淺埋式結構與附建式地下結構

6淺埋式結構

同濟大學地下建筑與工程系

6.1概述

淺埋式結構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構尺寸的地下結構。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，地質條件，防護等級，以及施工能力等。常采用明挖法施工，比較經(jīng)濟。但在地面環(huán)境條件要求苛刻的地段，也可采用管幕法、箱涵頂進法等暗挖法施工。結構形式：直墻拱、矩形框架和梁板式結構，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左右的結構中。墻體：磚或塊石砌筑，拱體部分視其跨度大小，采用磚砌拱、預制鋼筋混凝土拱或現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱。拱型結構主要承受軸向壓力，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，且易于施工的優(yōu)點。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跨度較小時（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結構的跨度較大，或由于使用和工藝的要求，結構可設計成單跨或多跨。為了改善通風條件和節(jié)約材料，中間隔墻還可開設孔洞，不但可改善通風，節(jié)約材料，而且也使結構輕巧、美觀。中間隔墻還可用梁、柱代替?？锥撮_設較大時，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構。地鐵車站部分，為了達到換乘的目的，局部也做成雙層多跨的結構。6.2.3梁板式結構

頂、底板做成現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式結構，而圍墻和隔墻則為磚墻；在地下水位較高或防護等級要求較高的工程中，一般除內(nèi)部隔墻外，均做成箱形閉合框架鋼筋混凝土結構。對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構或折板結構。6.2矩形閉合框架的計算荷載計算，內(nèi)力計算，截面驗算。6.2.1荷載計算

地下結構所受的荷載，可分為靜載、活載、特載以及地震等偶然荷載三類。靜載是指長期作用在結構上的不變荷裁，如結構自重、土壓力及地下水壓力等；活載是指結構物使用期間或施工期間可能存在的變動荷載，如人群、車輛、設備或施工設備以及施工期間堆放的材料、機器等荷載；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)的地下結構，還受到地震荷載的作用（均為偶然荷載）。關于特載的大小是按照不同的防護等級采用的，它在人防工程的有關規(guī)范中有明確的規(guī)定。圖6-9荷載列表序號荷載類型類別1水土壓力、結構自重恒載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(二)底板上的荷載作用于底板上的荷載可按下式計算(三)側墻上的荷載土層側向壓力側向水壓力

砂土1.0，粘土0.7。作用于側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使結構產(chǎn)生內(nèi)力，在構造上采取適當措施，加配一些構造鋼筋，設置伸縮縫和沉降縫等。6.2.2內(nèi)力計算

(一)計算簡圖當不考慮結構縱向不均勻變形時，結構可看作平面應變問題。計算時可沿縱向截取單位長度(例如一米長)的截條當做閉合框架來計算。

（二）截面選擇在進行內(nèi)力計算之前，先根據(jù)以往的經(jīng)驗(參照已有的類似的結構)或近似計算方法假定各個桿件的截面尺寸，經(jīng)內(nèi)力計算后，再來驗算所設截面是否合適。否則，重復上述過程，直至所設截面合適為止。（三）計算方法當不考慮線位移影響時，可按力矩分配法進行手算。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行計算，彈性地基可按文克爾地基考慮，也可將地基視作彈性半無限平面。

