《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程教學大綱

1、地下建筑結(jié)構(gòu)課程教學大綱課程代碼：151323課程名稱：地下建筑結(jié)構(gòu)Underground Structures學時學分：48/3適用專業(yè)：城市地下空間工程開課部門：地質(zhì)工程學院一、課程定位（一）課程性質(zhì)本課程是城市地下空間工程專業(yè)學科專業(yè)課程模塊中的專業(yè)核心課。（二）課程在人才培養(yǎng)過程中的作用地下建筑結(jié)構(gòu)是城市地下空間工程專業(yè)學科專業(yè)課程模塊中的一門專業(yè)核心課。本課程的教學目的在于使學生掌握或了解地下建筑結(jié)構(gòu)設計的基本原理和設計計算方法，能夠根據(jù)地下結(jié)構(gòu)所處的不同介質(zhì)環(huán)境、使用功能和施工方法設計出安全、經(jīng)濟和合理的結(jié)構(gòu)。（三）本課程與其它課程關(guān)系該課程是在土力學、巖體力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學

2、、彈性力學及有限元、基礎(chǔ)工程等公共基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課之后開設的一門專業(yè)核心課，為后續(xù)地下工程施工、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計等專業(yè)課程的學習奠定理論基礎(chǔ)。二、教學目標（一）知識目標通過本課程的學習，使學生了解地下建筑結(jié)構(gòu)的概念和作用，熟悉土層中地下結(jié)構(gòu)的常見結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)設計的一般程序與內(nèi)容；了解土層地下襯砌結(jié)構(gòu)的荷載，了解結(jié)構(gòu)彈性抗力的概念和計算理論；掌握常見荷載的計算方法和彈性抗力的局部變形理論計算方法；了解地層與地下結(jié)構(gòu)共同作用的概念、分析原則和工程應用；了解各種隧道結(jié)構(gòu)的適用環(huán)境和構(gòu)造，掌握拱形襯砌結(jié)構(gòu)的設計計算內(nèi)容和方法；了解淺埋式地道結(jié)構(gòu)的形式、構(gòu)造特點，掌握矩形框架結(jié)構(gòu)的分析與設計方法；

3、了解附建式地下結(jié)構(gòu)（地下室）的結(jié)構(gòu)選型和設計計算內(nèi)容，掌握常見地下室結(jié)構(gòu)的設計計算方法；了解盾構(gòu)隧道和頂管隧道的功能和適用環(huán)境，掌握盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的設計計算方法和構(gòu)造要求；了解沉井、沉管結(jié)構(gòu)的類型和特點，了解沉管結(jié)構(gòu)的設計計算內(nèi)容和方法，掌握沉井結(jié)構(gòu)的設計計算和構(gòu)造處理。（二）能力目標能把學到的地下建筑結(jié)構(gòu)知識與實際工程密切聯(lián)系起來，初步具有進行實際地下建筑工程設計計算的能力。（三）素質(zhì)目標使學生重視地下建筑結(jié)構(gòu)的知識在專業(yè)體系中的重要性，同時培養(yǎng)學生實事求是、認真嚴謹?shù)木衿焚|(zhì)。三、教學內(nèi)容與基本要求第一章 緒 論1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 地下建筑結(jié)構(gòu)的概念及其作用第二節(jié) 地下建筑結(jié)構(gòu)的形式第三節(jié)

4、 地下建筑結(jié)構(gòu)的設計程序及內(nèi)容2. 重點與難點重點：地下建造結(jié)構(gòu)的概念及其形式。3. 基本要求了解本課程的主要教學內(nèi)容和教學要求。4. 教學方法講授法結(jié)合案例教學法。第二章 地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 荷載種類和組合第二節(jié) 荷載確定方法第三節(jié) 巖土體壓力的計算（1）土壓力的計算（2）圍巖壓力的計算第四節(jié) 初始地應力、釋放荷載與開挖效應（1）初始地應力的確定（2）釋放荷載的計算第五節(jié) 地層彈性抗力第六節(jié) 結(jié)構(gòu)自重及其他荷載2. 重點與難點重點：地下建筑荷載的種類，土壓力、圍巖壓力的確定，彈性抗力的確定。難點：地下建筑荷載的計算原則。3. 基本要求通過本章學習，結(jié)合前期課程基礎(chǔ)，掌握地

