地下建筑結(jié)構(gòu)第1章緒論2

《地下建筑結(jié)構(gòu)》主講人：陳建平第二講地下建筑結(jié)構(gòu)概述

一．地下建筑結(jié)構(gòu)的定義二．地下建筑結(jié)構(gòu)的分類第2講地下建筑結(jié)構(gòu)概述

一．地下建筑結(jié)構(gòu)的定義二．地下建筑結(jié)構(gòu)的分類地下建筑結(jié)構(gòu)是相對地面建筑結(jié)構(gòu)而言的。所謂地下建筑結(jié)構(gòu)就是以某種用途，以任何方式建造在地面以下、按一定形狀和尺寸的地下結(jié)構(gòu)物。也有人對此提出異議，提出如此定義：“在保留上部地層(山體或土層)的前提下，在開挖出能提供某種用途的地下空間內(nèi)修筑的建筑結(jié)構(gòu)物．通稱為地下結(jié)構(gòu)。”地下建筑結(jié)構(gòu)概述——1.地下建筑結(jié)構(gòu)定義一．地下建筑結(jié)構(gòu)的定義

地下建筑是修建在地層中的建筑物。它可以分為兩大類：修建在土層中和修建在巖層中的。廣義上講，任何結(jié)構(gòu)物都是修建在相應(yīng)的介質(zhì)中的，如上部結(jié)構(gòu)是修建在空氣介質(zhì)中，地下建筑結(jié)構(gòu)一般修建在土層中、巖層中或水中。

本學(xué)科所要研究的所有問題都可歸為“結(jié)構(gòu)與介質(zhì)的相互作用問題”。

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示意圖（二）地下建筑結(jié)構(gòu)的作用地下建筑結(jié)構(gòu)，即埋置于地層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。按照使用要求在地層中挖掘洞室沿洞室周邊修建永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)——即襯砌結(jié)構(gòu)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地面建筑的設(shè)計基本相同作用：襯砌結(jié)構(gòu)主要是起承重和圍護(hù)作用。承重，即承受巖土體壓力、結(jié)構(gòu)自重以及其它荷載作用；圍護(hù)，即防止巖土體風(fēng)化、坍塌、防水、防潮等。地下建筑與地面建筑結(jié)構(gòu)的區(qū)別（1）計算理論、設(shè)計和施工方法（2）地下建筑結(jié)構(gòu)所承受的荷載比地面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（3）地下建筑結(jié)構(gòu)埋置于地下，其周圍的巖土體不僅作為荷載作用于地下建筑結(jié)構(gòu)上，而且約束著結(jié)構(gòu)的移動和變形。

計算理論上最主要差別：在地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中除了要計算因素多變的巖土體壓力之外，還要考慮地下結(jié)構(gòu)與周圍巖土體的共同作用。第2講地下建筑結(jié)構(gòu)概述

一．地下建筑結(jié)構(gòu)的定義二．地下建筑結(jié)構(gòu)的分類三．地下結(jié)構(gòu)體系的組成四．地下建筑結(jié)構(gòu)的特點與斷面形式地下建筑工程分類

地下建筑工程（亦簡稱地下工程）有許多分類方法：按使用功能分類按周圍圍巖介質(zhì)分類按設(shè)計施工方法分類按施工材料和斷面構(gòu)造型式分類按重要程度、防護(hù)等級、抗震等級等分類最常用的是按使用功能分類1、按使用功能分類

可分為：地下交通工程、地下市政管道工程、地下工業(yè)建筑、地下民用建筑、地下軍事工程、地下倉儲工程、地下娛樂體育設(shè)施等。（1）地下交通工程：地下鐵道、公路隧道、過街人行道、海（河、湖）底隧道……（2）地下市政管道工程：輸水隧道、地下給（排）水管道、通訊、電纜、供熱與供氣道、共同溝。（3）地下工業(yè)建筑：地下核電站、水電站廠房、地下車間、地下廠房……地下垃圾焚燒廠。（4）地下民用建筑：地下商業(yè)街、地下商場、地下商業(yè)（購物中心）、地下醫(yī)院、地下旅館、地下學(xué)?！?）地下軍事工程：人防掩蔽部、地下軍用品倉庫、地下戰(zhàn)斗工事、地下導(dǎo)彈發(fā)射井、地下飛機(jī)（艦艇）庫、防空指揮中心（6）地下倉儲工程：地下糧、油、水藥品等物資倉庫、地下車庫、地下垃圾堆場、地下核廢料倉庫、危險品倉庫、金庫……（7）地下文娛文化設(shè)施：圖書館、博物館、展覽館、影劇院、歌舞廳……（8）地下體育設(shè)施：籃球、乒乓球、網(wǎng)球、羽毛球場，田徑場，游泳池，滑冰場等2、按周圍地層介質(zhì)分類

