地下建筑结构.docx

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地下建筑结构

地下建筑是修建在地层中的建筑物。

两大类：

土层中和岩层中的；

衬砌结构主要是起承重和围护作用，足够的刚度，耐腐蚀性，稳定性

土层地下建筑结构型式：

（一）浅埋式结构

（二）附建式结构（三）沉井结构（四）地下连续墙结构（五）盾构结构（六）沉管结构（七）桥梁基础结构（八）其它结构：

岩石结构型式直墙拱形、圆形、曲墙拱形等。

还有一些其它类型的结构，如喷锚结构、穹顶结构、复合结构等。

拱形结构优点：

（1）主要承受垂直荷载，弯矩小。

（2）拱主要是承压结构。

适用于抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。

（3）内轮廓比较平滑，满足使用要求，且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少。

按使用功能分类：

（1）地下交通工程：

（2）地下市政管道：

（3）地下工业建筑：

（4）地下民用建筑（5）地下军事：

（6）地下仓储：

（7）地下文娱文化设施：

（8）地下体育设施

衬砌施工方法分类：

1）模筑式衬砌2）离壁式衬砌3）装配式衬砌4）喷锚支护衬砌

地下建筑结构的特点荷载的不确定性计算方法的不成熟

初步设计的内容

（一）工程等级和要求，荷载标准的确定；

（二）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）选定结构型式和布置；（六）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等尺寸；（七）绘制初步设计结构图；（八）估算工程材料数量及财务概算

技术设计要内容是：

（一）计算荷载：

（二）计算简图：

（三）内力分析：

（四）内力组合：

（五）配筋设计（六）绘制结构施工详图（七）材料、工程数量和工程财务预算

荷载，分为以下三类，永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

弹性抗力是地下结构所特有的被动荷载

支护结构理论古典岩土压力理论阶段散体压力理论阶段（荷载——结构法）共同作用理论阶段泰沙基普氏认为当地下工程埋藏深度较大时，支护上的压力只是围岩坍落拱内松动岩体的重量，坍落拱的高度与地下工程的跨度及围岩的性质有关。

太沙基认为坍落拱为矩形，而普罗托季亚科诺夫认为是抛物线形。

通过假定抗力的形式考虑围岩与结构的相互作用

现场实测理论计算工程类比法

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

地基反力与地基沉降的关系：

局部弹性地基模型半无限体弹性地基模型

基本假设：

局部弹性地基模型;地基的沉陷或隆起与梁的挠度处处相等;地基反力处处与接触面相垂直;符合平截面假设

有限长梁无限长梁半无限长梁刚性梁

结构形式五大类：

（1）拱形结构

（2）圆形和矩形管状结构（3）框架结构（4）薄壳结构（5）异形结构

荷载——结构法认为地层对结构的作用只是产生作用在地下结构上的荷载（包括主动的地层压力和被动的地层抗力）以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法；三种模式：

1主动荷载模式⑵主动荷载加被动荷载模式⑶实际荷载模式

衬砌结构计算的内容：

1工程类比法拟定衬砌断面的几何尺寸，确定荷载；2力学计算，求出衬砌截面的内力（弯矩和轴力）；3对截面进行配筋设计，检验衬砌截面的承载安全系数K值。

地层——结构法认为衬砌与地层一起构成受力变形的整体，并可按连续介质力学原理来计算衬砌和周边地层的计算方法。

地下结构是否安全可靠，首先取决于周围地层的稳定状态。

计算衬砌结构的内力，而且计算洞室周围地层的应力。

主要包括：

地层的合理化模拟、结构模拟、施工过程模拟（

（1）时空效应

（2）初始地应力的计算（3）施工过程的有限元模拟（4）注浆模拟）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。

设计模型：

经验设计模型，现场量测和实验室试验为主的实用设计方法，如以洞周位移量测值为根据的收敛—限制模型，作用—反作用模型，荷载——结构模型，地层——结构模型，连续介质模型。

