地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6淺埋式結(jié)構(gòu)

6淺埋式結(jié)構(gòu)同濟(jì)大學(xué)6淺埋式結(jié)構(gòu)同濟(jì)大學(xué)與工程系6.1概述?淺埋式結(jié)構(gòu)是指其覆蓋土層較薄，不滿(mǎn)足拱成拱條件(H土＜(2～2.5)h1，h1為拱高)或軟土地層中覆蓋層厚度小于結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。采用深或淺埋式的因素包括：物的使用要求，環(huán)境條件，地質(zhì)條件，防護(hù)等級(jí)，以及施工能力等。?6.1概述?淺埋式結(jié)構(gòu)是指其覆蓋土層較薄，不滿(mǎn)足拱成拱條件(H土＜(2～2.5)h1，h1為拱高)或軟土地層中覆蓋層厚度小于結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。采用深或淺埋式的因素包括：物的使用要求，環(huán)境條件，地質(zhì)條件，防護(hù)等級(jí)，以及施工能力等。?常采用明挖法施工，比較。但在地面環(huán)境條件要求苛刻直墻拱、矩形框架和梁板式結(jié)構(gòu)，或者是上述型式的組合。?6.1.1直墻拱?在小型通道以及早期的人防工程中比較普遍，一般多用在跨度1.5～4m左右的結(jié)構(gòu)中。墻體6.1.1直墻拱?在小型通道以及早期的人防工程中比較普遍，一般多用在跨度1.5～4m左右的結(jié)構(gòu)中。墻體：磚或塊石砌筑，拱體部分視其跨度大小，土拱。??拱型結(jié)構(gòu)主要承受軸向較小。，其中彎矩和剪力都?拱頂部分按照其軸線(xiàn)形狀又可分為：半圓拱、割圓拱、拋物線(xiàn)拱等多種形式。a)b)Ra)b)R6.1.2矩形閉合框架?具有空間利用率高，挖掘斷面于施工的優(yōu)點(diǎn)。，且易?特別是車(chē)行立交地道、地鐵通道、車(chē)站等最為適用。單跨、雙跨或多跨；有時(shí)在車(chē)站部分還需做成多層多跨的型式。6.1.2矩形閉合框架?具有空間利用率高，挖掘斷面于施工的優(yōu)點(diǎn)。，且易?特別是車(chē)行立交地道、地鐵通道、車(chē)站等最為適用。單跨、雙跨或多跨；有時(shí)在車(chē)站部分還需做成多層多跨的型式。?(一)單跨矩形閉合框架?當(dāng)跨度較小時(shí)（一般小于6m），可采用單跨矩形閉合框架。(一)單跨矩形閉合框架?當(dāng)跨度較小時(shí)（一般小于6m），可采用單跨矩形閉合框架。(二)雙跨和多跨的矩形閉合框架?當(dāng)結(jié)構(gòu)的跨度較大，或由于使用和工藝的要求，結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)成單跨或多跨。為了通風(fēng)條件和節(jié)約材料，中間隔墻還可開(kāi)設(shè)孔洞，不但可通風(fēng)，節(jié)約材料，而且也使結(jié)構(gòu)輕巧、美觀。?中間隔墻還可用梁、柱代替?？自O(shè)較大時(shí)，隔墻的作用即變成梁、柱的傳力體系。a)b)頂板a)b)柱梁底板(二)雙跨和多跨的矩形閉合框架?當(dāng)結(jié)構(gòu)的跨度較大，或由于使用和工藝的要求，結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)成單跨或多跨。為了通風(fēng)條件和節(jié)約材料，中間隔墻還可開(kāi)設(shè)孔洞，不但可通風(fēng)，節(jié)約材料，而且也使結(jié)構(gòu)輕巧、美觀。?中間隔墻還可用梁、柱代替?？自O(shè)較大時(shí)，隔墻的作用即變成梁、柱的傳力體系。a)b)頂板a)b)柱梁底板(三)多層多跨的矩形閉合框架?廠(chǎng)房(例如熱電站)由于工藝要求必須做成多層多跨的結(jié)構(gòu)。地鐵車(chē)站部分，為了達(dá)到換乘的目的，局部也做成雙層多跨的結(jié)構(gòu)。?磚磚(三)多層多跨的矩形閉合框架?廠(chǎng)房(例如熱電站)由于工藝要求必須做成多層多跨的結(jié)構(gòu)。地鐵車(chē)站部分，為了達(dá)到換乘的目的，局部也做成雙層多跨的結(jié)構(gòu)。?磚磚6.2.3梁板式結(jié)構(gòu)頂、底板做成現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu)，而圍墻和隔墻則為磚墻；在水位較高或防護(hù)等級(jí)要求較高的工程中，一般除內(nèi)部隔墻外，均做成箱形閉合框架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。