淺埋式結(jié)構(gòu)與附建式地下結(jié)構(gòu)T,共51

6淺埋式結(jié)構(gòu)

同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系

6.1概述

淺埋式結(jié)構(gòu)是指其覆蓋土層較薄，不滿足壓力拱成拱條件

(H土＜(2～2.5)h1，h1為壓力拱高)或軟土地層中覆蓋層厚度小于結(jié)構(gòu)尺寸的地下結(jié)構(gòu)。采用深或淺埋式的因素包括：建筑物的使用要求，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，比較經(jīng)濟(jì)。但在地面環(huán)境條件要求苛刻的地段，也可采用管幕法、箱涵頂進(jìn)法等暗挖法施工。結(jié)構(gòu)形式：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

在小型地下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，采用磚砌拱、預(yù)制鋼筋混凝土拱或現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱。拱型結(jié)構(gòu)主要承受軸向壓力，其中彎矩和剪力都較小。拱頂部分按照其軸線形狀又可分為：半圓拱、割圓拱、拋物線拱等多種形式。6.1.2矩形閉合框架

具有空間利用率高，挖掘斷面經(jīng)濟(jì)，且易于施工的優(yōu)點(diǎn)。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。(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。為了改善通風(fēng)條件和節(jié)約材料，中間隔墻還可開(kāi)設(shè)孔洞，不但可改善通風(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?？锥撮_(kāi)設(shè)較大時(shí)，隔墻的作用即變成梁、柱的傳力體系。(三)多層多跨的矩形閉合框架地下廠房(例如地下熱電站)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)。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；在地下水位較高或防護(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)。對(duì)于一些大跨度的建筑物，如地下禮堂、地下倉(cāng)庫(kù)等還可以采用殼體結(jié)構(gòu)或折板結(jié)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。6.2.1荷載載計(jì)計(jì)算算地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)所所受受的的荷荷載載，，可可分分為為靜載載、、活活載載、、特特載載以以及及地地震震等等偶偶然然荷荷載載三類(lèi)類(lèi)。。靜載載是指指長(zhǎng)長(zhǎng)期期作作用用在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上的的不不變變荷荷裁裁，，如如結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)自自重重、、土土壓壓力力及及地地下下水水壓壓力力等等；；活載載是指指結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物使使用用期期間間或或施施工工期期間間可可能能存存在在的的變變動(dòng)動(dòng)荷荷載載，，如如人人群群、、車(chē)車(chē)輛輛、、設(shè)設(shè)備備或或施施工工設(shè)設(shè)備備以以及及施施工工期期間間堆堆放放的的材材料料、、機(jī)機(jī)器器等等荷荷載載；；特載載則指指常常規(guī)規(guī)武武器器(炮、、炸炸彈彈)作用用或或核核武武器器爆爆炸炸形形成成的的荷荷載載。。處于于地地震震區(qū)區(qū)的的地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，還還受受到到地地震震荷荷載載的的作作用用（（均均為為偶偶然然荷荷載載））。。關(guān)關(guān)于于特特載載的的大大小小是是按按照照不不同同的的防防護(hù)護(hù)等等級(jí)級(jí)采采用用的的，，它它在在人人防防工工程程的的有有關(guān)關(guān)規(guī)規(guī)范范中中有有明明確確的的規(guī)規(guī)定定。。