新奥法（简称NATM）原则是尽量利用地下工程周围围岩的自承载能力。

具体做法是先用柔性支护（通常为喷锚，称为—次支护）控制围岩的变形及应力重分布，使之达到新的平衡，然后再进行永久性支护（通常为整体模筑钢筋混凝土衬砌）。

复合支护是以新奥法为基础进行设计和施工的一种新型支护结构，该衬砌是采用锚喷支护做初期支护，采用模筑混凝土做二次衬砌的一种组合衬砌（二层间有或无防水层）结构。

复合衬砌支护的基本原理在于：

1）充分利用或发挥围岩的自承能力；2）增强围岩的强度，均衡围岩应力的分布，允许围岩有一定程度的变形，以减小对支护的围岩压力；3）利用现场的监测值进行反馈施工。

复合支护的构造常由初期支护和二次支护组成，防水要求较高时须在初期支护和两次支护间增设防水层。

初期支护常为喷射混凝土支护，必要时增设锚杆加固围岩，成为锚喷支护。

石质条件较差时，可在喷层中增设网筋或型钢拱架，也可采用钢纤维喷射混凝土支护围岩。

施工时常先施作薄层喷射混凝土封闭围岩，然后施作锚杆、挂网和分次逐步加厚喷层至设计厚度值。

穿越石质条件极差的断层破碎带时，常需借助设置超前锚杆和注浆工艺预先加固地层。

对大断面地下洞室，埋深较大、石质条件中等、成洞条件较差时还常施作预应力锚索改善围岩的受力变形状态，帮助围岩保持稳定。

二次支护常为整体式现浇混凝土衬砌，或为喷射混凝土衬砌，必要时均借助设置钢筋增强截面。

复合支护的设计方法

（1）设计荷载的取值①I、II类围岩采用荷载结构法计算，其设计荷载可按地层压力的计算方法确定②V、VI类围岩采用地层结构法计算，二次衬砌不受力，③III、IV类围岩采用地层结构法计算建议对Ⅲ类围岩为地层：

二次衬砌=3：

7，对Ⅳ类围岩为7：

3。

（2）复合支护结构截面设计①抗剪能力验算可采用Druker-Prager准则或莫尔－库伦准则作验算②抗压能力验算③抗拉能力验算④洞周径向张应变验算（3）截面强度校核采用荷载结构模型，对最不利断面进行强度校核；采用地层结构模型不仅应包括对衬砌截面的校核，而且应包括对洞周围岩稳定性的校核。

地下结构的优化设计一、形状优化二、施工优化三、结构成本优化

动态施工反馈设计：

施工前预设计和反馈设计

不确定因素：

地层介质特性参数的不确定性岩土体分类的不确定性分析模型的不确定性载荷与抗力的不确定性地下结构施工中的不确定因素自然条件的不确定性

结构的功能要求1.安全性2.适用性3.耐久性结构或结构构件的荷载效应和抗力Z=R-S，有效状态和失效状态两类。

其分界，称为极限状态。

承载能力极限，正常使用极限。

可靠度分析划分四个层次：

（一）“半经验半概率法”《建筑规范》（《岩土规范》

（二）“近似概率设计法”，中心点法、验算点法中心安全系数法和分项系数法（三）“全概率法”蒙特卡罗法模拟法、多重降维解法。

（四）“广义可靠性分析”常用：

中心点法验算点法JC法结构体系的可靠度分析蒙特卡罗法

矩形闭合框架具有空间利用率高，挖掘断面经济，且易于施工计算荷载荷载列表

（一）顶板上覆土压力、水压力、顶板自重、路面活荷载以及特载。

（二）底板上的荷载（三）侧墙上的荷载土层侧向压力侧向水压力砂土1.0，粘土0.7。

计算简图平面应变问题一米长截条

（二）截面选择

根据以往的经验或近似计算方法假定各个杆件的截面尺寸，计算后验算（三）计算方法力矩分配法弹性地基上的框架进行计算，文克尔地基弹性半无限平面。

抗浮验算施工期抗浮分阶段计算，考虑底板自重等，不计设备、覆土、上部结构自重。

措施降水、导滤层、外挑、覆土、抗拔桩等

变形缝的构造方式主要分三类:

