2.1--淺埋式結(jié)構(gòu)ppt課件

1、6 淺埋式結(jié)構(gòu)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(22.5)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1.54m左右的結(jié)構(gòu)中。 墻體：磚或塊石砌筑，拱體

2、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)。 特別是車行立交地道、地鐵通道、車站等最為適用。 單跨、雙跨或多跨；有時(shí)在車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

3、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_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)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、地下倉庫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)算矩形閉合框架的

4、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)算荷載計(jì)算 p 地下結(jié)構(gòu)所受的荷載，可分為靜載、活載、特載以及地震等偶然荷載三類。p 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、土壓力及地下水壓力等；p 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、車輛、設(shè)備或施工設(shè)備以及施工期間堆放的材料、機(jī)器等荷載；p 特載則指常規(guī)武器(炮、炸彈)作用或核武器爆炸形成的荷載。處于地震區(qū)的地下結(jié)構(gòu)，還受到地震荷載的作用均為偶然荷載）。關(guān)于特載的大小是按照不同的防護(hù)等級(jí)采用的，它在人防工程的有關(guān)規(guī)范中有明確的規(guī)定。 圖 6-9荷載列表序號(hào)荷 載 類 型類別1水土壓力、結(jié)構(gòu)自重恒載

5、2地面超載活載3特殊荷載偶然荷載4車輛爆炸荷載偶然荷載5地震荷載偶然荷載(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、水壓力、頂板自重、路面活荷載以及特載。 1覆土壓力浮容重） 2水壓力 3頂板自重 4. 頂板所受的特載 5地面超載 2iiiqh kN m土2iwwqhkN m水qqqqqqt頂自水土頂(二)底板上的荷載 作用于底板上的荷載可按下式計(jì)算 tqLPqq底頂?shù)?三)側(cè)墻上的荷載 土層側(cè)向壓力 側(cè)向水壓力 砂土1.0，粘土0.7。 作用于側(cè)墻上的荷載為 由于溫度變化、沉陷不勻、材料收縮、地震荷載等因素也會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力，在構(gòu)造上采取適當(dāng)措施，加配一些構(gòu)造鋼筋，設(shè)置

6、伸縮縫和沉降縫等。2i()tan452iiehwwehtwqeeq側(cè)側(cè)6.2.2 內(nèi)力計(jì)算內(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)變問題。計(jì)算時(shí)可沿縱向截取單位長(zhǎng)度 (例如一米長(zhǎng))的截條當(dāng)做閉合框架來計(jì)算。 （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)(參照已有的類似的結(jié)構(gòu))或近似計(jì)算方法假定各個(gè)桿件的截面尺寸，經(jīng)內(nèi)力計(jì)算后，再來驗(yàn)算所設(shè)截面是否合適。否則，重復(fù)上述過程，直至所設(shè)截面合適為止。 （三計(jì)算方法 當(dāng)不考慮線位移影響時(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

7、作彈性半無限平面。 頂?shù)讏D6-12彈性地基上閉合框架的計(jì)算方法 力法計(jì)算內(nèi)力典型方程 1 11212313112122232321312323333000PPPxxxxxxxxxijijijbijiPiqb ijijM MdsEJ 框架基本結(jié)構(gòu)在單位力作用下產(chǎn)生的位移(不包括底板)；底板按彈性地基梁在單位力xi作用下算出的切口處方向的位移； 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。 ijijbiPiqb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2設(shè)計(jì)剪力 222 2ippbq bMMQ =-2ipqQQb圖 6

8、-16設(shè)計(jì)剪力計(jì)算剪力3設(shè)計(jì)軸力由特載引起的設(shè)計(jì)軸力按下式計(jì)算： x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。 ipNNipttNN6.2.3 抗浮驗(yàn)算抗浮驗(yàn)算 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1.051.10QKQ重浮6.3 截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì) 地下矩形閉合框架結(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(GB50010-2019)為準(zhǔn)。 在設(shè)有支托的框架結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行構(gòu)件截面驗(yàn)算時(shí)，桿件兩端的截面計(jì)算高度采用 h+S/3 h1 圖 6-

9、176.4 構(gòu)造要求構(gòu)造要求6.4.1 配筋型式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)載作用的地下結(jié)構(gòu)物，為提高構(gòu)件的抗對(duì)于考慮動(dòng)載作用的地下結(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。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)層混凝土保護(hù)層 外側(cè)與土、水相接觸，內(nèi)側(cè)相對(duì)濕度較高。耐久性。如50mm混凝土保護(hù)層最小厚度 表6-1 6.4.3 橫向受力鋼筋橫向受力鋼筋 p 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)

10、不大于1.2，最大不得超過1.5。 p 配置受力鋼筋要求細(xì)而密，間距70200mm。為便于施工，同一結(jié)構(gòu)中選用的鋼筋直徑和型號(hào)不宜過多。通常，受力鋼筋直徑d 32mm，對(duì)于以受彎為主的構(gòu)件d 1014mm；對(duì)于以受壓為主的構(gòu)件d 1216mm。p 鋼筋的最小配筋百分率(%) 6.4.4 分布鋼筋分布鋼筋 p 由于考慮混凝土的收縮、溫差影響、不均勻的沉陷等因素的作用，必須配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。p 縱向分布鋼筋的截面面積，一般應(yīng)不小于受力鋼筋截面積的l0，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。 p 縱向分布鋼筋應(yīng)沿框架周邊各構(gòu)件的內(nèi)、外兩側(cè)布置，其間距可

