地下建筑结构 考试重点整理共11页.docx

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地下建筑结构考试重点整理共11页

地下建筑（dìxiàjiànzhù）机构复习

第一章

衬砌结构（jiégòu）的作用：

承重（chéngzhòng）和围护。

结构形式影响因素：

受力条件、使用要求、施工方案。

结构形式：

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、桥梁基础结构、其他结构。

拱形结构的优点：

1.地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受垂直荷载。

因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构好。

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。

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。

材料造价低，耐久性良好，易维护。

地下建筑与地面建筑结构的区别：

1.计算理论、设计和施工方法。

2.地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。

3.地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。

岩石地下建筑结构形式

（一）拱形结构：

1．贴壁式拱形结构：

（1）半衬砌结构

（2）厚拱薄墙衬砌结构（3）直墙拱形衬砌（4）曲墙拱形衬砌结构2．离壁式拱形衬砌结构

（二）喷锚结构

（三）穹顶结构

（四）连拱隧道结构

（五）复合衬砌结构

第二章

荷载种类：

静荷载：

是指长期作用在结构上且大小、方向和作用点不变的荷载。

动荷载：

原子武器和常规武器的爆破（bàopò）冲击波；地震波作用下的动荷载。

活荷载：

指在结构（jiégòu）物施工（shīgōng）和使用期间可能存在的变动荷载，其大小和作用位置都可能变化。

其他荷载：

混凝土收缩、温度变化、结构沉降、装配误差等。

按其作用特点及使用中可能出现的情况分为以下三类：

永久（主要）荷载、可变（附加）荷载和偶然（特殊）荷载。

软土地区浅埋地下工程采用“土柱理论”进行计算。

第三章

弹性地基梁与普通梁的区别：

1.超静定的次数是有限，还是无限。

2.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；弹性地基梁必须同时考虑地基的变形。

第四章

国际隧协认为可将其归纳为以下四种模型：

1.以参照已往隧道工程的实践经验进行工程类比为主的经验设计法；

2.以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法，例如以洞周位移量测值为根据的收敛—限制法；

3.作用—反作用模型，例如对弹性地基圆环和弹性地基框架建立的计算法等；

4.连续介质模型，包括解析法和数值法，解析法中有封闭解，也有近似解，数值计算法目前主要是有限单元法。

我国采用的设计方法似分属以下四种设计模型：

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

地层结构法的主要内容：

地层的合理化模拟、结构模拟、施工过程模拟以及施工过程中结构与周围地层的相互作用、地层与结构相互作用的模拟。

施工过程的模拟：

时空效应、初始地应力的计算、施工过程的有限元模拟、注浆模拟。

本构模型！

第五章

地下建筑（dìxiàjiànzhù）结构的不确定因素：

1.地层介质特性（tèxìng）参数的不确定性

2.岩土体分类（fēnlèi）的不确定性

3.分析模型的不确定性

4.载荷与抗力的不确定性

5.地下结构施工中的不确定因素

6.自然条件的不确定性

可靠性分析的特点：

1.周围岩土介质特性的变异性

2.地下建筑结构规模和尺寸的影响

3.极限状态及失效模式的含义不同

4.极限状态方程呈非线性特征

5.土性指标的相关性

6.概率与数理统计的理论与方法的应用

结构功能要求：

安全性要求、适用性要求、耐久性要求。

可靠性分析方法的四个层次：

1.半经验半概率法引入经验参数修正系数

2.近似概率设计法中心点法、验算点法、

3.全概率法MonteCarlo、多重降维解法

4.广义可靠性分析考虑经济效益和社会效益

第六章

浅埋式结构：

是指其覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件（H土＜（2～2.5）h1，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。