嵌缝式、贴附式、埋入式。

附建式地下结构构的特点：

节省设用地和投资；平战结合，人员和设备迅速转入地；增强上层建筑的抗地震能力；上层建筑对战时武器的防护作用；防空地下室的造价比单建式式防空地下室要低；结合基本建设同时施工，便于施工管理，使用过程中的维护。

上层建筑遭到破坏时容易造成出入口的堵塞、引起火灾等次生灾害。

附建式地下结构选型依据：

上部地面建筑的类型；战时防护能力的要求；地质及水文地质条件；战时与平时使用的要求；建筑材料的供应情况；施工条件。

附建式地下结构的构造：

（一）建筑材料的最低强度度等级

（二）结构的最小厚度（三）最小保护层（四）变形缝的设置（五）圈梁的设置（六）构件相接处的的锚固

顶板荷载：

核爆炸冲击波动载；顶板自重；顶板以上的静荷载，不包括人重、建筑碎块重量，用单双向板。

侧墙荷载：

战时荷载转变为等效静载，

大量性地下室底板的荷载组合

（1）底板核爆炸动载，常化为等效效静载；

（2）上部建筑自重的一半（3）顶板传来的静载，包括顶板板自重、覆土重、战时不拆迁的固定设备。

（4）墙重。

底板自重不应计入。

沉井的类型：

1隧道连续沉井长度高度刚度2平战结合用的人防工事沉井

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。

井壁厚度主要决定于沉井大小、下沉深度以及土壤的力学性质。

纵断面形状有上下等厚的直墙形、阶梯形。

内隔墙作用：

增加沉井刚度并减小井壁跨径。

同时又把整个沉井分区（取土井），使挖土和下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏。

底梁的设置还可防止沉井“突沉”和“超沉”，便于纠偏和分格封底

沉井结构设计的主要环节：

（一）沉井建筑平面布置；

（二）沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。

1．工程类比，初定几个主要尺寸，如平面尺寸、高度、井孔尺寸及井壁厚度等，并估算下沉系数，以控制沉速；2．估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。

（三）施工阶段强度计算1．井壁板的内力计算；2．刃脚的挠曲计算；3．底横梁、顶横梁的内力计算，4．其它。

（四）使用阶段的强度计算（包括承受动裁）1．按封闭框架或圆池结构来计算井壁并配筋；2．顶板及底板的内力计算及配筋。

沉井抽承垫木计算两点“定位垫木”三支点；抽承垫木的顺序多数是：

先抽四角，再抽跨中，并不断扩大抽拆范围，最后抽除定位垫木。

水下封底混凝土的厚度，应根据抗浮和强度两个条件确定

压气沉箱结构主要采用圆形、长方形等截面形式。

一般由侧壁、隔墙、顶板、刃脚、吊桁、工作室顶板、内部充填混凝土、胸墙和止水壁等构成。

地下连续墙优点1.可减少对环境的影响。

振动少，噪声低；对沉降及变位较易控制；

2墙体刚度大、整体性好，结构和地基变形都较小，可用于超深围护结构，主体结构；

3地为整体连续结构，，钢筋保护层较大，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。

2.地质条件和施工的适应性问题。

地层条件复杂时，还会增加施工难度和影响工程造价；3.槽壁坍塌问题。

4、墙面通常较粗糙，5、不可重复使用，不经济。

（三）地下连续墙适用条件经济合理，因地制宜时，才可采用。

1.基坑深度大于10m；2.软土地基或砂土地基；3.对周围地面沉降，建筑物的沉降要求需严格限制时，宜用地下连续墙；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，宜用地下连续墙；5.采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。