磚磚磚磚磚磚磚?對(duì)于一些大跨度的建磚磚筑物，如禮堂、倉(cāng)庫(kù)等還可以采構(gòu)。6.2.3梁板式結(jié)構(gòu)頂、底板做成現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu)，而圍墻和隔墻則為磚墻；在水位較高或防護(hù)等級(jí)要求較高的工程中，一般除內(nèi)部隔墻外，均做成箱形閉合框架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。磚磚磚磚磚磚磚?對(duì)于一些大跨度的建磚磚筑物，如禮堂、倉(cāng)庫(kù)等還可以采構(gòu)。6.2矩形閉合框架的計(jì)算?荷載計(jì)算，內(nèi)力計(jì)算，截面驗(yàn)算。1m6.2矩形閉合框架的計(jì)算?荷載計(jì)算，內(nèi)力計(jì)算，截面驗(yàn)算。1m6.2.1荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)所受的荷載，可分為靜載、活載、特載以及三類(lèi)。靜載是指長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷裁，如結(jié)構(gòu)自重、土及水等；活載是指結(jié)構(gòu)物使用期間或施工期間可能存在的變動(dòng)荷載，如人群、車(chē)輛、設(shè)備或施工設(shè)備以及施工期間堆放的材料、等荷載；特載則指常規(guī)6.2.1荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)所受的荷載，可分為靜載、活載、特載以及三類(lèi)。靜載是指長(zhǎng)期作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷裁，如結(jié)構(gòu)自重、土及水等；活載是指結(jié)構(gòu)物使用期間或施工期間可能存在的變動(dòng)荷載，如人群、車(chē)輛、設(shè)備或施工設(shè)備以及施工期間堆放的材料、等荷載；特載則指常規(guī)(、)作用或核形成的荷載。處于區(qū)的結(jié)構(gòu)，還受到荷載的作用（均為偶它在人防工程的有關(guān)規(guī)范中有明確的規(guī)定。荷載列表序號(hào)類(lèi)別1水土 、結(jié)構(gòu)自重恒載2地面超載活載3特殊荷載偶然荷載4車(chē)輛 荷載偶然荷載5荷載偶然荷載荷載列表序號(hào)類(lèi)別1水土 、結(jié)構(gòu)自重恒載2地面超載活載3特殊荷載偶然荷載4車(chē)輛 荷載偶然荷載5荷載偶然荷載(一)頂板上的荷載?作用于頂板上的荷載，包括有頂板以上的覆土壓力、水覆土水、頂板自重、路面活荷載以及特載。（浮容重i2m土(一)頂板上的荷載?作用于頂板上的荷載，包括有頂板以上的覆土壓力、水覆土水、頂板自重、路面活荷載以及特載。（浮容重i2m土i2q水m3．頂板自重w4.頂板所受的特載5．地面超載土自(二)底板上的荷載?作用于底板上的荷載可按下式計(jì)算Pt底(二)底板上的荷載?作用于底板上的荷載可按下式計(jì)算Pt底q頂L(三)側(cè)墻上的荷載2?(i土層側(cè)向2eihi)tan45?(三)側(cè)墻上的荷載2?(i土層側(cè)向2eihi)tan45?側(cè)向水1.0，粘土0.7。 hwewt側(cè)eqeq?作用于側(cè)墻上的荷載為w側(cè)?由于溫度變化、沉陷不勻、材料收縮、荷載等因素也會(huì)筋，設(shè)置伸縮縫和沉降縫等。6.2.2內(nèi)力計(jì)算(一)6.2.2內(nèi)力計(jì)算(一)計(jì)算簡(jiǎn)圖當(dāng)不考慮結(jié)構(gòu)縱向不均勻變形時(shí)，結(jié)構(gòu)可看作平面應(yīng)變長(zhǎng)度(例如一米長(zhǎng))的截條當(dāng)問(wèn)題。計(jì)算時(shí)可沿縱向截取（二）截面選擇?在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算之前，先根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)(參照已有的類(lèi)似的結(jié)構(gòu))或近似計(jì)算方法假定各個(gè)桿件的（二）截面選擇?在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算之前，先根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)(參照已有的類(lèi)似的結(jié)構(gòu))或近似計(jì)算方法假定各個(gè)桿件的截面，經(jīng)內(nèi)力計(jì)算后，再來(lái)驗(yàn)算所設(shè)截面是否合適。