5、下建筑荷載的種類、計算方法和計算原則。4. 教學方法講授法。第三章 彈性地基梁理論1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 彈性地基梁的計算模型（1）局部彈性地基模型（2）半無限體彈性地基模型第三節(jié) 彈性地基梁的擾度曲線微分方程式及其初參數(shù)解（1）基本假設（2）彈性地基梁的擾度曲線微分方程式（3）對應齊次微分方程的通解（4）初參數(shù)解（5）彈性地基梁擾曲微分方程的特解第四節(jié) 彈性地基短梁、長梁及剛性梁（1）彈性地基梁的分類（2）長梁的計算（3）剛性梁的計算第五節(jié) 算例2. 重點與難點重點：彈性地基梁與普通梁的區(qū)別，彈性特征系數(shù)的含義及計算。難點：彈性地基梁兩種計算模型的區(qū)別。3. 基本要求通過本章學習，

6、能進行彈性地基梁彈性特征系數(shù)的計算，掌握彈性地基梁與普通梁的區(qū)別。4. 教學方法講授法。第四章 地下建筑結(jié)構(gòu)的計算方法1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 概述（1）計算方法的發(fā)展（2）地下建筑結(jié)構(gòu)的計算模型第二節(jié) 荷載結(jié)構(gòu)法（1）設計原理（2）計算原理第三節(jié) 地層結(jié)構(gòu)法（1）設計原理（2）計算初始地應力（3）本構(gòu)模型（4）單元模式（5）施工過程的模擬第四節(jié) 算例2. 重點與難點重點：地下建筑結(jié)構(gòu)計算方法的類型，荷載結(jié)構(gòu)法、地層結(jié)構(gòu)法的含義與主要區(qū)別。難點：荷載結(jié)構(gòu)法和地層結(jié)構(gòu)法的計算過程。3. 基本要求掌握荷載結(jié)構(gòu)法、地層結(jié)構(gòu)法的含義、計算過程，熟悉荷載結(jié)構(gòu)法、地層結(jié)構(gòu)法的主要區(qū)別。4. 教學方法講授法。第

7、五章 淺埋式結(jié)構(gòu)1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 概述（1）直墻拱形結(jié)構(gòu)（2）矩形閉合框架（3）梁板式結(jié)構(gòu)第二節(jié) 矩形閉合框架的計算（1）荷載計算（2）內(nèi)力計算（3）抗浮驗算第三節(jié) 截面設計第四節(jié) 構(gòu)造要求（1）配筋形式（2）混凝土保護層（3）橫向受力鋼筋（4）分布鋼筋（5）箍筋（6）剛性節(jié)點構(gòu)造（7）變形縫的設置與構(gòu)造第五節(jié) 算例2. 重點與難點重點：淺埋式矩形框架結(jié)構(gòu)的計算原理，淺埋式結(jié)構(gòu)的適用場合，淺埋式結(jié)構(gòu)的地層荷載。難點：淺埋式結(jié)構(gòu)節(jié)點設計彎矩與計算彎矩的區(qū)別，計算節(jié)點設計彎矩的計算。3. 基本要求熟悉淺埋式矩形框架結(jié)構(gòu)的計算原理，淺埋式結(jié)構(gòu)的適用場合，掌握淺埋式結(jié)構(gòu)的地層荷載，淺埋式結(jié)構(gòu)節(jié)點設