11、采用100300。p 框架角部分布鋼筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)(如加粗或加密)，其直徑不小于1214 6.4.5 箍筋箍筋 地下結(jié)構(gòu)斷面厚度較大，一般可不配置箍筋。 框架結(jié)構(gòu)的箍筋間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d，在焊接骨架中不應(yīng)大于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)，箍筋間距不應(yīng)大于5d，為受壓筋時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于10d。 框架結(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)。形箍筋多用于側(cè)墻。 箍筋的最大間距箍筋的最大間距mm） 6.4.6 剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 p 斜托垂直斜托垂直/水

12、平長(zhǎng)度之比水平長(zhǎng)度之比1：3為宜，大小視框架跨度而定。為宜，大小視框架跨度而定。 p 框架節(jié)點(diǎn)處鋼筋的布置框架節(jié)點(diǎn)處鋼筋的布置p （一沿節(jié)點(diǎn)內(nèi)側(cè)應(yīng)沿斜托另配直線鋼筋。（一沿節(jié)點(diǎn)內(nèi)側(cè)應(yīng)沿斜托另配直線鋼筋。p （二框架轉(zhuǎn)角外側(cè)的鋼筋彎曲半徑（二框架轉(zhuǎn)角外側(cè)的鋼筋彎曲半徑R必須為必須為l0d以上。以上。p （三為避免轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)受拉力時(shí)，內(nèi)側(cè)與外側(cè)鋼筋無聯(lián)系，（三為避免轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)受拉力時(shí)，內(nèi)側(cè)與外側(cè)鋼筋無聯(lián)系，表面混凝土容易剝落，在角部最好配置足夠數(shù)量的箍筋。表面混凝土容易剝落，在角部最好配置足夠數(shù)量的箍筋。 b)a)圖 6-20圖 6-226.4.7 變形縫的設(shè)置及構(gòu)造變形縫的設(shè)置及構(gòu)造比薩斜塔比薩斜塔

13、 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19.6m，最大深度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)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ 789中規(guī)定：高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜，當(dāng)建筑物高度Hg為：50mHg100m時(shí)，其允許值為0.005，即0.5。比薩斜塔基礎(chǔ)實(shí)際傾斜值已等于我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許值的18倍。S地基產(chǎn)生的不均勻沉降地基產(chǎn)生的不均勻沉降造成的建筑物傾斜造成的建筑物傾斜撫順石油一廠辦公樓糾傾扶正前情況傾斜77cm)6.4.7 變形縫的設(shè)置及構(gòu)造變形縫的設(shè)置及構(gòu)造p 為防止結(jié)構(gòu)由于不均勻沉降、溫

14、度變化和混凝土收縮等引起破壞，沿結(jié)構(gòu)縱向，每隔一定距離需設(shè)置變形縫。p 變形縫的間距為30m左右。p 變形縫分為兩種：p 一種是防止由于溫度變化或混凝土收縮而引起結(jié)構(gòu)破壞所設(shè)置的縫，稱為伸縮縫，p 另一種是防止由于不同的結(jié)構(gòu)類型或結(jié)構(gòu)相鄰部分具有不同荷載），或不同地基承載力而引起結(jié)構(gòu)不均勻沉陷所設(shè)置的縫，稱為沉降縫。 6.4.7 變形縫的設(shè)置及構(gòu)造變形縫的設(shè)置及構(gòu)造 變形縫為滿足伸縮和沉降需要，縫寬一般為2030mm，縫中填充富有彈性的材料。 變形縫的構(gòu)造方式主要分三類 :嵌縫式、貼附式、埋入式。 (一)嵌縫式 p 材料l可用瀝青砂板、瀝青板等。為了防止板與結(jié)構(gòu)物間有縫隙，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部槽中填以瀝

15、青膠或環(huán)煤涂料(即環(huán)氧樹脂和煤焦油涂料)等以減少滲水可能。也可在結(jié)構(gòu)外部貼一層防水層。p 嵌縫式的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，施工易。但在有壓水中防水效能不良，僅適于地下水較少地區(qū)，或防水要求不高工程中。 503030a)b)外帖防水層瀝青膠瀝青木絲板（二貼附式 p 將厚度68mm的橡膠平板用鋼板條及螺栓固定結(jié)構(gòu)上。p 亦稱為可卸式變形縫。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。p 可用于一般地下工程中。厚6-8mm橡膠平板瀝青木絲板8mm厚鋼板條圖6-24(三)埋入式 p 在澆灌混凝土?xí)r，把橡膠或塑料止水帶埋入結(jié)構(gòu)中。其優(yōu)點(diǎn)是防水效果可靠，橡膠老化問題需待改進(jìn)，在大型工程中普遍

16、采用。p 在有水壓，而且表面溫度高于50或受強(qiáng)氧化及油類等有機(jī)物質(zhì)侵蝕的地方，可在中間埋設(shè)紫銅片，但造價(jià)高。p 當(dāng)防水要求很高，承受較大的水壓力時(shí)，可采用上述三種方法的組合，稱為混合式，防水效果好，但施工程序多，造價(jià)高。 謝 謝7 附建式地下結(jié)構(gòu)7.1 概述概述附建式地下結(jié)構(gòu)：附建式地下結(jié)構(gòu)：修建于較堅(jiān)固的建筑物下面的地下室，修建于較堅(jiān)固的建筑物下面的地下室，“防空防空地下室或地下室或“附建式人防工事附建式人防工事”；在已建成的掘開式工事上部修建地面建筑物；在已建成的掘開式工事上部修建地面建筑物；在已有的地面建筑內(nèi)構(gòu)筑掘開式工事，也在已有的地面建筑內(nèi)構(gòu)筑掘開式工事，也可稱為附建式工事；可稱為附建式工事；與上部地面建筑同時(shí)設(shè)計(jì)