1、地下建筑結(jié)構(gòu) (復(fù)習(xí)),1,伯樂相馬是一句成語，出自唐韓愈馬說。伯樂是相馬高手，可是他也曾為推銷劣馬做過世俗之事。傳說伯樂是天上管理馬匹的神，因精于鑒別馬匹優(yōu)劣，所以稱為伯樂。春秋時(shí)，楚國有個(gè)叫孫陽的人，對馬頗有研究，楚王委托他尋找良馬。他尋遍各國，終于在齊國找到了一匹馱鹽的瘦馬，他把這匹出苦力的馬交給楚王，并說是一匹難得的好馬。楚王不信，伯樂說：“這確實(shí)是匹千里馬，不過拉了一段車，又不精心喂養(yǎng)，所以看起來很瘦。但只要精心料理，不出半月，一定會成為一匹寶馬良駒?！惫唬雮€(gè)月后，馬變得精壯神駿。楚王跨馬揚(yáng)鞭，但覺兩耳生風(fēng)，喘息的功夫，已跑出百里之外。后來千里馬為楚王馳騁沙場，立下赫赫戰(zhàn)功。從此

2、孫陽更加揚(yáng)名四海，人們只知有伯樂而不知有孫陽也。戰(zhàn)國策燕策二記載了蘇代欲見齊王，齊王不見，蘇代便求見齊王寵臣淳于髡，向淳于髡講述了伯樂成名后的一段逸事，“人有賣駿馬者，比三旦立市，人莫之知。往見伯樂曰：臣有駿馬，欲賣之，比三旦立于市，人莫與言，愿子還而視之，去而顧之。伯樂乃還而視之，去而顧之，一旦而馬價(jià)十倍。”這段故事是說，有一個(gè)賣馬的人，在市場上三天沒人過問，求伯樂圍著馬看看轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，伯樂照,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(AHaim)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

3、階段：把地層對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。,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： 主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力的概念和大小關(guān)系，朗肯和庫倫土壓力的計(jì)

4、算。 三、圍巖壓力計(jì)算（計(jì)算題：課本37頁壓力拱高度的推導(dǎo)）： 課本32頁圍巖壓力分類 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、按圍巖分級和經(jīng)驗(yàn)公式確定圍巖壓力。,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)。 普通梁支座為剛性，不考慮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(又稱有限長梁、彈性梁)：l2.75 是彈性地基梁的一般情況，應(yīng)按彈性地基

5、梁的撓曲微分方程及參數(shù)解得方法計(jì)算。 2、剛性梁： 1 可認(rèn)為梁是絕對剛性的，即EI或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0，作極限運(yùn)算。,4,彈性地基梁理論,二、彈性地基梁的分類（課本61）： 1、短梁(又稱有限長梁、彈性梁)：l2.75 2、剛性梁： 1 3、長梁： 2.75 無限長梁：若荷載作用點(diǎn)距梁兩端的換算長度均2.75，可忽略該荷載對梁端的影響，這類梁稱為無限長梁。 半無限長梁：若荷載作用點(diǎn)僅距梁一端的換算長度2.75時(shí)，可忽略該荷載對這一端的影響，而對另一端的影響不能忽略，這類梁稱為半無

6、限長梁。 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，無限長梁的計(jì)算）：,5,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（包括地層的主動壓力和被動彈性抗力），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

7、周圍地層的應(yīng)力。,6,5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

8、、驗(yàn)算點(diǎn)法、當(dāng)量正態(tài)化法(JC法),7,6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 。,8,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

9、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：,按構(gòu)筑類型劃分,9,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,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/l13 按單向板設(shè)計(jì)；2l2/l13 宜按雙向板設(shè)計(jì)； l2/l12 應(yīng)按雙向板設(shè)計(jì)。 樓板的厚度按短邊方向跨度確定。,10,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

10、地下室結(jié)構(gòu)在常規(guī)武器爆炸動荷載或核武器爆炸動荷載作用下，其動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,11,8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，

11、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）： 井壁：井壁即沉井的外壁。主要承擔(dān)其自重及井外水土壓力。 刃腳：刃腳為井壁下端形如楔狀的部分。其作用是減小下沉阻力，易于沉井自重作用下切土下沉。 內(nèi)隔墻：內(nèi)隔墻為沉井的分隔墻。作用是加強(qiáng)沉井剛度、縮小外壁計(jì)算跨度，同時(shí)又將沉井分為多個(gè)取土井，便于掌握挖土位置以控制下沉的方向。 封底及頂蓋（課本174） 底梁和框架（課本175）,12,8沉井與沉箱結(jié)構(gòu),三、沉井驗(yàn)算（課本193）： 1、下沉系數(shù)驗(yàn)算 2、抗浮系數(shù)驗(yàn)算（課本179頁例題） 3、刃腳驗(yàn)算：刃腳向外撓曲驗(yàn)算、刃腳向內(nèi)撓曲驗(yàn)算（課本182頁例題