圖6-9荷載載列列表表序號(hào)荷載類(lèi)型類(lèi)別1水土壓力、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)輛爆炸荷載偶然荷載5地震荷載偶然荷載(一)頂板板上上的的荷荷載載作用用于于頂頂板板上上的的荷荷載載，包包括括有有頂頂板板以以上上的的覆覆土土壓壓力力、、水水壓壓力力、、頂頂板板自自重重、、路路面面活活荷荷載載以以及及特特載載。。1．覆覆土土壓壓力力（（浮容容重重）2．水壓壓力力3．頂頂板板自自重重4.頂板板所所受受的的特特載載5．地地面面超超載載(二)底板板上上的的荷荷載載作用用于于底底板板上上的的荷荷載載可可按按下下式式計(jì)計(jì)算算(三)側(cè)墻墻上上的的荷荷載載土層層側(cè)側(cè)向向壓壓力力側(cè)向向水水壓壓力力砂土土1.0，粘粘土土0.7。作用用于于側(cè)側(cè)墻墻上上的的荷荷載載為由于于溫溫度度變變化化、、沉沉陷陷不不勻勻、、材材料料收收縮縮、、地地震震荷荷載載等等因因素素也也會(huì)會(huì)使使結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)產(chǎn)生生內(nèi)內(nèi)力力，，在在構(gòu)構(gòu)造造上上采采取取適適當(dāng)當(dāng)措措施施，，加加配配一一些些構(gòu)構(gòu)造造鋼鋼筋筋，，設(shè)置置伸伸縮縮縫縫和和沉沉降降縫縫等。。6.2.2內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算(一)計(jì)算算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖當(dāng)不不考考慮慮結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)縱縱向向不不均均勻勻變變形形時(shí)時(shí)，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)可可看看作作平面面應(yīng)應(yīng)變變問(wèn)問(wèn)題題。計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)可可沿沿縱縱向向截截取取單單位位長(zhǎng)長(zhǎng)度度(例如如一米米長(zhǎng)長(zhǎng))的截截條條當(dāng)當(dāng)做做閉閉合合框框架架來(lái)來(lái)計(jì)計(jì)算算。。（二二））截截面面選選擇擇在進(jìn)進(jìn)行行內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算之之前前，，先先根根據(jù)據(jù)以以往往的的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)(參照照已已有有的的類(lèi)類(lèi)似似的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu))或近近似似計(jì)計(jì)算算方方法法假定定各各個(gè)個(gè)桿桿件件的的截截面面尺尺寸寸，經(jīng)經(jīng)內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算后后，，再再來(lái)來(lái)驗(yàn)驗(yàn)算算所所設(shè)設(shè)截截面面是是否否合合適適。。否否則則，，重重復(fù)復(fù)上上述述過(guò)過(guò)程程，，直直至至所所設(shè)設(shè)截截面面合合適適為為止止。。（三三））計(jì)計(jì)算算方方法法當(dāng)不不考考慮慮線線位位移移影影響響時(shí)時(shí)，，可可按按力矩矩分分配配法法進(jìn)行行手手算算。。而靜靜荷荷載載作作用用下下地地層層中中的的閉閉合合框框架架一一般般按按彈性性地地基基上上的的框框架架進(jìn)進(jìn)行行計(jì)計(jì)算算，彈彈性性地地基基可可按按文文克克爾爾地地基基考考慮慮，，也也可可將將地地基基視視作作彈彈性性半半無(wú)無(wú)限限平平面面。。圖6-12彈性性地地基基上上閉閉合合框框架架的的計(jì)計(jì)算算方方法法力法法計(jì)計(jì)算算內(nèi)內(nèi)力力典典型型方方程程———框架架基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在在單單位位力力作作用用下下產(chǎn)產(chǎn)生生的的位位移移(不包括底板)；——底板按彈性地地基梁在單位位力xi作用下算出的的切口處方向向的位移；——框架基本結(jié)構(gòu)構(gòu)在外荷載作作用下產(chǎn)生的的位移(不包括底板；；)——底板按彈性地地基梁在外荷荷裁q作用下算出的的切口處方向向的位移。