地下连续墙的设计内容：

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。

计算内容：

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

槽幅设计的内容包括槽壁长度的确定及槽段划分，稳定判别：

梅耶霍夫经验公式法非粘性土的经验公式，

连续墙深度的确定连由入土深度决定。

入土比由基坑围护结构的稳定性验算方法确定，一般取为0.7~1.0；可先由以下两种古典的稳定判别方法直接计算得到一个初值,然后通过稳定性验算最终确定合理的入土比。

结构计算

（一）弹性法

（2）同济大学曾将上法局部修改。

基本假定是：

1）墙体作无限长的弹性体2）已知水、土压力，并假定为三角形分布；3）开挖面以下作用在墙体上的土抗力，假定与墙体的变位成正比例；4）横撑（楼扳）设置后，即把横撑支点作为不动支点；5）下道横撑设置以后，认为上道横撑的轴向压力值保持不变，其上部的墙体也保持以前的变位。

（三）共同变形理论简介（四）有限单元法

接头：

施工接头和结构接头。

施工接头应满足受力和防渗的要求，并要求施工简便、质量可靠，直接连接构成接头，接头管，接头箱，隔板，预制构件。

结构接头：

直连接成通过焊接钢筋接驳器连接接头，植筋法接头

导墙：

指地下墙开槽施工前，沿墙轴线方向全长周边设置的导向槽。

深度以墙脚进入原状土不小于300mm为宜，顶面高出地面100~200mm，防止周围的散水流入槽段内。

宽度要求大于地下墙的设计宽度50mm。

盾构隧道横断面一般有圆形、矩形、半圆型、马蹄形、椭圆形等多种型式，最常用的为圆型与矩型。

内部使用限界：

车辆限界》建筑限界

圆型隧道断面的优点可等同地承受各方向外部压力。

饱和含水软土地层更显示出圆形隧道断面的优越性；施工中易于盾构推进；便于管片的制作、拼装；盾构即使发生转动，对断面的利用也毫无妨碍。

衬砌的分类：

材料形式：

钢筋混凝土管片1）箱形管片2）平板形管片2．铸铁管片3．钢管片4．复合管片按结构型式分类：

箱形管片、平板形管片（砌块）；按形成方式分类：

装配式衬砌和挤压混凝土衬砌。

按构造型式分类：

单层及双层衬砌。

双层衬砌问题：

出土量；施工期限长，建设成本的增加。

解决单层衬砌的防水、使用效果，取代双层。

荷载—结构法：

三要素（荷载模式，结构模型，结构与地层共同作用）1：

浅埋与深埋、水土合算和分算2:

饱和含水地层中，匀质（等刚度）圆环计算方法。

3全周模式和局部模式

荷载的确定

（一）基本使用阶段（环宽按1m考虑）深埋地层竖向土压：

泰沙基公式以及苏联的普罗托季雅柯诺夫公式。

侧向主动士压大都按朗金公式计算。

含水砂土层采用水土分算原则，含水粘土层中则采用水土合算原则。

侧压系数0.3～0.8之间。

（二）施工阶段1．管片拼装：

2．盾构推进：

3．衬砌背后压注：

4．衬砌环刚出盾尾。

还常采用一个笼统的附加安全系数，以保证衬砌结构的一定安全度。

（三）特殊荷载阶段可合理选择结构的附加安全系数和适当提高建筑材料的物理力学性能指标。

荷载—结构法模型：

自由变形均质模型，日本修正的惯用法:

等效刚度模型，侧向弹性抗力均质模型，多铰圆环结构模型，直（曲）梁—接头连续模型（梁—弹簧模型）

衬砌断面设计：

抗裂及裂缝限制的计算。

衬砌断面强度计算。

衬砌圆环的直径变形计算。

纵向接缝计算。

环缝的近似计算

衬砌本身的抗渗能力要求：

抗渗指标。

合适配合比，最小混凝土厚度和钢筋保护层，管片生产工艺，质量检验制度，管片在堆放、运输和拼装过程中的损坏率。

沉管隧道的特点：

1．隧道的施工质量容易控制。

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。

5．对地质条件的适应性强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．施工时须与航道部门密切配合，

沉管隧道内容主要有：

总体几何设计；结构设计；通风设计；照明设计；内装设计；给排水设计；供电设计；运行管理设施设计等。

沉管结构的荷载：

结构自重；水压力；土压力；浮力；施工荷载；预应力；波浪和水流压力；沉降摩擦力；车辆活载；沉船荷载；地基反力；混凝土收缩影响；变温影响；不均匀沉陷影响；地震荷载等。

