地下结构

题型：填空 选择 判断 名词解释 简答 计算

简答：考与结构设计有关内容、浅埋式结构、附建式结构（56页）、内力计算与截面设计方法（66页）

顶板较精确双向板（69） 截面设计要点及延性

计算题考公式推导

第一章 绪论

1、地下结构：保留上部地层前提下，在开挖处能够提供某种用途的地下空间修筑的结构物。

地下结构包括 ：衬砌结构和内部结构

土层中地下结构常见形式：浅埋式结构，地道式结构，装配式圆形管片结构，沉井式结构，顶管式结构，沉管式结构，基坑支护结构，附件式结构，地下连续墙结构。

岩层中地下结构常见形式：半衬砌结构，贴壁式衬砌结构，离壁式衬砌结构，喷锚支护结构，复合衬砌结构，穹顶直墙衬砌结构，连拱隧道结构。

2、荷载分类：静荷载、动荷载、活荷载、其他荷载 及他们的解释

3、围岩：地层中受开挖影响的那一部分岩体。

4、围岩的分级方法 p10

5、初始应力场：由于岩体的自重和地质构造作用，在地下结构开挖前岩体就已经存在着一定的地应力场。

6、地层抗力：结构产生压向地层的变形，由于结构和岩体紧密接触， 则岩体将制止结构结构的变形，从而产生对结构的反作用力。

7、围岩压力：位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在结构或支撑结构上的压力。

8、深埋结构：当地下结构的埋置深度大到一定程度，两侧的摩擦力远远超过了滑移柱的重量。

9、整体式大小跨度的区分：结构的厚跨比h/l>=1/4-1/3为整体式小跨度结构，按局部冲击计算结构的厚跨比h/l<1/4-1/3为整体式大跨度结构，按整体控制设计。

第二章 地下结构荷载

1、核爆炸荷载

2、核武器按其爆炸方式分为：空爆、地爆、钻地爆。

3、空气冲击波、超压峰值

4、岩土压缩波 峰值

5、常规武器的爆炸效应：对结构产生局部破坏效应（其破坏的程度以贯穿爆炸最为严重），对结构整体的破坏。

6、结构上动荷载：顶板、外墙、底板

7、核爆作用等级

8、化爆荷载

9、整体式小跨度结构 整体式大跨度结构 （防护等级）

10、感生地冲击波 直接冲击波

11、我国常用的地下结构设计方法：经验类比模型、荷载-结构模型、地层-结构模型、收敛—结构模型。

第五章 浅埋式地下结构

1、浅埋式地下结构：是指其覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件（H土＜2~2.5h1 h1为压力拱高）或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下结构。

2、结构形式：浅埋式地下结构大体分为三种：直墙拱形结构，矩形闭合结构，梁板式结构。

（1）直墙拱形结构一般多用于跨度为1.5~4m的地下结构中，按其拱顶轴线形状又可分为半圆拱，割圆拱，抛物线等多种形式。

（2）矩形闭合结构是由钢筋混凝土墙，柱，顶板和底板整体浇注的方形盒子结构，顶板底板为水平构件，侧墙为竖直构件。根据水平构件尺寸将此类结构划分为两种结构体系：一是框架结构体系，二是箱形结构体系。

矩形闭合结构计算简图，内力计算，截面计算p55~57 （3）框架结构内力近似计算，当地下结构刚度较大，而地基相对来说较松软，可假定地基反力为线性分布，按荷载作用下的钢筋混凝土结构计算内力。当地下结构跨度较大（刚度较小），而地基较硬时，宜将静荷载作用下地层中的闭合框架按弹性地基上的框架进行计算，弹性地基可按温克尔地基考虑，也可以将地基视作弹性半无限平面。

在设有支托的框架结构中，进行截面承载力验算时，杆件两端的截面设计高度采用h+s/3。h为构件截面高度，s为平行于构件轴线方向的支托长度。同时h+s/3的值不得超过杆端截面高度h1.