12、） 4、沉井在豎直平面內(nèi)受彎計(jì)算抽成墊木計(jì)算（井壁水平鋼筋）：矩形（兩點(diǎn)定位墊木和三點(diǎn)驗(yàn)算），圓形沉井（四個(gè)支撐點(diǎn)和八個(gè)支撐點(diǎn)的驗(yàn)算）。 5、井壁垂直受拉計(jì)算（井壁豎向鋼筋）：傾斜受拉驗(yàn)算和吊空受拉驗(yàn)算。 6、水土壓力作用下的井壁驗(yàn)算（井壁水平鋼筋計(jì)算）：施工階段設(shè)有橫隔墻的結(jié)構(gòu)、無橫隔墻的沉井結(jié)構(gòu)（獨(dú)立沉井和連續(xù)沉井）、圓形沉井井壁內(nèi)力計(jì)算。 7、沉井底板和底梁的計(jì)算。,13,9地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu),一、地連墻的施工方法（課本205）： 地下連續(xù)墻是通過專用的挖（沖）槽設(shè)備，沿著地下建筑物的周邊，按預(yù)定的位置，開挖出或沖鉆出具有一定寬度與深度的溝槽，用泥漿護(hù)壁，并在槽內(nèi)設(shè)置具有一定剛度的鋼筋籠；然

13、后，用導(dǎo)管澆注水下混凝土，筑成一個(gè)單元槽，如此逐段進(jìn)行，分段施工，用特殊方法接頭，使之形成地下連續(xù)的鋼筋混凝土墻體。 二、導(dǎo)墻的作用： 在挖槽孔時(shí)起導(dǎo)向作用，提高槽孔垂直精度；儲存泥漿，保持泥漿液面高度，穩(wěn)定槽壁；支擋地表土，支承施工設(shè)備及固定鋼筋籠、接頭管；防止泥漿滲漏及地表水流入。,14,9地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu),三、地連墻的計(jì)算方法（課本207表9-1）： （一）較古典的計(jì)算方法： 假設(shè)條件：土壓力已知，不考慮墻體和支撐變形。 方法：假想梁法、1/2分割法、泰沙基法 （二）橫撐軸向力、墻體彎矩不變： 假設(shè)條件：土壓力已知，考慮墻體變形，不考慮支撐變形。 方法：山肩幫男法、彈性法等 （三）橫撐軸向

14、力、墻體彎矩可變： 假設(shè)條件：土壓力已知，考慮墻體、支撐變形。 方法：日本彈塑性法、有限元法 （四）共同變形理論： 假設(shè)條件：土壓力隨墻體變位而變化，考慮墻體、支撐變形 方法：森重龍馬法、有限元法,15,10盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu),一、結(jié)構(gòu)計(jì)算方法選擇： 根據(jù)管片接頭的力學(xué)處理方法的不同，有以下幾種。 把管片環(huán)視為抗彎剛度相同的圓環(huán)的方法； （a）不考慮管片接頭彎曲剛度降低，把管片環(huán)視為與管片主斷面彎曲剛度EI相同的均勻剛性環(huán)的方法 （b）接頭的彎曲剛度的降低用整個(gè)環(huán)的剛度降低來評價(jià)，取管片環(huán)的剛度為EI的均勻剛性環(huán)的方法?？紤]交錯(cuò)配置的接頭部分彎矩的分配，把彎矩用（：彎矩增加率 ）加以增減，主斷面的

15、設(shè)計(jì)彎矩采用（1+）M，管片接頭設(shè)計(jì)彎矩采用（1-）M的方法。 這種方法稱為慣用設(shè)計(jì)法：按自由變形均質(zhì)圓環(huán)計(jì)算內(nèi)力、考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計(jì)算、日本慣用修正法,16,10盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu),一、結(jié)構(gòu)計(jì)算方法選擇： 根據(jù)管片接頭的力學(xué)處理方法的不同，有以下幾種。 把管片環(huán)視為多鉸環(huán)的方法； 是英國和前蘇聯(lián)在比較良好的圍巖中采用的計(jì)算方法。管片環(huán)伴隨隧道的變形，產(chǎn)生地層反力，從而保證了多鉸環(huán)的穩(wěn)定狀態(tài)。 把管片環(huán)視為具有回轉(zhuǎn)彈簧的環(huán)，并用剪切彈簧考慮交錯(cuò)配置的拼接縫。,17,11 沉管結(jié)構(gòu),一、沉管的分類： 1、按管段制作方式：船臺型和干塢型。 船臺型：先在造船廠的船臺上預(yù)制剛殼，制成后沿滑道滑行下水，然后在漂浮狀態(tài)下進(jìn)行鋼筋混凝土施工； 干塢型：在臨時(shí)干塢中制作鋼筋混凝土管段，制成后往塢內(nèi)灌水使之浮起，并托運(yùn)到隧道位置處沉沒。 2、按斷面形狀：圓形沉管和矩形沉管 3、按所用材料：鋼殼沉管和混凝土沉管 二、干舷（課本288）： 三、沉管結(jié)構(gòu)的高度和外輪廓尺寸，由干舷的選定和抗浮安全系數(shù)確定,18,12 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),一、基坑