地下建筑结构
1地下建筑结构的设计原则:安全适用、技术先进、经济合理。
2 确定地下建筑结构形式的因素:
1)控制因素——受力条件:在一定地质条件下的围岩压力、水土压力和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的结构形式。
2)制约因素——使用要求:地下建筑物必须考虑使用要求。
3)重要因素——施工方案:在地质条件和使用条件相同情况下,施工方法不同其采取的结构形式也不同。
3 围岩压力:是指位于地下结构周围岩土体发生变形或破坏,作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。是作用在地下结构的主要荷载。
4 围岩压力的影响因素
①围岩的结构;②围岩的强度;③地下水的作用;④洞室的尺寸与形状;
⑤支护的类型和刚度;⑥施工方法;⑦洞室的埋置深度;⑧支护时间;
⑨其他因素
5 地下结构与地面结构区别:
(1)地下结构存在地层弹性抗力,其变形受到地层的约束;而地面结构的变形不受介质约束;
(2)地下结构存在地层弹性抗力,结构的受力条件得以改善,其承载力有所增加4、初始地应力由自重应力和构造应力两部分组成。
6 当地下结构产生压向地层的变形,由于结构与岩土体紧密接触,则岩土体将制止结构的变形,从而产生了对结构的反作用力,即弹性抗力。
7 弹性地基梁:是指搁置在具有一定弹性地基上,各点与地基紧密相贴的梁。
8 弹性地基梁与普通梁的两大区别:
(1)超静定次数是无限还是有限
普通梁只在有限个支座处与基础相连,梁所受的支座反力是有限个未知力,因此,普通梁是静定的或有限次超静定的结构。
弹性地基梁与地基连续接触,梁所受的反力是连续分布的,具有无穷多个支点和无穷多个未知反力,因此,弹性地基梁是无穷多次超静定结构。
(2)地基的变形是考虑还是略去
普通梁的支座通常看作刚性支座,即略去地基的变形,只考虑梁的变形。
弹性地基梁则必须同时考虑地基的变形;梁与地基是共同变形的;一方面梁给地基以压力,使地基沉陷,反过来,地基给梁以相反的压力,限制梁的位移。
1 第一章 概 述
地下建筑曾经是建筑类型中最原始、最古老的一种。由于历史的原因，相当一段时期以来，对地下建筑存在一些狭隘的甚至是片而的认识，认为只是一种构筑物(如防空洞、下水道等)，或者认为不过是建筑的一种类型，与同类地面建筑相比，质量和环境都差得多。这种看法不足为怪，因为地下建筑在发展的低级阶段，的确曾给人们留下了这样的印象。但是现在情况已有了很大的变化，不但地下建筑物的质量已大大提高，地下环境已大有改善。现代地下建筑已远远不是为了避风雨、防寒暑的原始洞穴，也不仅仅是一些散埋在地下的孤立建筑物、构筑物；而是承担了部分城市功能，由点(单体建筑)、线(交通线、物流线等)、体(综合体)组合而成的城市空间以及一些其他特殊用途空间的一部分。而且地下空间的开发利用己成为人类在有限的地球上扩大生存空间唯一现实的途径，对人类社会未来的发展，有着难以估量的重要意义。
第一节 地下建筑结构体系的组成
在保留上部地层（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修筑的建筑结构物，通称为地下结构。地下建筑应当包括岩层地下建筑和土层地下建筑两大类，而这两类建筑工程无论在规划设计方面，还是在施工方面，既相类似，又有显著区别。
地下结构和地面结构物，如房屋、桥梁、水坝等一样，都是一种结构体系，但两者之间在附存环境、力学作用机理等方面都存在着明显的差异。地面结构体系一般都是由上部结构和地基组成。地基只在上部结构底部起约束或支承作用，除了自重外，荷载都是来自结构外部。如人群、设备、列车、水力等（图1.1（a））。而地下结构是埋入地层中的，四周都与地层紧密接触。结构上承受的荷载来自于洞室开挖后引起周围地层的变形和坍塌而产生的力，同时结构在荷载作用下发生的变形又受到地层给予的约束。在地层稳固的情况下，开挖出的洞室中甚至可以不设支护结构而只留下地层，如我国陕北的黄土窑洞，证实了在无支护结构的洞室中，围岩本身就是承载结构。
