地下建筑結(jié)構(gòu)

(復(fù)習(xí))河北工業(yè)大學(xué)１緒論地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展與現(xiàn)狀(1)剛性結(jié)構(gòu)階段：作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力是其上覆巖層的重力。如：海姆(A．Haim)理論、朗肯理論、金尼克理論和著名的普氏理論等。(2)彈性結(jié)構(gòu)階段：a.假定彈性反力階段：把地層對(duì)襯砌變形的約束作用力即為約束反力。b.彈性地基梁階段：即所謂的局部變形理論（地基反力（抗力）與該點(diǎn)的變形成這比。將結(jié)構(gòu)的變形曲線和地層彈性反力的分布按Winkler假定形式分布進(jìn)行了假定。(3)連續(xù)介質(zhì)階段把支護(hù)結(jié)構(gòu)與巖體作為一個(gè)統(tǒng)一的力學(xué)體系來考慮，認(rèn)為兩者相互作用，共同變形。即所謂的共同變形理論。河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院２地下建筑結(jié)構(gòu)荷載一、荷載種類：按其作用特點(diǎn)及其使用劃分：主要荷載、附加荷載和特殊荷載。按存在狀態(tài)劃分：靜荷載、活荷載、動(dòng)荷載和其它荷載（材料收縮，溫度變化，不均勻沉降）。二、土壓力計(jì)算：主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力、靜止土壓力的概念和大小關(guān)系，朗肯和庫(kù)倫土壓力的計(jì)算。三、圍巖壓力計(jì)算（計(jì)算題：課本37頁(yè)壓力拱高度的推導(dǎo)）：課本32頁(yè)圍巖壓力分類圍巖壓力的計(jì)算方法：按松散體理論計(jì)算圍巖壓力、按彈性體理論計(jì)算圍巖壓力、按圍巖分級(jí)和經(jīng)驗(yàn)公式確定圍巖壓力。河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院３彈性地基梁理論一、彈性地基梁與普通梁的區(qū)別（課本47）：●普通梁有有限個(gè)支座，是靜定和有限次超靜定結(jié)構(gòu)。彈性地基梁所受反力是連續(xù)分布的，有無窮多個(gè)未知反力是無窮多次超靜定結(jié)構(gòu)?！衿胀褐ё鶠閯傂裕豢紤]地基變形僅考慮梁的變形。彈性地基梁與地基是共同變形的，滿足變形連續(xù)條件。二、彈性地基梁的分類（課本61）：1、短梁(又稱有限長(zhǎng)梁、彈性梁)：l＜λ＜2.75

是彈性地基梁的一般情況，應(yīng)按彈性地基梁的撓曲微分方程及參數(shù)解得方法計(jì)算。2、剛性梁：λ＜1

可認(rèn)為梁是絕對(duì)剛性的，即EI→∞或α→0，剛性梁的地基反力呈直線分布，其變位及內(nèi)力可由靜力平衡條件求得。也可以把剛性梁視為短梁的特例，直接由短梁導(dǎo)得計(jì)算公式。此時(shí)取α→0，作極限運(yùn)算。河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院３彈性地基梁理論二、彈性地基梁的分類（課本61）：1、短梁(又稱有限長(zhǎng)梁、彈性梁)：l＜λ＜2.752、剛性梁：λ＜13、長(zhǎng)梁：λ≥2.75無限長(zhǎng)梁：若荷載作用點(diǎn)距梁兩端的換算長(zhǎng)度均≥2.75，可忽略該荷載對(duì)梁端的影響，這類梁稱為無限長(zhǎng)梁。半無限長(zhǎng)梁：若荷載作用點(diǎn)僅距梁一端的換算長(zhǎng)度≥2.75時(shí)，可忽略該荷載對(duì)這一端的影響，而對(duì)另一端的影響不能忽略，這類梁稱為半無限長(zhǎng)梁。三、彈性地基梁的計(jì)算（見上課時(shí)講的例題和課后作業(yè)題，無限長(zhǎng)梁的計(jì)算）：河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院４地下建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法一、地下建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模型（課本71）：荷載結(jié)構(gòu)模型、地層結(jié)構(gòu)模型、經(jīng)驗(yàn)類比模型、收斂限制模型二、荷載結(jié)構(gòu)法定義（課本72）地層對(duì)結(jié)構(gòu)的作用只產(chǎn)生作用在地下建筑結(jié)構(gòu)上的地層壓力（包括地層的主動(dòng)壓力和被動(dòng)彈性抗力），襯砌在荷載的作用下產(chǎn)生內(nèi)力和變形。三、地層結(jié)構(gòu)法定義（課本74）