荷载组合，一般考虑以下三种：

A基本荷载；B基本荷载+附加荷载；C基本荷载+偶然荷载。

沉管结构的浮力设计：

干舷；抗浮安全系数；沉管结构的外轮廓尺寸

变形缝的构造三个主要要求：

（1）能适应一定幅度的线变形与角变形；

（2）施工阶段能传递湾矩，使用阶段能传递剪力；（3）变形前后均能防水。

基础处理1垫平先铺法和后填法2以砂置换软弱土层；打砂桩并加荷预压；减轻沉管重量；采用桩基。

水下混凝土传力法；砂浆囊袋传力法；活动桩顶法

接头要求：

水密性；抵抗各种荷载作用和变形的能力；各构件功能明确，造价适度；施工性好常用接头有GINA止水带、OMEGA止水带以及水平剪切键、竖直剪切键、波形连接件、端钢壳及相应的连接件，其中GINA带和OMEGA带起防水作用，

渗漏水的原因：

单层直中墙的结构，二次衬砌在中墙顶处施工缝更加明显；隧道中墙顶内容易出现蜂窝在中墙顶处防水板不能起到其应有的作用；中墙顶成V字型，所以中墙顶处容易汇集地下基岩裂隙水

整体式中墙连拱隧道缺点：

一、空洞回填不及时及不密实，影响施工安全和进度以及营运安全；二、中墙凹部排防水系统施工难度大，质量难以控制，造成隧道中墙渗漏水，影响结构耐久性和营运安全。

三、行车单洞两侧不对称，结构不美观。

三层中墙的连拱隧道优点：

防排水设计更加完善；降低了对中间墙的施工精度和施工平整度的要求；中墙顶回填密实度更易保证；解决了隧道在建设过程中由于中墙位移所引起的结构开裂等病害问

缺点：

三层中墙的总厚度一般要大于单层直中墙的结构型式；抗弯刚度小，承载力若

连拱隧道一般规定：

连拱隧道施工都应遵循左、右主洞前后错开开挖。

对V级围岩，施工过程中应做到“管注浆超前、弱爆破，短进尺，少扰动，早喷锚，勤量测，早成环、二次衬砌紧跟”，III级围岩段应采用“短进尺，弱爆破，少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭，早成环、快衬砌”等技术措施。

开挖方法：

1、三导洞施工法2、中导洞施工法3、单洞施工法4、双洞全断面平行施工法

《地下建筑结构》属专业限定选修课，是从事地下建筑工程设计与施工的专业课程。

通过本课程的学习，使学生掌握或了解地下建筑结构设计的基本原理和设计计算方法，能够根据地下结构所处的不同介质环境、使用功能和施工方法设计出安全、经济和合理的结构。

课程基本要求

　　通过学习，学生在掌握地下建筑结构理论和应用知识方面应该达到如下要求：

（其中基础理论部分为必须达到；工程应用部分因工程类型繁多，可根据实际需要按课内学时分配表选用）

<地下建筑结构》为地下结构自创立的几十年来的主干课程，具有标志性的教材是1979年同济大学和其他全国兄弟院校合编的《岩石地下建筑结构》和《土层地下建筑结构》，该教材一直延续使用至今，目前由朱合华教授主编和张子新教授副主编的《地下建筑结构》新教材今年面世。

随着经济的飞速发展，土木工程迎来了难得的发展机遇。

其中地下空间的开发也进入了一个新的高潮。

例如公路隧道工程、地铁建设、高楼基础、大型桥梁基础等。

这些把地下工程的发展推向了一个更高、更新的舞台。

作为支撑地下工程设计和施工主干课程的《地下建筑结构》的课程建设明显不能适应本学科发展的需要，已制约了地下结构学科方向的纵深发展。

《地下建筑结构》课程是国家级重点学科本科教育的主干课程，长期以来，一直是使用早期教材，其中相当一部分教材内容陈旧，亟待更新，不能满足现在地下工程的发展需求，且与国外著名大学教材差距较大。

