地下结构与设计-6浅埋式结构.pdf

1、西安理工大学/城市地下空间工程课程-地下结构与设计/2014主讲：张志强；制作：张志强1西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲6 浅埋式结构浅埋式结构主讲人：张志强主讲人：张志强2014年年9月月 2014年年11月月地下结构与设计地下结构与设计6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲浅埋式结构浅埋式结构?6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工

2、程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲6.1 概述概述6.2 矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的计算6.3 截面设计截面设计6.4 构造要求构造要求西安理工大学/城市地下空间工程课程-地下结构与设计/2014主讲：张志强；制作：张志强26 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与

3、设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲6.1 概述概述所谓浅埋式结构，是指其所谓浅埋式结构，是指其覆盖土层较薄覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件不满足压力拱成拱条件(H(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深埋式还是浅埋式的因素包括：建筑物的决定采用深埋式还是浅埋式的因素包括：建筑物的使用要求使用要求、环境条件环境条件、地质条件地质条件、防护等级防护等级以及以及施工能力等施工能力等6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空

4、间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲一般浅埋式建筑工程，常采用一般浅埋式建筑工程，常采用明挖法施工明挖法施工，比较经济；但在，比较经济；但在地面环境条件要求苛刻的地段地面环境条件要求苛刻的地段，也可采用，也可采用管幕法管幕法、箱涵顶进法箱涵顶进法等等暗挖法施工暗挖法施工浅理式结构的形式很多，大体可归纳为以下三种浅理式结构的形式很多，大体可归纳为以下三种直墙拱形结构矩形框架梁板式结构直墙拱形结构矩形框架梁板式结构6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与

5、设计2014-张志强 主讲张志强 主讲浅埋式直墙拱结构在小型浅埋式直墙拱结构在小型地下通道地下通道以及早期的以及早期的人防工程人防工程中比较普遍一般多用在跨度中比较普遍一般多用在跨度1.5-4.0 m左右的结构中墙体部分通常用左右的结构中墙体部分通常用砖或块石砌筑砖或块石砌筑，拱体部分视其跨度大小，可以采用，拱体部分视其跨度大小，可以采用砖砌拱、预制钢筋混凝土拱或现浇钢筋混凝土拱砖砌拱、预制钢筋混凝土拱砖砌拱、预制钢筋混凝土拱或现浇钢筋混凝土拱砖砌拱、预制钢筋混凝土拱多用于跨度较小的人防工程的通道部分，多用于跨度较小的人防工程的通道部分，现浇钢筋混凝土拱现浇钢筋混凝土拱则在跨度较大的工程中采用

6、则在跨度较大的工程中采用A 直墙拱形直墙拱形结构结构6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲从结构受力分析看，拱型结构主要承受从结构受力分析看，拱型结构主要承受轴向压力轴向压力，其中，其中弯矩和剪力弯矩和剪力都较小。一些砖、石和混凝土等抗压性能良好，而抗拉性能又较差的材料在拱型结构中得以充分发挥其材料的特性拱顶部分按照其轴线形状又可分为：都较小。一些砖、石和混凝土等抗压性能良好，而抗拉性能又较差的材料在拱型结构中得以充分发挥其材料的特性拱顶部分按照其轴线形状又可分

7、为：半圆拱、割圆拱、抛物线拱半圆拱、割圆拱、抛物线拱等等西安理工大学/城市地下空间工程课程-地下结构与设计/2014主讲：张志强；制作：张志强36 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲B 矩形闭合框架矩形闭合框架随着地下结构跨度、复杂性的增加，以及对结构整体性、防水方面的要求越来越高常用于随着地下结构跨度、复杂性的增加，以及对结构整体性、防水方面的要求越来越高常用于车行立交地道车行立交地道、地铁通道地铁通道、车站车站优点优点:空间利用率高空间利用率高，挖掘断面经济

8、挖掘断面经济，易于施工易于施工矩形闭合框架的顶、底板为矩形闭合框架的顶、底板为水平构件水平构件，承受的弯矩较拱形结构大，故一般做成，承受的弯矩较拱形结构大，故一般做成钢筋混凝上结构钢筋混凝上结构6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲(一一)单跨单跨矩形闭合框架当跨度较小时矩形闭合框架当跨度较小时(一般小于一般小于6 m，可采用单跨矩形闭合框架。地铁车站，可采用单跨矩形闭合框架。地铁车站(或大型人防工程或大型人防工程)的的出入口通道出入口通道6 浅埋式结构浅埋式结