决定采用浅埋式、深埋式的因素：

建筑物的使用要求，环境条件，地质条件，防护

等级，以及施工能力等。

浅埋式结构形式：

直墙拱、矩形框架和梁板式结构。

拱顶部分按照其轴线形状又可分为（fēnwéi）：

半圆拱、割圆拱、抛物线拱等。

地下结构所受的荷载（hèzài）可分为：

静载、活载、特殊荷载（hèzài）以及地震等偶然荷载三类。

作用于顶板上的荷载包括：

顶板以上的覆土压力、水压力、顶板自重、路面活荷载以及特载。

变形缝可分为伸缩缝和沉降缝。

构造方式有三类：

嵌缝式、贴附式、埋入式。

第七章

附建式结构：

为地面建筑物的一部分，可以结合基本建设进行构筑。

优点与不足：

1.节省建设用地，这对大城市区尤为重要。

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，在地震时防空地下室可作为避震室。

4.上层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；防空地下室的造价比单建式的要低。

5.结合基本建筑同时施工，便于施工管理，采用新技术，保证工程质量，同时也便于维护。

不足：

上层建筑遭到破坏时容易造成出入口的堵塞、引起火灾等不利因素。

优先考虑建设的因素

1.低洼地带需进行大量填土的建筑；

2.需要做深基础的建筑；

3.新建的高层建筑；

4.人口密集、空地缺少的平原地区建筑。

结构的形式选择考虑的因素

1.战时防护能力的要求；

2.上面地面建筑的类型；

3.地质及水文地质条件；

4.平时与战时使用的要求；

5.建筑材料及供应情况；

6.施工条件。

地下防空是常用的结构形式

1.梁板结构

2.板柱结构（jiégòu）（无梁楼盖的形式，满足大房间（fángjiān）的要求）

3.箱型结构（jiégòu）（工事防护等级较高；土质条件差；地下水位高；采用诸如沉井法、地下连续墙等特殊的施工方法）

4.其他结构

对于防护等级不高的大量性防空地下室，荷载组合有：

1.底板核爆炸动载，常化为等效静载；

2.上部地面建筑自重的一半。

3.顶板传来的静载。

4.墙重。

由于底板自重与底压抵消，故不应计入。

防护等级更高的防空地下室底板的荷载组合有：

1.底板核爆炸动载，如果是条形基础或单独柱基，则为墙（柱）传来的核爆炸动载，亦化为等效静载。

2.顶板传来的静载。

3.墙重。

不包括上部地面建筑自重。

预制-现浇工结构的主要特点：

1.部分构件在工厂生产，能保证质量，并用机械装配施工，速度快；现浇混凝土时，用预制构件做模板，节省木材。

2.节点为整体现浇，且在钢筋连接，具有必要的刚度，保证了结构的空间稳定性。

3.装配式构件在中间支座处的连续性容易实现。

4.在构件的接头处，都是用混凝土现浇的，保证了被连接预制构件的紧密性。

第八章

沉井与沉箱结构的特点

1.躯体结构刚性大，断面大，承载力高，抗渗性强，耐久性好，内部空间可有效利用；

2.施工场地占地面积小，可靠性良好；

3.适用土质范围广（淤泥土，砂土，粘性土，砂砾等）

4.施工深度大

5.施工周围土体变形较小，因此对邻近建筑物的影响小，适合近接施工，尤其是沉箱工法对周围地层沉降造成的影响极小

6.具有良好的抗震（kàngzhèn）性能

沉井结构与基坑（jīkēnɡ）法区别：

沉井在施工过程中，井壁成了阻挡水、土压力，防止（fángzhǐ）土体坍塌的围护结构，从而省去大量的支撑和板桩工作，减少了土方开挖量。

沉井的构造：

井壁（侧壁）；刃脚；内隔墙；封底和顶盖板，底梁和框架。

沉井横断面的宽度在曲线段中按车速和曲率半径适当加宽。

高度由车道的净空要求确定。

井壁的选型：

1.土质松软、摩擦力不大，下沉深度不深时，井壁采用直墙型。

2.土质松软，下沉深度较深时，外侧直线，内侧阶梯型。

3.土层密实，下沉很大时，减小摩擦而不过分加大自重，采用阶梯型井壁。

内隔墙的主要作用：

1.增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径。

2.把整个沉井孔（取土井），使挖土和下沉可以较均衡地进行。

3.分隔成多个施工井也便于沉井偏斜时的纠偏。

底梁和框架：

防止“突沉”和“超沉”。

第九章

地下连续墙优点：

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，既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少于60cm，钢筋保护层又较大，故耐久性好，抗渗性能亦较好；