随着中国加入世贸组织，中国的建筑业与外界的交流日趋增多，并逐步与国际接轨。

现在跨国公司在华尤其是上海投资不断增加，对于国际型人才的需求也不断增加，客观上推动了中国高校的教育改革。

作为国家级重点学科的《地下建筑结构》课程率先进行了创新教学实践，以确保国家级重点学科的领先地位，目前该课程的优质课程正在建设中。

作为中国地下工程学科的领头羊，目前在该课程的建设上已落后于兄弟院校，我们有责任、有必要迎头赶上，重塑形象。

做好该课程的建设既可满足目前本科教学的急需，又可满足其他兄弟院校和工程单位的需求。

在优质课程的基础上，力争创新建成精品课程，作为地下结构方向的名牌课程

该课程的历史沿革经历了岩石地下建筑结构和土层地下建筑结构的授课多年平行进行的状况，进入21世纪后土木工程专业改革，将两门课合并为一门“地下建筑结构”，近年地下建筑结构由于地下空间开发的发展，也提出了许多新的课题。

因此，地下建筑结构精品课程的建设正逢大好时机，课《程建设将采用多媒体等综合手段，首先发挥“多”媒体的特长，利用文字、图形、图象、视频、动画、音乐和语音等多种信息充分刺激学生的各个感觉器官，使教学内容真实化、趣味化和多样化，有利于加深学生对内容的理解与掌握，充分调动学生的学习兴趣，达到最佳的学习效果。

其次，教师与学生的关系发生变化，教师不再是知识的灌输者而成为学生学习的指导者和学习成果的评估者，将有更多的精力致力于教学方法和教学软件的研究与开发，而学生则可自控学习，成为学习的主导者，学习效果将更好。

可见在地下工程设计、施工的教学中，多媒体与网络的结合，必将使传统的教学方式得到全新的发展，也必将使《地下建筑结构》这一骨干课程成为真正的精品课程。

一、绪论

1、地下建筑结构:

埋置于地层内部的结构。

2、地下建筑结构的作用：

1）承重：

承受岩土压力、结构自重以及其他荷载的作用。

2）围护：

防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。

3、地下建筑结构的设计原则：

安全适用、技术先进、经济合理。

4、地下建筑结构的设计两阶段：

初步设计、技术设计（包括施工图）。

5、初步设计：

在满足使用要求下，解决设计方案技术上的可行性与经济上的合理性，并提出投资、材料、施工等指标。

6、技术设计：

解决结构的承载力、刚度和稳定、抗裂性等问题，并提供施工时结构各部件的具体细节尺寸及连接大样。

7、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。

8、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。

1.地下建筑结构：

在地下开挖出的空间中修建的建筑物。

2.衬砌：

与土层接触的永久性支护结构，起承重、维护作用。

3.地下建筑结构的初步设计内容：

（1）工程等级和要求，以及静、动载标准的确定；

（2）确定埋置深度与施工方法；（3）初步设计荷载值；

（4）选择建筑材料；（5）选定结构形式和布置；（6）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度主要尺寸；

（7）绘制初步设计结构图；（8）估算工程材料数量及财务概算。

技术设计内容：

（1）计算荷载：

求出作用在结构上的各种荷载值；

（2）计算简图：

拟定出恰当的计算图式；（3）内力分析：

得出控制截面的内力；（4）内力组合：

求出各控制截面的最大设计内力值；（5）配筋设计：

得出受力钢筋，确定分布钢筋与架立钢筋；（6）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；（7）材料，工程数量和工程财务预算。

2、衬砌结构的荷载

1、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。

2、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

3、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。

5、局部变形理论：

弹性地基某点上施加的外力只会引起该点的沉陷，E.Winkler假设:

σ=kδ

式中：

σ—岩土体的弹性抗力强度，kPa；

k—岩土体的弹性抗力系数，kN/m3；

δ—岩土体计算点的位移值，m。

6、共同变形理论：

弹性地基上的一点外力，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。

7、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。

第2章地下结构的荷载

1.主动土压力：

当挡土结构在土压力作用下