地下建筑结构重点（整理）
第16周周5第3,4节教3-A102 填：1*30名：4*5简：6*5计：1*20
第一章：概论
1.地下建筑结构的概念。
地下建筑结构——埋置地层内部的结构
衬砌——与土层接触的永久性支护结构承重、维护作用
内部结构——同地面建筑（与之区别）
2.地下建筑结构的工程特点：
答：建筑结构替代了原来的地层（承载作用）
地层荷载随施工过程是发生变化的
地质条件影响地层荷载
地下水碓结构设计影响大
设计考虑施工、使用的整个阶段
地层与结构共同的承载体系
地层的成拱效应
3.地下建筑结构的设计程序和内容
答：设计程序：初步设计技术设计
初步设计的步骤：1.找到主题2.依据主题3.用途设计模式4.收集资料5.整理分析资料6.摆出多种界面7.设计出多种思路8. 选出合适的设计模式。
初步设计内容：
（一）工程等级和要求，以及静、动载标准的确定；
（二）确定埋置深度与施工方法；
（三）初步设计荷载值；
（四）选择建筑材料；
（五）选定结构形式和布置；
（六）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度主要尺寸；
（七）绘制初步设计结构图； （八）估算工程材料数量及财务概算。
技术设计内容：
（一）计算荷载：求出作用在结构上的各种荷载值；
（二）计算简图：拟定出恰当的计算图式；
（三）内力分析：得出控制截面的内力；
（四）内力组合：求出各控制截面的最大设计内力值；
（五）配筋设计：得出受力钢筋，确定分布钢筋与架立钢筋；
（六）绘制结构施工详图：结构平面图，结构构件配筋图，节点详图，内部设备的预埋件图；
（七）材料，工程数量和工程财务预算。
第二章：地下建筑结构的荷载
概念：
主动土压力：
被动土压力：
静止土压力：
围岩压力：位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。
普氏压力拱理论：
地层弹性抗力：结构变形使土体被动受力时，土对结构的产生的反作用力。决定于结构的变形和地层的物理力学性质。
1. 如图6-37所示一双跨对称的框架。几何尺寸即荷载见图中。底板厚度0.5m，材料的弹性模量27/102mkNE，地基的弹性模量20/5000mkNE。设为平面变形问题。绘出框架的弯矩图。
q=48.3kN/me1=16.0kN/me2=83.6kN/me1e2CEBAFD2.6 I1.95 II2.6 I1.95 II4.73m4.1m4.1m
图 6-37
分析：该双跨对称框架，作用荷载、几何形状、支座形式、弹性模量等均对称于对称轴线EF。在进行超静定框架结构的内力求解时，可利用对称性对其简化。对于该双跨对称结构，忽略中轴EF的轴线变形，中柱EF上端的竖向位移、水平位移及转角全为零，因此可用固定端代替原约束，得下图所示的半刚架，将一个六次超静定问题转化为三次超静定问题。
CEFD2.6 I1.95 IIe1=16.0kN/me2=83.6kN/mq=48.3kN/m4.1m4.73m
图 6-37-1 等值半刚架计算简图
解：（1）根据分析，将该双跨对称框架等价为图6-73-1所示的半刚架结构。该框架为三次超静定结构，现取图6-37-2所示的框架作为基本结构。
（2）写出典型方程如下：
000333323213123232221211313212111pppxxxxxxxxx q=48.3kN/mCEFD2.6 I1.95
I4.1 mIe1=16.0kN/me2=83.6kN/mx1x2x34.73 m
图6-37-2 基本结构
（3）绘出1M、2M、3M及pM图如下，用图乘法求出框架结构在单位力作用下产生的位移ij（不包括地基梁）
CEFD2.6 IIx 1=14.734.73mCEFD2.6
I Ix 2=14.14.73 m1.95 I
1M图
2M图
CEFD2.6 I1.95 IIx 3=1114.73