軟土地下工程

巖石（硬土）地下工程海（河、湖）底或懸浮工程按照地下工程所處圍巖介質(zhì)的覆蓋層厚度，又分為深埋、中埋、淺埋不同埋深工程。3、按照施工方法分類明挖法（放坡、支護(hù)、降水）蓋挖法、逆作法淺埋暗挖法沉箱、沉井、沉管法盾構(gòu)法（SM,TBM）頂管法(大口徑與微型頂管)新奧法（NATM）、鉆爆法4、按結(jié)構(gòu)型式分類

地下建筑和地面建筑結(jié)合在一起的常稱為附建式，獨立修建的地下建筑稱為單建式。地下結(jié)構(gòu)型式可以隧道式，橫斷面尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于縱向長度尺寸，即廊道式。平面布局上也可以構(gòu)成棋盤式或者如地面房間布置，可以為單跨、多跨，也可以單層或多層，常用淺埋地下結(jié)構(gòu)為多跨多層框架結(jié)構(gòu)。地下結(jié)構(gòu)橫斷面可根據(jù)所處部位地質(zhì)條件和使用要求，選用不同的形狀，最常見的有圓形，口形（人張開嘴），馬蹄形，直墻拱形，曲墻拱形，落地拱，連拱（塔拱），穹頂直墻等等。5、按襯砌材料和構(gòu)造分類襯砌又稱被覆或支護(hù)，它是在地下工程周圍構(gòu)筑的永久性的支護(hù)結(jié)構(gòu)。其主要作用：承重：即承受圍巖壓力，地下水壓力，結(jié)構(gòu)自重以及其它荷載作用；圍護(hù)：除用來防止圍巖風(fēng)化與崩塌外，必須做到防水和防潮；足夠的剛度，耐腐蝕性，穩(wěn)定性：襯砌結(jié)構(gòu)材料主要有磚、石、砌塊混凝土、鋼筋混凝土、鋼軌（型鋼、格柵拱）、錨桿、噴射混凝土，鑄鐵、鋼纖維混凝土，聚合物鋼纖維混凝土等。

6、按現(xiàn)場澆筑施工方法分類襯砌構(gòu)造型式分為：1）模筑式襯砌2）離壁式襯砌3）裝配式襯砌4）噴錨支護(hù)襯砌三峽、南水、新詠春部分、龍灘（三）地下建筑結(jié)構(gòu)的型式首先由受力條件控制，即在一定地質(zhì)的圍巖壓力、水土壓力和一定的爆炸與地震等動載下求出最合理和經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)型式；其次由地下建筑的功能要求和施工技術(shù)要求等確定。主要有：

地下建筑結(jié)構(gòu)的幾種形式土層地下建筑結(jié)構(gòu)型式（一）淺埋式結(jié)構(gòu)：平面成方形或長方形，當(dāng)頂板做成平頂時，常用梁板式結(jié)構(gòu)。地下指揮所可以采用平面呈條形的單跨或多跨結(jié)構(gòu)。為節(jié)省材料，頂部可做成拱形。（二）附建式結(jié)構(gòu)：是房屋下面的地下室，一般有承重的外墻、內(nèi)墻（地下室作為大廳用時則為內(nèi)柱）和板式或梁板式頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)。（三）沉井結(jié)構(gòu)：沉井施工時需要在沉井底部挖土，頂部出土，故施工時沉井為一開口的井筒結(jié)構(gòu)，水平斷面一般做成方形，也有圓形，可以單孔也可以多孔，沉畢后再做底頂板。（四）地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)：先建造兩條連續(xù)墻，然后在中間挖土，修建底板、頂板和中間樓層。土層地下建筑結(jié)構(gòu)型式（五）盾構(gòu)結(jié)構(gòu)：盾構(gòu)推進(jìn)時，以圓形為最宜，故常采用裝配式圓形襯砌，也有做成方形和半圓形的。（六）沉管結(jié)構(gòu)：一般做成箱形結(jié)構(gòu)，兩端加以臨時封墻，托運至預(yù)定水面處，沉放至設(shè)計位置。（七）橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可分為淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)及深水基礎(chǔ)三大類，目前常用的基礎(chǔ)形式是樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)。（八）其它結(jié)構(gòu)：還包括頂管結(jié)構(gòu)和箱涵結(jié)構(gòu)等。在城市管道埋深較大、交通干線附近和周圍環(huán)境對位移、地下水有嚴(yán)格限制的地段常采用頂管結(jié)構(gòu)施工更為安全和經(jīng)濟(jì)。而在鐵路和公路交叉口，為了不影響交通，需建立交橋和立交地道，一般采用箱涵結(jié)構(gòu)。1、地下室結(jié)構(gòu)錨樁維護(hù)結(jié)構(gòu)武漢某大樓深基坑錨樁施工現(xiàn)場武漢某大樓深基坑錨樁施工現(xiàn)場杭州解放路地下通道基坑錨樁施工現(xiàn)場杭州解放路地下通道基坑錨樁施工現(xiàn)場杭州解放路地下通道基坑錨樁施工現(xiàn)場2、淺埋式結(jié)構(gòu)廣州地鐵越秀公園地下站臺示意某地下鐵道車站杭州解放路地下通道結(jié)構(gòu)杭州解放路地下通道結(jié)構(gòu)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（CD法）3、地道式結(jié)構(gòu)4、沉井式結(jié)構(gòu)矩形多沉井式結(jié)構(gòu)的典型形式