:3、变形缝（1）作用：为防止因不均匀沉降、温度变化和混凝土收缩等引起结构破坏。

（2）间距：为30m左右（3）构造方式：嵌缝式、贴附式、埋入式。

第六章 附建式地下结构

1、附建式地下结构：是指具有预定战时防空功能的附属于较坚固的建筑物的地下室结构，这种地下室又称防空地下室或附建式人防工事。

2、建设方式：较坚固建筑：（1）上部为多层建筑，底层外墙为砖石砌体或不低于一般砖石砌体强度的其他墙体，并且，任何一面外墙开设的门窗孔面积不大于该墙面面积的一半。

（2）上部为单层建筑，外墙使用的材料和开孔比例，应符合上述要求，而且，屋盖为钢筋混凝土结构。

3、附建式地下结构的结构形式：梁板式结构，板柱式结构，箱形结构，框架结构，拱壳结构，外墙内框、墙板结构。

4、优缺点（与单建式比较）

优点：

1）. 节省建设用地和投资(防空地下室的造价比单建式防空地下室低)；

2）. 便于平战结合，人员和设备容易在战时迅速转入地下；

3）. 增强上层建筑的抗地震能力；

4）. 上部建筑对战时核爆炸冲击波、光辐射、早期核辐射以及炮（炸）弹有一定的防护作用；

5）. 结合基本建设同时施工，便于施工管理，同时也便于使用过程中的维护。

缺点：

1).上部结构在战时遭到破坏时容易造成出入口堵塞、引起火灾等此生灾害，设计要合理考虑上部结构的倒塌荷载及出入口的布局；

2). 设计受地面建筑规划、平面布局影响较大。

5、防空地下室分类：

防空地下室分为甲类和乙类。甲类防空地下室设计必须满足其预定的战时对核武器、常规武器和生化武器的各项防护要求。乙类防空地下室设计必须满足其预定的战时对常规武器和生化武器的各项防护要求。

6、结构设计特点：

（1）、按平战结合方式建设的防空地下室，结构设计应同时满足平时和战时两种不同荷载效应组合的要求。

（2）、在动荷载作用下，防空地下室的钢筋混凝土结构构件，可按弹塑性工作阶段进行设计。

（3）、材料设计强度可以提高。

（4）、在爆炸动荷载作用下，结构可只进行强度计算，不进行结构变形、裂缝开展、地基承载力和地基变形验算。

7、截面设计方法

上部结构比较坚固 战时防御功能

8、梁板式结构顶板（重点）

1.计算简图 1）单块双向板 2）单向连续板 3）双向连续板

2.内力计算 1）单向连续板 ①等跨 M=βpl02 Q=αpln2 课本p68

②不等跨 先按弹性法计算 用支座弯矩调幅法调整。当调到正负弯矩00000)(21)(''MMMMMMMyyxxyxQkQGkGSS0相当时 即为合理调整

2）双向连续板 从一块板开始计算

假定比值法 首先给出跨中两个方向正弯矩之比η= / ，η的平均值大致取比值λ=lx / ly的倒数值的平方。各支座与跨中弯矩之比各值，在1.0～2.5范围 内采用；同时，对于中间区格最好采用接近的2.0比值。

3 顶板截面设计要点 ①塑性法 双筋截面 ②计算截面承载力 ③动载作用出现弯矩，剪都很大，要进行截面承载力的抗弯验算 ④保证结构的连续性 （要控制配筋率和允许延性比[β]。过高的配筋率会降低构件的延性，故受拉钢筋配筋率μ，不宜大于1.5％；对于受弯、大偏心受压构件，当μ＞1.5%时，其延性比允许值[β]，按下式确定：

当[β] ≤1.5时，仍取1.5

 在核爆动荷载作用下，结构构件的工作状态可用结构构件的允许延性比[β]表示，其值按下式确定：

[β]＝[um]/ue

式中： [um]——结构构件允许最大变位；

ue——结构构件弹性极限变位

⑤连续板中间跨的跨中截面和中间支座截面，可考虑拱作用，将计算弯矩值减少30%，但对于边跨跨中截面和离板端的第二支座截面，考虑边梁侧向刚度不大，难以提供足够的水平推力，计算弯矩值不予减少。（这点照书上加的 笔记上没有）