有限元方法(四)設(shè)計(jì)彎矩、剪剪力及軸力的的計(jì)算1．設(shè)計(jì)彎矩2．設(shè)計(jì)剪力圖6-163．設(shè)計(jì)軸力由特載引起的的設(shè)計(jì)軸力按按下式計(jì)算：：x為折減系數(shù)；；對(duì)于頂板取取0.3，對(duì)于底板和和側(cè)墻取0.6。6.2.3抗浮驗(yàn)算施工期抗浮分階段計(jì)算，，考慮底板自自重等，不計(jì)計(jì)設(shè)備、覆土土、上部結(jié)構(gòu)構(gòu)自重。措施降水、、導(dǎo)濾濾層、、外挑挑、覆覆土、、抗拔拔樁等等6.3截面設(shè)設(shè)計(jì)地下矩矩形閉閉合框框架結(jié)結(jié)構(gòu)的的構(gòu)件件(頂板、、側(cè)墻墻、底底板)均按偏偏心受受壓構(gòu)構(gòu)件進(jìn)進(jìn)行截截面驗(yàn)驗(yàn)算。截面選選擇和和強(qiáng)度度計(jì)算算，除除特殊殊要求求外，，一般般以混凝凝土規(guī)規(guī)范(GB50010-2002)為準(zhǔn)。。在設(shè)有有支托托的框框架結(jié)結(jié)構(gòu)中中，進(jìn)進(jìn)行構(gòu)構(gòu)件截截面驗(yàn)驗(yàn)算時(shí)時(shí)，桿桿件兩兩端的的截面計(jì)計(jì)算高高度采用h+S/3<h1圖6-176.4構(gòu)造要要求6.4.1配筋型型式一般在在角部設(shè)設(shè)置支支托，并配配支托托鋼筋筋。當(dāng)當(dāng)荷載載較大大時(shí)，，需驗(yàn)驗(yàn)算抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度，，并配配置鋼鋼箍和和彎起起筋對(duì)于考考慮動(dòng)動(dòng)載作作用的的地下下結(jié)構(gòu)構(gòu)物，，為提提高構(gòu)構(gòu)件的的抗沖沖擊動(dòng)動(dòng)力性性能，，構(gòu)件斷斷面上上宜配配置雙雙筋。6.4.2混凝土土保護(hù)護(hù)層外側(cè)與與土、、水相相接觸觸，內(nèi)內(nèi)側(cè)相相對(duì)濕濕度較較高。。耐久久性。。如50mm混凝土土保護(hù)護(hù)層最最小厚厚度表表6-16.4.3橫向受受力鋼鋼筋受彎構(gòu)構(gòu)件及及大偏偏心受受壓構(gòu)構(gòu)件受受拉主主筋的的配筋筋率，，一般應(yīng)應(yīng)不大大于1.2％，最大不不得超超過(guò)1.5％。配置受受力鋼鋼筋要要求細(xì)細(xì)而密密，間距70~200mm。為便便于施施工，，同一一結(jié)構(gòu)構(gòu)中選用的的鋼筋筋直徑徑和型型號(hào)不不宜過(guò)過(guò)多。通常常，受受力鋼鋼筋直直徑d≯32mm，對(duì)于于以受受彎為為主的的構(gòu)件件d≮10～14mm；對(duì)于于以受受壓為為主的的構(gòu)件件d≮12～16mm。鋼筋的的最小小配筋筋百分分率(%)6.4.4分布鋼鋼筋由于考慮混混凝土土的收收縮、、溫差差影響響、不不均勻勻的沉沉陷等因素素的作作用，，必須須配置置一定定數(shù)量量的構(gòu)造鋼鋼筋。縱向分分布鋼鋼筋的的截面面面積積，一一般應(yīng)應(yīng)不小于于受力力鋼筋筋截面面積的的l0％，同時(shí)，，縱向分分布鋼鋼筋的的配筋筋率：對(duì)頂頂、底底板不不宜小小于0.15％；對(duì)對(duì)側(cè)墻墻不宜宜小于于0.20％?？v向分分布鋼鋼筋應(yīng)沿框框架周周邊各各構(gòu)件件的內(nèi)內(nèi)、外外兩側(cè)側(cè)布置置，其其間距距可采采用100~300?？蚣芙墙遣糠址植间撲摻顟?yīng)應(yīng)適當(dāng)當(dāng)加強(qiáng)強(qiáng)(如加粗粗或加加密)，其直直徑不不小于于12~146.4.5箍筋筋地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)斷斷面面厚厚度度較較大大，，一般般可可不不配配置置箍箍筋筋。框架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的箍箍筋筋間間距距在綁綁扎扎骨骨架架中中不應(yīng)應(yīng)大大于于15d，在在焊焊接接骨骨架架中中不不應(yīng)應(yīng)大大于于20d(d為受受力力鋼鋼筋筋中中的的最小小直直徑徑)，同同時(shí)時(shí)不不應(yīng)應(yīng)大大于于400mm。