地下建筑重点.doc

地下建筑是修建在地层中的建筑物，分为两大类：一类是修建在土层中的地下建 筑结构；另一类是修建在岩层中的地下建筑结构。 衬砌结构主要是起承重和围护两方面的作用。 承重：即承受岩土体压力、结构自重以及其他荷载的作用； 围护：即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。 地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件和施工技术等因素确定。 土层地下建筑结构的形式：浅埋式结构、附建式结构、沉井结构、地下连续墙结构、盾构结构、沉管结构、其他结构。 岩石地下建筑结构形式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形等。 拱形地下建筑结构形式的优点： 1.地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受竖向荷载。因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构优。 2.拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，一般都能满足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少。 3.拱主要是承压结构，因此，适用于采用抗拉性能较差，抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。这些材料造价低，耐久性好，易维护。 半衬砌结构适用于岩层较坚硬，岩石整体稳定，不做边墙； 厚拱薄墙衬砌结构适用于减少边墙受力，将大部分受力通过厚拱脚传给围岩，充分利用围岩的强度； 直墙拱形衬砌结构适用于洞室口部或有水平压力的岩层中，稳定性较差的岩层也能采用； 曲墙拱形衬砌结构适用于遇到较大压力时，洞室底部为较弱地层，有涌水或膨胀性岩层。 地下建筑结构的程序设计，应做到技术先进、经济合理、安全适用。 地层压力的重要性：1.地层压力往往成为地下结构设计计算的控制因素；2.地层压力计算的复杂性和不确定性，使得岩土工程师对其不敢掉以轻心。 围岩压力指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。 影响围岩压力的因素：岩体结构、岩石强度、地下水作用、洞室尺寸与形状、支护类型和刚度、施工方法、洞室埋置深度和支护时间等因素。 确定弹性抗力的大小和其作用范围的两种理论：1.局部变形理论，认为弹性地基某点上施加的外力只会引起该点的沉陷；2.共同变形理论，即认为弹性地基上的一点的外力，不仅引起该点发生沉陷，而且还会引起附近一定范围的地基沉陷。 弹性地基梁：指搁置在具有一定弹性地基上,各点与地基紧密相连的梁。 地下建筑结构弹性地基梁可以是平放的，也可以竖放的，地基介质可以是岩石、黏土等固体材料，也可以是水、油之类的液体介质。 弹性地基梁与普通梁的区别： 1.前者超静定次数是无限的，后者是有限的2.前者考虑地基的变形，后者不考虑 弹性地基梁地基计算理论的三个基本假设： 1.地基梁在外荷载作用下产生变形的过程中，梁底面与地基表面始终紧密相贴，即地基的沉陷或隆起与梁的挠度处处相等； 2.由于梁与地基间的摩擦力对计算结果影响不大，可以略去不计，因而，地基反力处处与接触面相垂直； 3.地基梁的高跨度比比较小，符合平截面假设，因而可直接应用材料力学中有关梁的变形及内力计算结论。 刚性梁：λ=1 短梁：1λ2.75 荷载作用点距两端长度均不小于2.75为无限长梁，可忽略荷载对梁端的影响；荷载作用点只有一端长度满足不小于2.75为半无限长梁，该段荷载可忽略。 我国地下建筑结构设计模型有以下四种： 1.荷载—结构模型；2.地层—结构模型；3.经验类比模型；4.收敛限制模型 荷载—结构模型的设计原理：是认为隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。 86页习题 3.试述荷载结构法、地层结构法的基本含义和主要区别？ 地层对结构的作用只是产生作用在地下建筑结构上的荷载衬砌在荷载的作用下产生内力和变形，与其相应的计算方法称为荷载结构法地层结构法是将衬砌和地层视为整体，在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力，并据以验算地层的稳定性和进行构件截面设计。