地下建筑结构及设计_1PPT课件
63页1、第3章 地下建筑结构及设计3.1 地下建筑结构 3.1.1 地下建筑结构与类别 3.1.2 地下建筑结构的发展现状 3.1.3 地下建筑结构特点 3.1.4 地下建筑结构选型 3.2 地下建筑结构设计计算 3.2.1 地下建筑结构设计理论 3.2.2 地下建筑结构设计计算模型 3.2.3 地下建筑结构设计模型利弊分析 对地下工程的需求回顾: 二十一世纪是地下空间的世纪。开拓生存空间抑制城市病(人口拥挤、交通阻塞、环境污染、能源紧缺)n2010年前,我国地下空间将会广泛发展;n20202030年,地下空间将高水平发展(1)地下空间将成为城市的第二空间(2)地下空间造价新说:城市土地昂贵,地下开发造价相对会有所降低;(3)把飞机开到地下去:解决城市交通的出路就是高效率的地下交通。可造无两翼的飞机,以超过600的速度飞行,不需要驾驶员,由中心遥控,类似于磁悬浮列车;(4)贯通海洋的地下工程 如大连隧道、琼州隧道、台海隧道等;(5)新型城市公用市政隧道 如建设共同沟。 .第3章 地下建筑结构及设计n3.1 地下建筑结构n3.1.1 地下建筑结构与类别n 1、地下建筑结构基本定义n 保留上部地层
2、(岩体或土层)的前提下,在开挖出的地下空间内修建能够提供某种用途的建筑结构物,统称为地下建筑结构,一般是由人工建筑(构筑)结构、地下支护结构与天然周边围岩共同组成地下建筑结构体系。n地下建筑是修建在地层介质中的n建筑物。分为两大类: 岩石(硬土)地下建筑 土层(软土)地下建筑 水中地下建筑,有否?n 序 号 组 成 部 分各 部 分 名 称1人工建筑或构筑包括梁、板、柱、墙等。2地下支护结构围岩超前支护初期支护围岩超前支护注浆导管、管棚等。初期支护喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆、预应力锚索、钢格栅或型钢支撑等。永久性支护衬砌、钢筋混凝土衬砌、永久性结构等。3 天然岩土体岩层、土层表3-1 地下建筑结构体系基本构成表n 2、地下建筑结构的作用地下建筑结构主要作用是承受自重和各种可能出现的荷载、维护工程稳定,防止围岩进一步松动塌落、保持洞室断面净空要求,并确保地下工程使用的安全性和耐久性。因此要求地下建筑结构必须有一定的强度、刚度、抗渗、抗侵蚀、防风化、防水防潮,能防冒顶塌方、长期安全使用。n永久性支护结构即衬砌结构n衬砌结构作用:n 1)承重:即承受岩土体压力、结构自重以及其它荷载的
3、作用;n 2)围护,即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。n地下建筑与地面建筑结构的区别n (1)地下结构与周围岩土体的共同作用n 岩土体不仅是荷载,也是“结构”、约束变形 (2)地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。 (3)计算理论、设计和施工方法 “入地”的难度不亚于“上天”n2、地下建筑结构分类n 表3-2 地下建筑结构按相对地表位置分类分类标准地下建筑结构分类备 注 说 明 地下建筑结构相对地表位置 水平地下建筑结构 地下主体结构与地面基本平行,如平硐、隧道。 倾斜地下建筑结构地下主体结构与地面线斜交,如斜井。 竖直地下建筑结构地下主体结构与地面垂直,如竖井。 表3-3 地下建筑结构按设计断面形式分类分类标准地下建筑结构分类备 注 说 明按结构设计断面形式不同 拱形地下建筑结构喷锚衬 砌、半衬砌、厚拱薄墙衬砌、直墙与曲墙拱形衬砌等。在地下工程中广泛应用,如隧道、地下厂房、仓库等。圆形、矩形或管状地下结构软土中的地下铁道、穿越江河湖海底部的越江、跨海隧道。一般作成装配式的管片或管节,施工时利用盾构、顶管或沉管法形成。框架地下建筑结构软土浅埋明挖施工的地铁车站、厂房、地下医院等采
4、用框架地下建筑结构。薄壳地下建筑结构地下油库、顶盖采用穹顶薄壳结构。异形地下建筑结构非圆形、非矩形。如双圆形衬砌结构、三圆形衬砌结构、椭圆形衬砌结构等。表3-4 地下建筑结构综合地质、使用和施工因素分类分类标准地下建筑结构分类备 注 说 明 综合地质使用和施工三方面因素土层地下建筑结构附建式地下结构房屋建筑下面的地下室等。一般有承重外墙、内墙、板或梁板式平底结构。浅埋式地下结构平面呈方形或长方形,当顶板为平顶时,采用梁板式结构;也有采用直墙拱形结构;大中型结构则设计为 矩形框架结构;如地铁车站、地铁通道、地下工厂、地下医院和地下指挥所等。沉井与沉箱地下建筑结构不同断面形状(如圆形、矩形、多边形等)的井筒或箱体,按边排土边下沉的方式使沉入地下,即沉井或沉箱。是深基础施工的主要方法。沉井施工时,底部挖土,顶部出土,故施工时沉井为开口圆形或方形的井筒结构。而沉箱采用压气排水施工方法,又称为闭口沉综合地质、使用和施工三方面因素 土层地下建筑结构 盾构法地下结构盾构开挖推进,装配式圆形、半圆形衬砌;是软土层中修建隧道的主要方法连续墙 地下结构先建两条连续墙 ,在中间挖土,再修建底版、顶板和中间楼
5、层。顶管地下建筑结构靠千斤顶顶进 就位,小断面一般采用圆形结构;大而短断面一般采用矩形或多跨箱形结构。沉管法地下结构做成箱形结构,两端临时封闭,运至预定水面处,沉放至设计位置;一般用于穿过江、河、湖、海等水体的隧道结构。深基坑地下结构由地面向下开挖一个地下空间,四周采用多种形式的支挡结构。表3-4地下建筑结构综合地质、使用和施工因素分类综合地使用和施工三方面的因素 岩石地下建筑结构 整体式拱形隧道结构喷锚衬 砌、半衬砌、厚拱薄墙衬 砌、直墙拱形衬砌、曲墙拱形衬砌、落地拱等。分贴壁式和离壁式拱形结构。喷锚 支护结 构 有喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆喷射混凝土、锚杆钢筋网喷射混凝土等结构形式,作为工程的永久结构体系。适用于围岩稳定性较好的地下工程中,在围岩较差的工程中做临时 柔性支护。穹顶结构 由圆柱形侧墙 和扁球形穹顶组 成的圆形空间薄壁结构,受力性能好,但施工复杂,一般用于地下油罐、地下冷藏库等。连拱隧道 适用于洞口地形狭窄,或对两洞间距有特殊要求的中短隧道。 复合衬砌结构 由喷锚 柔性支护做和初期临时 支护,等围岩和支护结构变形稳定后,再作刚性较大的二次永久(钢筋)混凝土衬砌支
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