第七章 逆作法地下结构

1、逆作法施工：是指在底下结构施工时，不架设临时支撑，以结构本身既作挡墙又做内支撑，施工顺序雨顺作法相反，从上往下依次开挖和构筑结构本体的施工方法。

适宜场合：城市密集建筑物街区，深度较大（通常大于10m）的多层地下室结构施工。

2、逆作法地下结构的组成：地下连续墙、中间支承柱、地下室内部结构。

3、逆作法施工的优缺点。

优点：（1）由于上部结构和底下结构可平行立体施工，当建筑规模大、上下层次多是，大约可节省工时1/4 ~ 1/3；（2）地下结构本身作为支撑，结构刚度相当大，能有效控制周围土体的变形和地表沉降，减小了对周边环境的影响，提高了工程施工的安全性；（3）由于地下室外墙与基坑围护墙合一，既省去了单独设立的维护墙，又可在工程用地范围内最大限度地扩大地下室面积，增加有效使用面积；（4）一层结构平面可作为工作平台，楼盖结构既支撑体系，省去架设工作平台和大量支撑费用，而且还可以解决特殊平面形状或局部楼盖缺失所带来的支撑布置上的困难，并使受力更加合理；（5）由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，从而大大降低基坑内地基德回弹量。

综上所述，对于软土地区具有多层地下室的高层建筑，采用逆作法施工不仅可缩短工期，而且具有明显的经济效益。一般可节省底下结构总造价的25% ~ 35%。此外，逆作法施工还可以最大限度地降低噪声和减少扬尘，环境效益显著。

缺点：（1）地下部分施工是在楼板的覆盖下惊醒，目前尚缺少小型、灵活、高效的小型挖土机械，作业不便，施工难度大。（2）逆作法所设立柱内的钢骨会与原设计的梁主筋冲突碰撞，节点构造复杂；（3）为运送开挖出的土方及施工材料，需在顶板多处设置临时施工洞，不仅须加强顶板，而且产生裂缝，可能带来防水问题等。

4、地下连续墙的做法（概念）：在地面上用一种特殊的挖槽设备，沿着深开挖工程的周边，依靠泥浆护壁的支持，开挖一定槽段长度的沟槽，再将钢筋笼放入沟槽内。采用导管在充满稳定液的沟槽中进行混凝土浇筑，并把稳定液置换出来。相互邻接的槽段，由特别接头进行连接，这样所形成的一道连续钢筋混凝土地下墙称为地下连续墙。 xyxlllqM3242000/5.0][hx5、地下连续墙的优缺点。

优点：（1）可减少工程施工时对环境的影响。（2）地下连续墙的墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，即可用于超深围护结构，也可用于主体结构；（3）地下连续墙为整体连续结构，加上现浇墙壁厚度一般不小于60cm，钢筋保护层又较大，故耐久性好，抗渗性能也较好；（4）可实行逆作法施工，有利于施工安全，并能加快施工进度，降低造价。

（5）除岩溶和承压水头较高的砂砾层外，各种地质情况都适用。

缺点：（1）弃土及废泥浆的处理问题。除增加工程费用外，若处理不当，还会造成新的环境污染。（2）槽壁坍塌问题。轻则引起墙体混凝土超方和结构尺寸超出允许的界限，重则引起相邻地面沉降、坍塌，危害临近建筑和地下管线的安全。（3）现浇的墙面通常比较粗糙，如果对墙面要求较高，虽可适用喷浆或喷砂等方法进行表面处理或另作衬壁改善，但也增加了工作量。（4）如单纯用做施工期间的临时挡土结构不经济，因此一般用在兼做主力结构的场所较多。

6、地下连续墙的适用条件：（1）基坑深度大于10m；（2）软土地基或砂土地基；（3）在密集的建筑群中施工基坑，对周围地面和建筑物的沉降有严格限制时；（4）围护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，且对抗渗有较严格要求时；（5）采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。