在受受力力鋼鋼筋筋非焊焊接接接接頭頭長(zhǎng)長(zhǎng)度度內(nèi)內(nèi)，搭搭接接鋼鋼筋筋為為受拉拉筋筋時(shí)，，箍箍筋筋間間距距不不應(yīng)應(yīng)大大于于5d，為為受壓壓筋筋時(shí)，，箍箍筋筋間間距距不不應(yīng)應(yīng)大大于于10d。框架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的箍箍筋筋一一般般采采用用[_]形直鉤鉤槽槽形形箍箍筋筋，這這種種鋼鋼筋筋多多用用于于頂頂、、底底板板，，其彎彎鉤鉤必必須須配配置置在在斷斷面面受受壓壓一一側(cè)側(cè)。ι形箍箍筋筋多多用用于于側(cè)側(cè)墻墻。。箍筋筋的的最最大大間間距距（（mm）6.4.6剛性性節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造造斜托托垂直直/水平平長(zhǎng)長(zhǎng)度度之之比比1：3為宜宜，，大小小視視框框架架跨跨度度而而定定。?？蚣芗芄?jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處處鋼鋼筋筋的的布布置置（一一））沿節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)應(yīng)沿斜斜托托另另配配直直線線鋼鋼筋筋。（二二））框框架架轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角外側(cè)側(cè)的的鋼鋼筋筋彎曲曲半半徑徑R必須須為為l0d以上上。。（三三））為為避避免免轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)受受拉拉力力時(shí)時(shí)，，內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)與與外外側(cè)側(cè)鋼鋼筋筋無(wú)無(wú)聯(lián)聯(lián)系系，，表表面面混混凝凝土土容容易易剝剝落落，，在在角角部部最最好好配配置置足夠夠數(shù)數(shù)量量的的箍箍筋筋。圖6-20圖6-226.4.7變形形縫縫的的設(shè)設(shè)置置及及構(gòu)構(gòu)造造比薩薩斜斜塔塔比薩薩斜斜塔塔是是比比薩薩大大教教堂堂的的鐘鐘樓樓，，塔塔八八層層，，高高53.3m。塔塔的的磚磚石石地地基基的的直直徑徑為為19.6m，最最大大深深度度5.5m。塔塔基基向向南南傾傾斜斜，，與與地地面面成成5.5°°第七七層層在在南南面面突突出出4.5m。比薩薩斜斜塔塔基基礎(chǔ)礎(chǔ)底底面面傾傾斜斜值值，，經(jīng)經(jīng)計(jì)計(jì)算算為為0.093，即即9.3％,我國(guó)國(guó)國(guó)國(guó)家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《建筑筑地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)規(guī)范范》GBJ7－89中規(guī)規(guī)定定：：高高聳聳結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的傾傾斜斜，，當(dāng)當(dāng)建建筑筑物物高高度度Hg為：：50m<Hg≤≤100m時(shí)，，其其允允許許值值為為0.005，即即0.5％。比比薩薩斜斜塔塔基基礎(chǔ)礎(chǔ)實(shí)實(shí)際際傾傾斜斜值值已已等等于于我我國(guó)國(guó)國(guó)國(guó)家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)允允許許值值的的18倍。。S地基基產(chǎn)產(chǎn)生生的的不不均均勻勻沉沉降降造造成成的的建建筑筑物物傾傾斜斜撫順順石石油油一一廠廠辦辦公公樓樓糾傾傾扶扶正正前前情情況況（（傾傾斜斜77cm)6.4.7變形形縫縫的的設(shè)設(shè)置置及及構(gòu)構(gòu)造造為防防止止結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)由由于于不均均勻勻沉沉降降、、溫溫度度變變化化和和混混凝凝土土收收縮縮等等引引起起破破壞壞，沿沿結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)縱縱向向，，每每隔隔一一定定距距離離需需設(shè)設(shè)置置變變形形縫縫。。變形形縫縫的的間間距距為為30m左右右。