4.可实行逆作法施工，有利于施工安全，并加快施工进度，降低造价。

5.适用于多种地质情况。

地下连续墙缺点：

1.弃土及废泥浆的处理问题。

除增加工程费用外，如处理不当，还会造成新的环境污染；

2.地质条件和施工的适应性问题。

地下连续墙可适用于各种地层，但最适应的还是软塑、可塑的粘性土层。

当地层条件复杂时，还会增加施工难度（nádù）和影响工程造价；

3.槽壁坍塌（tāntā）问题（wèntí）。

原因：

地下水位急剧上升，护壁泥浆液面急剧下降，有软弱疏松或砂性夹层，以及泥浆的性质不当或者已经变质；施工管理。

4.现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙。

5、地下连续墙如单纯用作施工期间的临时挡土结构，不如采用钢板桩等一类可拔出重复使用的围护结构经济。

地下连续墙适用条件：

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，对周围地面沉降，建筑物的沉降要求需严格限制时；

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。

地下连续墙挡土墙设计

地下连续墙的设计一般包括：

槽壁稳定及槽幅设计、槽段划分、导墙设计、连续墙内力计算及配筋设计，连续接头设计等内容。

地下连续墙设计计算的主要内容包括：

1．确定荷载，包括土压力、水压力等。

2．确定地下连续墙的入土深度。

3．槽壁稳定，验算根据已选定的地下连续墙入土深度，假定槽段长度，即可进行槽壁稳定的验算。

4．地下连续墙静力计算

5．配筋计算，构件强度验算，裂缝开展验算，垂直接头计算

支护内力随开挖过程而变化的计算方法的基本点：

1.考虑支撑的弹性变位，用弹簧表示支撑。

2.主动侧的土压力可用实测资料，并假设为坐标的二次函数。

3.入土部分为已达到朗金被动土压力的塑性区及土抗力与墙体变位成正比的弹性区。

4.墙体作为有限长，前端支承可以是自由、铰接、固定。

第十章

圆型隧道断面（duànmiàn）的优点（考过）

1.可等同地承受各方向外部压力。

饱和含水（hánshuǐ）软土地层中顶压、侧压较为接

近，更显示（xiǎnshì）出圆形隧道断面的优越性；

2.施工中易于盾构推进；

3.便于管片的制作、拼装；

4.盾构即使发生转动，对断面的利用也毫无妨碍。

􀂇用于圆形隧道的拼装式管片衬砌一般由若干块组成，分块的数量由隧道直

径、受力要求、运输和拼装能力等因素确定。

管片类型分为标准块、邻接块和封顶块三类。

（填空）

管片宽度一般为300mm～2000mm，厚度为隧道外径的5%～6%，块与块、环与环之间用螺栓连接，厚度一般为350mm

按结构型式分类

根据不同的使用要求分成箱形管片、平板形管片等几种结构型式

平板形管片在特定条件下可不设螺栓，称为砌块，砌块四侧设有不同几何形状的接缝槽口，以便砌块间和环间相互衔接起来。

按形成方式分类

分为装配式衬砌和挤压混凝土衬砌

装配式衬砌的特点在于：

1.安装后能立即承受荷载；

2.管片生产工厂化，质量易于保证，管片安装机械化，方便快捷；

3.其接缝处防水需要采取特别有效的措施。

挤压混凝土衬砌施工方法特点：

1.自动化程度高，施工速度快；

2.整体式衬砌结构可以达到理想的受力、防水要求，建成的隧道有满意的使用效果；

3.采用钢纤维混凝土能提高薄形衬砌的抗裂性能；

4.在渗透性较大的砂砾层中要达到防水要求尚有困难。

按构造型式分类

可分为（fēnwéi）单层及双层衬砌两种型式

衬砌本身（běnshēn）的抗渗能力要求

（1）合理提出衬砌本身（běnshēn）的抗渗指标。

（2）经过抗渗试验的混凝土的合适配合比，严格控制水灰比，一般不大于0.4，另加塑化剂以增加混凝土的和易性。

（3）衬砌构件的最小混凝土厚度和钢筋保护层。

（4）管片生产工艺：

振捣方式和养护条件的选择。

（5）严格的产品质量检验制度。

（6）减少管片在堆放、运输和拼装过程中的损坏率。

接缝防水的基本技术要求