否則，重復(fù)上述過(guò)程，直至所設(shè)截面合適為止。（三）計(jì)算方法??當(dāng)不考慮線(xiàn)位移影響時(shí)，可按力矩分配法進(jìn)行手算。而靜荷載作用下地層中的閉合框架一般按彈性地基上的框架進(jìn)行計(jì)算，彈性地基可按文克爾地基考慮，也可將地基視作彈性半無(wú)限平面。頂圖6-12底（三）計(jì)算方法??當(dāng)不考慮線(xiàn)位移影響時(shí)，可按力矩分配法進(jìn)行手算。而靜荷載作用下地層中的閉合框架一般按彈性地基上的框架進(jìn)行計(jì)算，彈性地基可按文克爾地基考慮，也可將地基視作彈性半無(wú)限平面。頂圖6-12底彈性地基上閉合框架的計(jì)算方法q0a)JJJJlx2eeb)eehhhxx 13hl彈性地基上閉合框架的計(jì)算方法q0a)JJJJlx2eeb)eehhhxx 13hl力法計(jì)算內(nèi)力典型方程bxijijijPbijiPiq力法計(jì)算內(nèi)力典型方程bxijijijPbijiPiqx30PMiMjdsijEJ——框架基本結(jié)構(gòu)在——底板按彈性地基梁在力作用下產(chǎn)生的位移(不包括底板)；力xi作用下算出的切口處方向的位移；ijbij——框架基本結(jié)構(gòu)在外荷載作用下產(chǎn)生的位移(不包括底板；)——底板按彈性地基梁在外荷裁q作用下算出的切口處方向的位移。iPbiq有限元方法(四)設(shè)計(jì)彎矩、剪力及軸力的計(jì)算1．設(shè)計(jì)彎矩2b2qbM M Qipp2 2q-22．設(shè)計(jì)剪力bpqMa)計(jì)算剪力Mib)p設(shè)計(jì)剪力NpQp6-16(四)設(shè)計(jì)彎矩、剪力及軸力的計(jì)算1．設(shè)計(jì)彎矩2b2qbM M Qipp2 2q-22．設(shè)計(jì)剪力bpqMa)計(jì)算剪力Mib)p設(shè)計(jì)剪力NpQp6-163．設(shè)計(jì)軸力N Nip由特載引起的設(shè)計(jì)軸力按下式計(jì)算：tt3．設(shè)計(jì)軸力N Nip由特載引起的設(shè)計(jì)軸力按下式計(jì)算：ttN N ip為折減系數(shù)；對(duì)于頂板取0.3，對(duì)于底板和側(cè)墻取0.6。6.2.3抗浮驗(yàn)算Q重K 1.056.2.3抗浮驗(yàn)算Q重K 1.05~1.10Q浮?施工期抗浮分階段計(jì)算，考慮底板自重等，不計(jì)設(shè)備、覆土、上部結(jié)構(gòu)自重。?措施降水、導(dǎo)濾層、外挑、覆土、抗拔樁等6.3截面設(shè)計(jì)?矩形閉合框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(頂板、側(cè)墻、底板6.3截面設(shè)計(jì)?矩形閉合框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件(頂板、側(cè)墻、底板)均按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行截面驗(yàn)算。截面選擇和強(qiáng)度計(jì)算，除特殊要求外，一般以混凝土規(guī)范(GB50010-2002)為準(zhǔn)。端的截面計(jì)算高度采用h+S/3<h1??6-17構(gòu)造要求配筋型式?一般在角部設(shè)置支托，并配支托鋼筋。當(dāng)荷載較大時(shí)，需驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度，并配置鋼箍和彎起筋?對(duì)于考慮動(dòng)載作用的結(jié)構(gòu)物，為提高構(gòu)件的抗沖擊動(dòng)力性能，構(gòu)件斷面上宜配置雙筋。構(gòu)造要求配筋型式?一般在角部設(shè)置支托，并配支托鋼筋。當(dāng)荷載較大時(shí)，需驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度，并配置鋼箍和彎起筋?對(duì)于考慮動(dòng)載作用的結(jié)構(gòu)物，為提高構(gòu)件的抗沖擊動(dòng)力性能，構(gòu)件斷面上宜配置雙筋。6.4.2混凝土保護(hù)層?如50mm混凝土保護(hù)層最小厚度表6-1構(gòu)件名稱(chēng)鋼筋直徑（mm）保護(hù)層厚度（mm）墻板及環(huán)形結(jié)構(gòu)d6.4.2混凝土保護(hù)層?