8、計彎矩與計算彎矩的計算。4. 教學方法講授法。第六章 附建式地下結(jié)構(gòu)1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 概述（1）附建式地下結(jié)構(gòu)的特點（2）附建式地下結(jié)構(gòu)的形式（3）附建式地下結(jié)構(gòu)的構(gòu)造第二節(jié) 梁板式結(jié)構(gòu)（1）頂板（2）側(cè)墻（3）基礎(chǔ)（4）承重內(nèi)墻（柱）第三節(jié) 口部結(jié)構(gòu)（1）室內(nèi)出入口（2）室外出入口（3）通風采光洞2. 重點與難點重點：附建式結(jié)構(gòu)的形式、用途及特點，附建式結(jié)構(gòu)荷載的種類及確定方法。3. 基本要求掌握附建式結(jié)構(gòu)的分類及確定方法。4. 教學方法講授法。第七章 沉井和沉箱結(jié)構(gòu)1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 沉井結(jié)構(gòu)（1）沉井的類型（2）沉井的構(gòu)造（3）沉井的結(jié)構(gòu)計算第三節(jié) 沉箱結(jié)構(gòu)（1）沉箱的

9、主體結(jié)構(gòu)組成（2）沉箱結(jié)構(gòu)設計條件與方法（3）沉箱結(jié)構(gòu)設計的注意事項2. 重點與難點重點：沉井、沉箱結(jié)構(gòu)的類型、特點及其應用范圍，沉井、沉箱結(jié)構(gòu)的計算，沉井、沉箱結(jié)構(gòu)設計注意事項。難點：沉井、沉箱結(jié)構(gòu)的設計計算。3. 基本要求掌握沉井、沉箱結(jié)構(gòu)的類型、特點及其應用范圍，熟悉沉井、沉箱結(jié)構(gòu)的設計計算方法。4. 教學方法講授法結(jié)合案例分析法。第八章 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 概述（1）地下連續(xù)墻的施工方法（2）地下連續(xù)墻的特點及適用場合第二節(jié) 地下連續(xù)擋土墻設計（1）荷載（2）槽幅設計（3）導墻設計（4）連續(xù)墻深度及厚度的初選（5）結(jié)構(gòu)計算第三節(jié) 地下連續(xù)墻兼作外墻時的設計（1）單一墻的

10、設計（2）重合墻的設計（3）復合墻的設計（4）分離墻的設計（5）地下連續(xù)墻承重墻設計第四節(jié) 地下連續(xù)墻接頭設計2. 重點與難點重點：地下連續(xù)墻的特點及適用條件，地下連續(xù)墻的設計內(nèi)容、程序，地下連續(xù)墻槽段劃分依據(jù)，槽段長度對槽壁穩(wěn)定性的影響。難點：地下連續(xù)墻的設計內(nèi)容、程序。3. 基本要求掌握地下連續(xù)墻的設計。4. 教學方法講授法結(jié)合案例分析法。第九章 盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 襯砌形式和構(gòu)造（1）襯砌斷面的形式與選型（2）襯砌的分類及其比較（3）裝配式鋼筋混凝土管片（4）管片接頭構(gòu)造（5）其他構(gòu)造第二節(jié) 襯砌圓環(huán)內(nèi)力計算（1）鋼筋混凝土管片的設計要求和方法（2）結(jié)構(gòu)計算方法的選擇（3

11、）荷載的確定（4）襯砌內(nèi)力計算方法第三節(jié) 襯砌斷面設計（1）抗裂及裂縫限制的計算（2）襯砌斷面強度計算（3）襯砌圓環(huán)的直徑變形計算（4）縱向接縫計算（5）環(huán)縫的近似計算第四節(jié) 隧道防水及其綜合處理（1）襯砌的抗?jié)B（2）管片制作精度（3）接縫防水的基本技術(shù)要求（4）二次襯砌（5）其他第五節(jié) 盾構(gòu)新型管片襯砌形式簡介（1）雙圓盾構(gòu)管片襯砌（2）通用管片襯砌（3）預應力管片（4）鋼纖維復合管片第六節(jié) 算例2. 重點與難點重點：盾構(gòu)法隧道適用條件、特點，襯砌管片的形式、特點、使用條件，盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)的計算模式、設計計算，盾構(gòu)法隧道襯砌結(jié)構(gòu)的防水、抗?jié)B措施。難點：盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)的計算模式、設計計算。3.