9、构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲(二二)双跨双跨和和多跨多跨的矩形闭合框架当结构的跨度较大，或由于使用和工艺的要求，结构可设计成双跨的或多跨的为了的矩形闭合框架当结构的跨度较大，或由于使用和工艺的要求，结构可设计成双跨的或多跨的为了改善通风条件改善通风条件和和节约材料节约材料，中间隔墙还可开设孔洞。可以改善通风，节约材料，也可使结构轻巧、美观，中间隔墙还可开设孔洞。可以改善通风，节约材料，也可使结构轻巧、美观中间隔墙中间隔墙还可以用还可以用梁梁、柱柱代替。当隔墙上的孔洞开设较大

10、时，隔墙的作用即变成梁、柱的传力体系代替。当隔墙上的孔洞开设较大时，隔墙的作用即变成梁、柱的传力体系6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲(三)(三)多层多跨多层多跨的矩形闭合框架有些的矩形闭合框架有些地下厂房地下厂房，例如地下热电站，由于工艺要求必须做成多层多跨的结构地铁车站部分，为了达到，例如地下热电站，由于工艺要求必须做成多层多跨的结构地铁车站部分，为了达到换乘的目的换乘的目的，局部也做成双层多跨的结构，局部也做成双层多跨的结构西安理工大学/城市地下空间工

11、程课程-地下结构与设计/2014主讲：张志强；制作：张志强46 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲板式结构的应用也很普遍，例如板式结构的应用也很普遍，例如:地下医院、教室、指挥所等地下医院、教室、指挥所等在在地下水位较低地下水位较低的地区或要求防护等级较低的工程中，顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁

12、板式结构，而围墙和隔墙则为砖墙的地区或要求防护等级较低的工程中，顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构，而围墙和隔墙则为砖墙在在地下水位较高地下水位较高或防护等级要求较高的上程中，一般除内部隔墙外，均做成箱形闭合框架钢筋混凝土结构或防护等级要求较高的上程中，一般除内部隔墙外，均做成箱形闭合框架钢筋混凝土结构C 梁板式结构梁板式结构除上面所述的三种形式外，对于一些大跨度的建筑物，如地下礼堂、地下仓库等还可以采用壳体结构或折板结构除上面所述的三种形式外，对于一些大跨度的建筑物，如地下礼堂、地下仓库等还可以采用壳体结构或折板结构6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学

13、城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲6.2 矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的计算6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲结构计算的内容结构计算的内容A荷载计算荷载计算B 内力计算内力计算C 截面设计截面设计西安理工大学/城市地下空间工程课程-地下结构与设计/2014主讲：张志强；制作：张志强56 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设

14、计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲荷载计算荷载计算序号荷 载 类 型类别序号荷 载 类 型类别1土压力、水压力、结构自重恒载土压力、水压力、结构自重恒载2地面超载活载地面超载活载3特殊荷载偶然荷载特殊荷载偶然荷载4车辆爆炸荷载偶然荷载车辆爆炸荷载偶然荷载5地震荷载偶然荷载地震荷载偶然荷载6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲(一一)顶板荷载作用于顶板上的荷载，包括有顶板以上的顶板荷载作用于顶板上的荷载，包括有顶板以上的覆土压力覆土压力、

15、水压力水压力、顶板自重顶板自重、路面活荷载路面活荷载以及以及特载特载6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲因是因是浅埋结构浅埋结构，所以计算覆土压力时，只要将结构范围内顶板以上各土层包括路面材料，所以计算覆土压力时，只要将结构范围内顶板以上各土层包括路面材料)的的重量之和重量之和求出来，然后除以顶板的承压面积即可如果某层埋处于地下水中，则它的容重要采用浮容重。计算覆土压力时可用下式表示求出来，然后除以顶板的承压面积即可如果某层埋处于地下水中，则它的容重要采用浮容

16、重。计算覆土压力时可用下式表示2iiiqh kN m土a.覆土压力覆土压力6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲计算水压力时可用下式表示计算水压力时可用下式表示b.水压力水压力c.顶板自重顶板自重d.顶板所受的特载顶板所受的特载2iwwqhkN m水2qd kN mtq顶西安理工大学/城市地下空间工程课程-地下结构与设计/2014主讲：张志强；制作：张志强66 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲e.地面超载地面超载q将上面的结果总和，即得到顶板上所受的荷载将上面的结果总和，即得到顶板上所受的荷载qqqqqqt顶自水土顶6 浅埋式结构浅埋式结构西安理工大学城市地下空间工程专业课程-西安理工大学城市地下空间工程专业课程-地下结构与设计2014-地下结构与设计2014-张志强 主讲张志强 主讲(二二)底板上的荷载一般情况下，人防