變形形縫縫分分為為兩兩種種：：一種種是是防防止止由由于于溫度度變變化化或或混混凝凝土土收收縮縮而引引起起結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)破破壞壞所所設(shè)設(shè)置置的的縫縫，，稱(chēng)稱(chēng)為為伸縮縮縫縫，另一一種種是是防防止止由由于于不不同同的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)類(lèi)類(lèi)型型（（或或結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)相相鄰鄰部部分分具具有有不不同同荷荷載載）），，或或不不同同地地基基承承載載力力而而引引起起結(jié)構(gòu)構(gòu)不不均均勻勻沉沉陷陷所設(shè)設(shè)置置的的縫縫，，稱(chēng)稱(chēng)為為沉降降縫縫。6.4.7變形形縫縫的的設(shè)設(shè)置置及及構(gòu)構(gòu)造造變形形縫縫為為滿滿足足伸伸縮縮和和沉沉降降需需要要，，縫寬寬一一般般為為20~30mm，縫縫中中填填充充富富有有彈彈性性的的材材料料。。變形形縫縫的的構(gòu)構(gòu)造造方方式式主主要要分分三三類(lèi)類(lèi):嵌縫縫式式、、貼貼附附式式、、埋埋入入式式。(一)嵌縫縫式式材料料l可用用瀝瀝青青砂砂板板、、瀝瀝青青板板等等。。為為了了防防止止板板與與結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物間間有有縫縫隙隙，，在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)部部槽槽中中填填以以瀝瀝青青膠膠或或環(huán)環(huán)煤煤涂涂料料(即環(huán)環(huán)氧氧樹(shù)樹(shù)脂脂和和煤煤焦焦油油涂涂料料)等以以減減少少滲滲水水可可能能。。也也可可在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)外外部部貼貼一一層層防防水水層層。。嵌縫縫式式的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是是造價(jià)價(jià)低低，，施施工工易易。但但在在有壓壓水水中中防防水水效效能能不不良良，僅僅適適于于地地下下水水較較少少地地區(qū)區(qū)，，或或防防水水要要求求不不高高工工程程中中。。（二二））貼貼附附式式將厚厚度度6～8mm的橡橡膠膠平平板板用用鋼鋼板板條條及及螺螺栓栓固固定定結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上。。亦稱(chēng)稱(chēng)為為可卸卸式式變變形形縫縫。。其其優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是是橡橡膠膠平平板板年年久久老老化化后后可可以以拆拆換換，，缺缺點(diǎn)點(diǎn)是是不不易易使使橡橡膠膠平平板板和和鋼鋼板板密密貼貼。。可用用于于一一般般地地下下工工程程中中。。圖6-24(三)埋入入式式在澆澆灌灌混混凝凝土土?xí)r時(shí)，，把把橡膠膠或或塑塑料料止止水水帶帶埋入入結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中。。其其優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是是防水水效效果果可可靠靠，橡橡膠膠老老化化問(wèn)問(wèn)題題需需待待改改進(jìn)進(jìn)，，在在大大型型工工程程中中普普遍遍采采用用。。在有有水水壓壓，，而而且且表表面面溫溫度度高高于于50℃℃或受受強(qiáng)強(qiáng)氧氧化化及及油油類(lèi)類(lèi)等等有有機(jī)機(jī)物物質(zhì)質(zhì)侵侵蝕蝕的的地地方方，，可可在在中中間間埋設(shè)設(shè)紫紫銅銅片片，但但造造價(jià)價(jià)高高。。當(dāng)防水水要要求求很很高高，承承受受較較大大的的水水壓壓力力時(shí)時(shí)，，可可采采用用上上述述三三種種方方法法的的組組合合，，稱(chēng)稱(chēng)為為混合合式式，防防水水效效果果好好，，但但施施工工程程序序多多，，造造價(jià)價(jià)高高。。謝謝謝7附建建式式地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)7.1概述述附建建式式地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)：修建建于于較較堅(jiān)堅(jiān)固固的的建建筑筑物物下下面面的的地地下下室室，，“防防空空地地下下室室””或或““附附建建式式人人防防工工