12、 基本要求掌握盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)的設計計算、防水抗?jié)B措施。4. 教學方法講授法結(jié)合案例分析法。第十章 沉管結(jié)構(gòu)1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 概述（1）水底隧道的主要施工方法（2）沉管隧道施工（3）沉管隧道的設計第二節(jié) 沉管結(jié)構(gòu)的設計（1）沉管結(jié)構(gòu)的類型（2）沉管結(jié)構(gòu)的荷載（3）沉管結(jié)構(gòu)的浮力設計（4）沉管結(jié)構(gòu)計算與配筋（5）預應力的應用第三節(jié) 沉管的防水設計（1）沉管的防水措施（2）鋼殼與防水鋼板（3）卷材防水與涂料防水第四節(jié) 變形縫與管段接頭設計（1）變形縫的布置與構(gòu)造（2）止水縫帶（3）管段接頭第五節(jié) 沉管基礎(chǔ)設計（1）地質(zhì)條件與沉管基礎(chǔ)（2）基礎(chǔ)處理（3）軟弱土層中的沉管基礎(chǔ)2. 重點與難點重點：沉

13、管結(jié)構(gòu)的適用條件，沉管結(jié)構(gòu)的設計方法、原則，管段之間的連接處理。難點：沉管結(jié)構(gòu)的設計計算。3. 基本要求掌握沉管結(jié)構(gòu)的設計計算、管段之間的連接處理措施。4. 教學方法講授法結(jié)合案例分析法。第十一章 頂管、管幕及箱涵結(jié)構(gòu)1. 教學內(nèi)容第一節(jié) 頂管結(jié)構(gòu)（1）概述（2）頂管的分類（3）頂管工程的設計計算（4）頂管施工的主要設備（5）頂管施工主要技術(shù)措施第二節(jié) 管幕結(jié)構(gòu)（1）管幕法的特點及適用范圍（2）管幕結(jié)構(gòu)的力學分析（3）管幕工法頂進施工第三節(jié) 箱涵結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)形式（2）箱涵結(jié)構(gòu)的設計（3）沉降縫的設置（4）涵管頂進施工法（5）算例2. 重點與難點重點：頂管、管幕、箱涵結(jié)構(gòu)的特點、適用范圍及設計

14、計算。難點：頂管、管幕、箱涵結(jié)構(gòu)的設計計算。3. 基本要求掌握頂管、管幕、箱涵結(jié)構(gòu)的特點、適用范圍。4. 教學方法講授法。四、課程學時分配（以章節(jié)為單位）章次各章名稱學時分配學時合計理論實踐（實驗）討論/習題第一章緒 論22第二章地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載44第三章彈性地基梁理論44第四章地下建筑結(jié)構(gòu)的計算方法44第五章淺埋式結(jié)構(gòu)628第六章附建式地下結(jié)構(gòu)22第七章沉井和沉箱結(jié)構(gòu)44第八章地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)44第九章盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)628第十章沉管結(jié)構(gòu)66第十一章頂管、管慕及箱涵結(jié)構(gòu)22總計44448六、推薦教材和教學參考書1. 推薦教材：地下建筑結(jié)構(gòu)，作者：朱合華主編，出版社：中國建筑工業(yè)出版社，出版年月：2016年，第3版；2. 教學參考書：（1）地下結(jié)構(gòu)設計，許明編著，中國建筑工業(yè)出版社，2014年第一版；（2）地下建筑結(jié)構(gòu)設計，王