如50mm混凝土保護(hù)層最小厚度表6-1構(gòu)件名稱(chēng)鋼筋直徑（mm）保護(hù)層厚度（mm）墻板及環(huán)形結(jié)構(gòu)d1012d1416d2015~2020~2525~30梁柱d32d3230~35d+(5~10)基礎(chǔ)有墊層無(wú)墊層35706.4.3橫向受力鋼筋受彎構(gòu)件及大偏心受壓構(gòu)件受拉主筋的配筋率，一般應(yīng)不1.5％。配置受力鋼筋要求細(xì)而密，間距70~200mm6.4.3橫向受力鋼筋受彎構(gòu)件及大偏心受壓構(gòu)件受拉主筋的配筋率，一般應(yīng)不1.5％。配置受力鋼筋要求細(xì)而密，間距70~200mm。為便于施工，同一結(jié)構(gòu)中選用的鋼筋直徑和型號(hào)不宜過(guò)多。通常，受力d≮10～14mm；對(duì)于以受壓為主的構(gòu)件d≮12～16mm。鋼筋的最小配筋百分率(%)受力類(lèi)型最小配筋百分率(%)全部縱向鋼筋0.6一側(cè)縱向鋼筋0.2受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心受拉構(gòu)件一側(cè)的受拉鋼筋0.245ft/fy中的較大值6.4.4分布鋼筋6.4.4分布鋼筋等因素的作用，必須配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。不小于受力鋼筋截面積同時(shí)，縱向分布鋼筋的配筋率：對(duì)頂、底板不宜小于0.15％；對(duì)側(cè)墻不宜小于0.20％?？v向分布鋼筋應(yīng)沿框架周邊各構(gòu)件的內(nèi)、外兩側(cè)布置，其100~300。(如加粗或加密)，其直徑不小于12~146.4.5箍筋結(jié)構(gòu)斷面厚度較大，一般可不配置箍筋。6.4.5箍筋結(jié)構(gòu)斷面厚度較大，一般可不配置箍筋。??不應(yīng)大于15d，在焊接20d(d為受力鋼筋中的最小直徑)，同時(shí)不應(yīng)大于400mm。在受力鋼筋非焊接接頭長(zhǎng)度內(nèi)，搭接鋼筋為受拉筋時(shí)，箍5d，為受壓筋時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于10d?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的箍筋一般采用[_]形直鉤槽形箍筋，這種鋼筋多用于頂、底板，其彎鉤必須配置在斷面受壓一側(cè)。ι形箍筋??箍筋的最大間距（mm）項(xiàng)次（mm）V 箍筋的最大間距（mm）項(xiàng)次（mm）V 0.7ftbh0V0.7ftbh01234150h300300h500500h800h8001502002503002003003504006.4.6剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造斜托垂直/水平長(zhǎng)度之比1：3為宜，大小視框架跨度而定?？蚣芄?jié)點(diǎn)處鋼筋的布置（一）沿節(jié)點(diǎn)內(nèi)側(cè)應(yīng)沿斜托另配直線(xiàn)鋼筋。（二）框架轉(zhuǎn)角外側(cè)的鋼筋彎曲半徑R必須為l0d以上。（三）為避免轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)受拉力時(shí)，內(nèi)側(cè)與外側(cè)鋼筋無(wú)，表面混凝土容易剝落，在角部最好配置足夠數(shù)量的箍筋。a)b)/4b)a)Rld6-206-22ld6.4.6剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造斜托垂直/水平長(zhǎng)度之比1：3為宜，大小視框架跨度而定?？蚣芄?jié)點(diǎn)處鋼筋的布置（一）沿節(jié)點(diǎn)內(nèi)側(cè)應(yīng)沿斜托另配直線(xiàn)鋼筋。（二）框架轉(zhuǎn)角外側(cè)的鋼筋彎曲半徑R必須為l0d以上。（三）為避免轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)受拉力時(shí)，內(nèi)側(cè)與外側(cè)鋼筋無(wú)，表面混凝土容易剝落，在角部最好配置足夠數(shù)量的箍筋。a)b)/4b)a)Rld6-206-22ld6.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)造6.