地下建筑结构设计(第2版) 第1章绪论1.1地下建筑结构概念和特点地下 ...

地下建筑结构设计(第2版) 第1章绪论 1.1地下建筑结构概念和特点地下建筑结构是指在地面以下保留、回填或不回填上部地层，在地下空间内修建能够提供某种用途的建筑结构物。 1.1.1工程特点地下建筑结构设计不同于地上建筑结构设计，其设计的工程特点表现在：（1）地下空间内建筑结构替代了原来的地层，建筑结构承受了原本由地层承受的荷载。在设计和施工过程中，要最大限度发挥地层自承载能力，以便控制地下建筑结构的变形，降低工程造价。（2）在受载状态下构建地下空间结构物，地层荷载随着施工进程发生变化，因此，设计要考虑最不利的荷载工况。（3）作用在地下建筑结构上的地层荷载，应视地层介质的地质情况合理概化确定。对于土体一般可按松散连续体计算；而对岩体,首先查清岩体的结构、构造、节理、裂隙等发育情况，然后确定按连续或非连续介质处理。（4）地下水状态对地下建筑结构的设计和施工影响较大。设计前必须弄清地下水的分布和变化情况，如地下水的静水压力、动水压力、地下水的流向、地下水的水质对结构物的腐蚀影响等。（5）地下建筑结构设计要考虑结构物从开始构建到正常使用以及长期运营过程的受力工况，注意合理利用结构反力作用，节省造价。（6）在设计阶段获得的地质资料，有可能与实际施工揭露的地质情况不一样，因此，在地下建筑结构施工过程中，应根据施工的实时工况，动态修改设计。（7）地下建筑结构的围岩既是荷载的来源，在某些情况下又与结构共同构成承载体系。（8）当地下建筑结构的埋置深度足够大时，由于地层的成拱效应，结构所承受的围岩垂直压力总是小于其上覆地层的自重压力。地下结构的荷载与众多的自然和工程因素有关，它们的随机性和时空效应明显而且往往难以量化。 1.1.2设计特点地下建筑结构的设计方法与地上建筑结构的设计方法相比，其设计特点有以下几个方面：（1）基础设计 ① 深基础的沉降计算要考虑土的回弹再压缩的应力应变特性； ② 处于高水位地区的地下工程应考虑基础底板的抗浮问题； ③ 厚板基础设计，如筏型基础的板厚设计，应根据建筑荷载和建筑物上部结构状况以及地层的性能，按照上部结构与地基基础协同工作的方法确定其厚度及配筋。（2）墙板结构设计地下建筑结构的墙板设计比地上建筑结构要复杂得多，作用在地下建筑结构外墙板上的荷载（作用力）分为垂直荷载（永久荷载和各种活荷载）、水平荷载（施工阶段和使用阶段的土体、水压力以及地震作用力）、变形内力（温度应力和混凝土的收缩应力等），设计工作应根据不同的施工阶段和最后使用阶段,采用最不利的组合和板的边界条件，进行结构设计。（3）明挖与暗挖结构设计地下建筑结构的明挖可采用钢筋混凝土预制件或现浇钢筋混凝土结构，而暗挖法施工一般采用现浇钢筋混凝土拱形结构。（4）变形缝的设置地下建筑结构中设变形缝最难处理的是防水问题，所以，地下建筑结构一般尽量避免设变形缝。即使在建筑荷载不均匀可能引起建筑物不均匀沉降的情况下，设计上也尽可能不采用沉降缝，而是通过局部加强地基、用整片刚性较大的基础、局部加大基础压力增加沉降或调整施工顺序等来得到整体平衡的设计方法，使沉降协调一致。地下结构环境温差变化较地上结构小，温度伸缩缝间距可放宽，也可以通过采用结构措施来控制温差变形和裂缝，以避免因设置伸缩缝出现的防水难题。（5）其他特殊要求地下建筑结构设计还应考虑防水、防腐、防火、防霉等特殊要求的设计。 1.2地下建筑结构分类和形式根据地下空间的特点，地下建筑结构按用途、几何形状和埋深的分类见表11~表13。表11地下建筑结构按用途分类序号用途功能 1工业民用住宅、工业厂房等 2商业娱乐地下商业城、图书馆等 3交通运输隧道、地铁、地下停车场等 4水利水电电站输水隧道、农业给排水隧道等 5市政工程给水、污水、管路、线路、垃圾填埋等 6地下仓储食物、石油及核废料存储等 7人防军事人防工事、军事指挥所、地下医院等 8采矿巷道矿山运输巷道和开采巷道等

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