地下結(jié)構(gòu)與地層作為一個(gè)受力變形的整體，按照連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理來計(jì)算地下建筑結(jié)構(gòu)及周圍地層的變形；充分體現(xiàn)了周圍地層與地下建筑結(jié)構(gòu)的相互作用，該理論尚處于發(fā)展階段。不僅計(jì)算出了襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，而且計(jì)算出了周圍地層的應(yīng)力。河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院5地下建筑結(jié)構(gòu)的可靠度理論一、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)（課本90）：結(jié)構(gòu)由有效狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭畹呐R界狀態(tài)，超過了這一狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能再有效工作。即結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能函數(shù)的要求。它包括承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足預(yù)定的安全性要求。它包括整體失穩(wěn)所引起的俠義的承載能力極限狀態(tài)；由于巖體的局部破壞或變形過大而導(dǎo)致的上部結(jié)構(gòu)的破壞，及廣義的極限狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)：超過這一極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能完成對(duì)其所提出的適用性或耐久性的要求。二、可靠度分析的四種近似方法中心點(diǎn)法、驗(yàn)算點(diǎn)法、當(dāng)量正態(tài)化法(JC法)河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院6淺埋式結(jié)構(gòu)一、淺埋式結(jié)構(gòu)定義（課本116）：結(jié)構(gòu)上部覆蓋土層較薄，不滿足壓力拱成拱條件（）或在軟土地層中覆蓋層厚度小于結(jié)構(gòu)尺寸的地下建筑結(jié)構(gòu)。目前我國(guó)修建的大量人防地下建筑物都屬淺埋式結(jié)構(gòu)。二、結(jié)構(gòu)形式（課本116）：

直墻拱形結(jié)構(gòu)、矩形框架結(jié)構(gòu)和梁板式結(jié)構(gòu)。三、計(jì)算方法（課本123）：計(jì)算時(shí)沿縱向截取單位長(zhǎng)度1m作為框架計(jì)算。計(jì)算方法有：1、將地基視作彈性半無限平面，作為彈性地基上的框架進(jìn)行分析。2、將彈性地基上的反力作為荷載作用在閉合框架底部，按照一般平面框架計(jì)算。河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院７附建式地下結(jié)構(gòu)一、附建式地下結(jié)構(gòu)定義：根據(jù)一定的防護(hù)要求修建的附屬于較堅(jiān)固的建筑物的地下室，與獨(dú)立修建的地下人防工事（單建式）相對(duì)應(yīng)，又稱為“防空地下室”或“附建式人防工事”。二、人防工程分類：暗挖工程明挖工程單建掘開式防空地下室（附建式）地道式坑道式人防工程主體的上部無永久性地面建筑主體的上部有永久性地面建筑口部地平面高于室內(nèi)地平面口部地平面低于室內(nèi)地平面——按構(gòu)筑類型劃分河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院——按防護(hù)特性劃分甲類工程乙類工程能防預(yù)定核武器、生化武器及常規(guī)武器破壞效應(yīng)的人防工程能防預(yù)定常規(guī)武器、生化武器破壞效應(yīng)的人防工程７附建式地下結(jié)構(gòu)二、人防工程分類：三、單向板和雙向板的劃分（課本155）：

l2/l1≥3按單向板設(shè)計(jì)；

2＜l2/l1＜3宜按雙向板設(shè)計(jì)；

l2/l1≤2應(yīng)按雙向板設(shè)計(jì)。樓板的厚度按短邊方向跨度確定。河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院７附建式地下結(jié)構(gòu)四、防空地下室結(jié)構(gòu)的計(jì)算：

《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》4.1.5防空地下室結(jié)構(gòu)在常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載或核武器爆炸動(dòng)荷載作用下，其動(dòng)力分析均可采用等效靜荷載法。4.6.1當(dāng)采用等效靜荷載法進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算時(shí)，宜將結(jié)構(gòu)體系拆成頂板、外墻、底板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分別按單獨(dú)的等效單自由度體系進(jìn)行動(dòng)力分析。4.10.1防空地下室結(jié)構(gòu)在確定等效靜荷載和靜荷載以后，可按靜力計(jì)算方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。對(duì)于超靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可按由非彈性變形產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布計(jì)算內(nèi)力河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院8沉井與沉箱結(jié)構(gòu)一、沉井定義（課本144）：

定義：將位于地下一定深度的建筑物或建筑物基礎(chǔ)，先在地面制成一個(gè)井筒狀的結(jié)構(gòu)物（沉井），然后在井壁的圍護(hù)下通過從井內(nèi)不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸下沉，達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再進(jìn)行封底，構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。也稱為開口沉箱。二、沉井的構(gòu)造（課本171）：①井壁：井壁即沉井的外壁。主要承擔(dān)其自重及井外水土壓