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)造地基產(chǎn)生的不均勻沉降比薩斜塔造成的物傾斜S比薩斜塔是比薩大教堂的鐘樓，塔八層，高53.3m。塔的磚石地基的直徑為5.5m。塔基向南傾斜，與地面成5.5°第七層在南面突出地基產(chǎn)生的不均勻沉降比薩斜塔造成的物傾斜S比薩斜塔是比薩大教堂的鐘樓，塔八層，高53.3m。塔的磚石地基的直徑為5.5m。塔基向南傾斜，與地面成5.5°第七層在南面突出4.5m。比薩斜塔基礎(chǔ)底面傾斜值，經(jīng)計(jì)算為0.093，即9.3％,我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ7－89中規(guī)定：高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜，當(dāng)50m<Hg≤100m時(shí)，其Hg為：0.5％。比薩斜塔基礎(chǔ)實(shí)際傾斜值已等于我18倍。國(guó)標(biāo)準(zhǔn)撫順石油一廠(chǎng)辦公樓傾斜撫順石油一廠(chǎng)辦公樓傾斜77cm)6.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)造為防止結(jié)構(gòu)由于不均勻沉降、溫度變化和混凝土收縮等引6.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)造為防止結(jié)構(gòu)由于不均勻沉降、溫度變化和混凝土收縮等引30m左右。一種是防止由于溫度變化或混凝土收縮而引起結(jié)構(gòu)破伸縮縫，另一種是防止由于不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型（或結(jié)構(gòu)相鄰部分結(jié)構(gòu)不均勻沉陷所設(shè)置的縫，稱(chēng)為沉降縫。6.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)造?變形縫為滿(mǎn)足伸縮和沉降需要，富有彈性的材料。?:嵌縫式、貼附式、埋入式。6.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)造?變形縫為滿(mǎn)足伸縮和沉降需要，富有彈性的材料。?:嵌縫式、貼附式、埋入式。(一)嵌縫式材料l可用瀝青砂板、瀝青板等。為了防止板與結(jié)構(gòu)物間有縫(即環(huán)氧樹(shù)脂和煤焦油涂料)等以減少滲水可能。也可在結(jié)構(gòu)外部貼一層防水層。。但在有壓水中防水效能不良，僅適于水較少地區(qū)，或防水要求不高工程中。b)外帖防水層a)30瀝青木絲板50(一)嵌縫式材料l可用瀝青砂板、瀝青板等。為了防止板與結(jié)構(gòu)物間有縫(即環(huán)氧樹(shù)脂和煤焦油涂料)等以減少滲水可能。也可在結(jié)構(gòu)外部貼一層防水層。。但在有壓水中防水效能不良，僅適于水較少地區(qū)，或防水要求不高工程中。b)外帖防水層a)30瀝青木絲板50瀝青膠30（二）貼附式亦稱(chēng)為可卸式變形縫。其優(yōu)點(diǎn)是橡膠平板年久老化后可以拆換，缺點(diǎn)是不易使橡膠平板和鋼板密貼。8mm厚鋼板條橡膠平板68（二）貼附式亦稱(chēng)為可卸式變形縫。其優(yōu)點(diǎn)是橡膠平板年久老化后可以拆換，缺點(diǎn)是不易使橡膠平板和鋼板密貼。8mm厚鋼板條橡膠平板68mm瀝青木絲板圖6-24(三)埋入式在澆灌混凝土?xí)r，把橡膠或止水帶埋入結(jié)構(gòu)中。其優(yōu)，橡膠老化問(wèn)題需待改進(jìn)，在大型工程中普遍采用。50℃或受強(qiáng)氧化及油類(lèi)等有機(jī)物質(zhì)侵蝕的地方，可在中間埋設(shè)紫銅片，但造價(jià)高。當(dāng)防水要求很高，承受較大的水時(shí)，可采用上述三種方法的組合，稱(chēng)為混合式，防水效果好，但施工程序多，造價(jià)高?！醮u磚(三)埋入式在澆灌混凝土?xí)r，把橡膠或止水帶埋入結(jié)構(gòu)中。其優(yōu)，橡膠老化問(wèn)題需待改進(jìn)，在大型工程中普遍采用。50℃或受強(qiáng)氧化及油類(lèi)等有機(jī)物質(zhì)侵蝕的地方，可在中間埋設(shè)紫銅片，但造價(jià)高。當(dāng)防水要求很高，承受較大的水時(shí)，可采用上述三種方法的組合，稱(chēng)為混合式，防水效果好，但施工程序多，造價(jià)高?！醮u磚20030200125125250謝謝謝謝7附建式結(jié)構(gòu)7附建式結(jié)構(gòu)7.1概述附建式結(jié)構(gòu)：修建于較堅(jiān)固的物下