5、頂管結(jié)構(gòu)頂管施工示意圖6、裝配式圓形管片結(jié)構(gòu)管片結(jié)構(gòu)示意圖北京地鐵五號線管片結(jié)構(gòu)圖地鐵盾構(gòu)法用管片管片連接螺栓7、地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻的施工過程示意圖

地下連續(xù)墻挖槽現(xiàn)場地下連續(xù)墻鋼筋籠施工現(xiàn)場地下連續(xù)墻挖機(jī)8、沉管結(jié)構(gòu)沉管結(jié)構(gòu)又稱沉箱、沉埋結(jié)構(gòu)沉管結(jié)構(gòu)施工示意圖沉管法結(jié)構(gòu)圖

沉管法的襯砌結(jié)構(gòu)是在專門的制造場地預(yù)制的，其結(jié)構(gòu)形式與制造方式有關(guān)。干船塢形的結(jié)構(gòu)一般是多跨的鋼筋混凝土段；船臺形結(jié)構(gòu)一般外形為八角形，用鋼板焊接而成，內(nèi)輪廓一般為單圓或雙圓。沉管法施工：沉埋管段法；懸浮管段法沉管預(yù)制示意圖沉管預(yù)制現(xiàn)場巖石地下建筑結(jié)構(gòu)形式

型式主要包括直墻拱形、圓形、曲墻拱形等。此外，還有一些其它類型的結(jié)構(gòu)，如噴錨結(jié)構(gòu)、穹頂結(jié)構(gòu)、復(fù)合結(jié)構(gòu)等。最常用的是拱形結(jié)構(gòu)，這是因為它具有以下優(yōu)點：

（一）地下結(jié)構(gòu)的荷載比地面結(jié)構(gòu)大，且主要承受垂直荷載。因此，拱形結(jié)構(gòu)就受力性能而言比平頂結(jié)構(gòu)好（例如在垂直荷載作用下彎矩?。?。

（二）拱形結(jié)構(gòu)的內(nèi)輪廓比較平滑，只要適當(dāng)調(diào)整拱曲率，一般都能滿足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圓形結(jié)構(gòu)方便，凈空浪費也比圓形結(jié)構(gòu)少。

（三）拱主要是承壓結(jié)構(gòu)。適用于采用抗拉性能較差，抗壓性能較好的磚、石、混凝土等材料構(gòu)筑。材料造價低，耐久性良好，易維護(hù)。巖石地下建筑結(jié)構(gòu)形式常用的幾種拱形結(jié)構(gòu)、噴錨結(jié)構(gòu)以及穹頂結(jié)構(gòu)等。

（一）、拱形結(jié)構(gòu)

1．貼壁式拱形結(jié)構(gòu)

（1）半襯砌結(jié)構(gòu)

（2）厚拱薄墻襯砌結(jié)構(gòu)

（3）直墻拱形襯砌（4）曲墻拱形襯砌結(jié)構(gòu)

2．離壁式拱形襯砌結(jié)構(gòu)

（二）噴錨結(jié)構(gòu)

（三）穹頂結(jié)構(gòu)

（四）連拱隧道結(jié)構(gòu)（五）復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)1、半襯砌結(jié)構(gòu)

最傳統(tǒng)的襯砌結(jié)構(gòu)，用于大跨或地壓較大的地層，現(xiàn)在很少使用。

拱圈直接支撐在坑道圍巖側(cè)壁上，稱為半襯砌。a不等截面半襯砌結(jié)構(gòu)b等截面襯砌半結(jié)構(gòu)河南焦晉高速公路孤山隧道上部開挖結(jié)構(gòu)2、直墻拱頂襯砌結(jié)構(gòu)

最常見的襯砌結(jié)構(gòu)，多用于地壓不大的公路、鐵路和無壓引水隧洞。鋼筋混凝土柱和磚墻承重，鋼筋混凝土拱板或薄殼作屋蓋。引灤入津引水隧道（全長一一三九零米）3、曲墻拱頂襯砌結(jié)構(gòu)

多用于地壓較大地層或有壓引水隧洞。傳統(tǒng)曲墻拱頂結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代引水隧道建筑結(jié)構(gòu)（馬蹄型）

4、離壁式襯砌結(jié)構(gòu)

與巖壁隔離且其間隙內(nèi)不做回填的隧道襯砌，為傳統(tǒng)襯砌結(jié)構(gòu)，過去多用于地下會議室、人防洞室及