（1）保持永久的弹性状态和具有足够的承压能力，使之适应隧道长期处于“蠕

动”状态而产生的接缝张开和错动。

（2）具有令人满意的弹性期龄和工作效能。

（3）与混凝土构件具有一定的粘结力。

（4）能适应地下水的侵蚀。

思考题：

盾构法隧道结构计算模式有那几种？

各有何优劣？

如何考虑接头的影响？

盾构法隧道衬砌结构的防水、抗渗都可以采取那些措施。

第十一章

沉管隧道结构型式主要有两种基本类型：

一种是钢壳管段隧道；一种是混凝土管段隧道。

沉管法优点

（1）隧道可紧贴河床最低点设置，隧道较短；

（2）隧道主体结构在干坞中工厂化预制，因而可保持良好的制作质量和水密性；

（3）对地基的适应性强；

（4）接头数量少，只有管节之间的连接接头，由于采用了

两道防水屏障，隧道的防水性能好

缺点

（1）需要一个占用较大场地的干坞；

（2）基槽开挖数量（shùliàng）较大且需进行清淤,对航运及市区（shìqū）环境影响较大；

（3）管节浮运、沉放作业需考虑水文、气象条件等的影响（yǐngxiǎng），有时需短期局部封航。

水底沉管隧道特点

1．隧道的施工质量容易做好

2．建筑单价和工程总价均较低。

3．隧位现场的施工期短。

4．操作条件好。

施工较安全。

5．对地质条件的适应性强，能在流砂层中施工。

6．适用水深范围几乎是无限制的。

7．断面形状选择的自由度较大，断面空间的利用率较高。

8．水流较急时，沉设困难，须用作业台施工。

9．施工时须与航道部分密切配合，采取措施（如暂时的航道迁移等）以保证航道畅通。

变形缝的构造要满足三个主要要求：

（1）能适应一定幅度的线变形与角变形；

（2）施工阶段能传递弯矩，使用阶段能传递剪力；

（3）变形前后均能防水。

软弱土层中的沉管基础，解决办法：

（1）以砂置换软弱土层；

（2）打砂桩并加荷预压；

（3）减轻沉管重量；

（4）采用桩基

第12章

基坑围护结构的分类：

桩（墙）式维护体系、重力式维护体系

桩（墙）式维护体系一般由围护墙结构、支撑（或锚杆）结构以及防水帷幕。

按围护墙材料分为：

钢筋混凝土地下连续墙、柱列式钻孔灌注桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩

据支撑方式：

内支撑体系和土层锚杆体系

基坑围护结构设计的特点

1.外力的不确定性

2.变形（biànxíng）的不确定性（变形控制（kòngzhì）是支护结构设计的关键）

变形的原因：

围护墙体的刚度、支撑（或锚杆）体系的布置（bùzhì）、构件的截面特性、地基土的性质、地下水的变化、潜蚀和管涌、施工质量现场管理水平

3.土性的不确定性

4.一些偶然变化的不确定性

围护结构稳定性验算包括：

（1）基坑边坡总体稳定性验算

（2）围护墙体抗倾覆稳定验算

（3）围护墙底面抗滑移验算

（4）基坑围护墙前抗隆起稳定验算

（5）抗竖向渗流验算

（6）基坑周围地面沉降及其影响范围的估计

基坑工程的计算模型包括:

结构模型、水土压力模型、稳定性分析模型等。

基坑失稳表现形式：

（重点）

1.整体失稳破坏

2.承载力不足导致破坏

3.基地滑动破坏

4.基地侵蚀、管涌

5.渗流

6.支挡结构破坏

7.被动土压力丧失

8.内容总结

9.

10.

（1）地下建筑机构复习

11.第一章

12.衬砌结构的作用：

承重和围护

13.

（2）防空地下室的造价比单建式的要低

14.（3）优先考虑建设的因素

15.低洼地带需进行大量填土的建筑

16.（4）结构的形式选择考虑的因素

17.战时防护能力的要求

18.（5）在构件的接头处，都是用混凝土现浇的，保证了被连接预制构件的紧密性

19.（6）地下连续墙可适用于各种地层，但最适应的还是软塑、可塑的粘性土层

20.（7）主动侧的土压力可用实测资料，并假设为坐标的二次函数

21.（8）2.整体式衬砌结构可以达到理想的受力、防水要求，建成的隧道有满意的使用效果

22.（9）7．断面形状选择的自由度较大，断面空间的利用率较高

23.