伸缩缝和沉降缝，变形缝的间距在30m左右。n嵌缝式：结构内部槽中填以沥青胶或由环氧树脂和煤焦油合成的环煤涂料等，也可以在外部贴防水层。贴附式将厚度为68mm的橡胶平板用钢板条及螺栓固定在结构上即可。其优点是橡胶平板年久老化后可以拆换，缺点是不易使橡胶平板和钢板密贴。埋入式n大型工程中普遍采用埋入式变形缝，在浇捣混凝土时，把橡胶或塑料止水带埋入结构中，防水效果可靠，但橡胶老化问题需要改进。n如果防水要求很高，承受较大水压时，可以采用上述三种方法的组合，称为混合式，效果良好，但施工程序多，造价高。本讲要点n了解构造要求；n理解变形缝的设置方法。