圖6-12彈性地基上閉合框架的計算方法力法而計算續(xù)內(nèi)力班典型鵝方程——框架蔥基本丟結構嘆在單露位力絕作用萬下產(chǎn)琴生的棄位移(不包括敏底板)；——底板按完彈性地牲基梁在餡單位力xi作用下慮算出的尿切口處保方向的梯位移；——框架活基本謀結構干在外盜荷載房誠作用壤下產(chǎn)屆生的徹位移(不包括漁底板；)——底板按初彈性地采基梁在薄外荷裁q作用下竟算出的定切口處藍方向的艘位移。有限元住方法(四)設計彎芒矩、剪正力及軸每力的計巴算1．設巨計彎隔矩2．設妄計剪忠力圖6-163．設計匙軸力由特購載引辭起的渾設計碑軸力擔按下垮式計俘算：x為折減屢系數(shù)；獻對于頂衫板取0.3，對于清底板和群側墻取0.6。6.濟2.蓮3抗浮驗豬算施工玩期抗損浮分階爹段計種算，洽考慮短底板哀自重任等，壺不計戚設備饅、覆饒土、畝上部華結構鉤自重扁。措施降水、槽導濾層卡、外挑睛、覆土護、抗拔邪樁等6.3截面咱設計地下有矩形蜘閉合絞框架類結構減的構翼件(頂板隱、側巧墻、于底板)均按偏言心受壓吩構件進胞行截面巾驗算。截面觸選擇薯和強稱度計仇算，援除特畫殊要胖求外站，一固般以混凝高土規(guī)范(GB邪500斗10-蛾200緞2)為準糠。在設有兩支托的貍框架結麥構中，瓶進行構鋪件截面師驗算時存，桿件楚兩端的截面自計算盡高度采用h+渡S/呢3布<訊h1圖6-176.補4構造銜要求6.4顯.1配筋型鑒式一般在角部設里置支托，并配彎支托鋼冒筋。當斑荷載較笛大時，捕需驗算埋抗剪強柳度，并恥配置鋼品箍和彎曠起筋對于逆考慮安動載祝作用攤的地愧下結秧構物腹，為乖提高傻構件冒的抗凱沖擊何動力嚷性能功，構件斷生面上宜次配置雙燙筋。6.棉4.據(jù)2混凝恥土保盾護層外側與抬土、水劃相接觸林，內(nèi)側咬相對濕尾度較高播。耐久謙性。如50吸mm混凝測土保鋸護層艘最小曬厚度因表6-16.4串.3橫向受易力鋼筋受彎孝構件死及大其偏心膊受壓憂構件底受拉怒主筋中的配駁筋率懼，一般散應不耐大于1.2％，最大不藍得超過1.5％。配置制受力唱鋼筋蜂要求節(jié)細而是密，間距70掘~2票00撈mm。為便令于施工陸，同一殘結構中選用的墊鋼筋直排徑和型境號不宜敘過多。通蓬常，絨受力漸鋼筋裂直徑d≯刻32疾mm，對喇于以懷受彎財為主響的構也件d≮1竊0～14蘇mm；對砌于以富受壓曬為主跌的構伴件d≮曾12～16m堆m。鋼筋的筑最小配醋筋百分龜率(%)6.琴4.椒4分布鋼忍筋由于考慮混珠凝土的宣收縮、腐溫差影鞏響、不淚均勻的栗沉陷等因訓素的發(fā)作用瓦，必喉須配暈置一覺定數(shù)桶量的構造葵鋼筋。縱向分擾布鋼筋改的截面呀面積，綁一般應不小圣于受秒力鋼精筋截律面積往的l0％，同時活，縱向鋒分布醒鋼筋始的配泥筋率：對暈頂、活底板局不宜硬小于0.惕15％；對于側墻不同宜小于0.鑼20％。縱向遲分布槳鋼筋應沿班框架唉周邊歐各構準件的扭內(nèi)、站外兩舍側布紗置，察其間樸距可例采用10從0~燥30草0?？蚣芙切U部分布退鋼筋應答適當加監(jiān)強(如加粗僻或加密)，其直透徑不小師于12~蝦146.陶4.揉5箍筋地下結封構斷面某厚度較瓦大，一般可攜不配置接箍筋?？蚣芙Y跳構的箍傭筋間距在綁與扎骨造架中不應大彼于15d，在貫焊接劈燕骨架梢中不非應大隱于20芝d(后d為受尺力鋼寒筋中子的最小昨直徑)，同時穿不應大墳于40閱0m陜m。在受挨力鋼牙筋非焊接她接頭長意度內(nèi)，搭鞠接鋼挑筋為受拉咱筋時，箍白筋間距丟不應大宜于5d，為受壓筋時，箍檢筋間距慨不應大滿于10母d?？蚣芙o結構加的箍丙筋一戲般采鼓用[_隸]形直鉤槽叔形箍筋，這巷種鋼妻筋多廳用于練頂、溜底板喜，其彎鉤舌必須配苗置在斷譯面受壓鑄一側。ι形箍筋秤多用于庭側墻。箍筋的晉最大間序距（mm）6.4栗.6剛性節(jié)園點構造斜托垂直/水平長未度之比1：3為宜，大小視頭框架跨姿度而定宴?？蚣芰窆?jié)點傳處鋼弦筋的粥布置（一耳）沿節(jié)啞點內(nèi)踢側應沿斜托尼另配直鳴線鋼筋。（二碌）框調(diào)架轉諸角外側好的鋼恒筋彎曲賣半徑R必須為l0d以上趣。（三）還為避免仔轉角內(nèi)箭側受拉戚力時，姑內(nèi)側與才外側鋼沃筋無聯(lián)征系，表堪面混凝鄉(xiāng)豐土容易虜剝落，皺在角部死最好配產(chǎn)置足夠數(shù)皇量的箍浙筋。圖6-20圖6-226.4電.7變形掃縫的肚設置秤及構曉造比薩斜互塔比薩斜拴塔是比巧薩大教陳堂的鐘齊樓，塔拾八層，臺高53面.3廢m。塔縱的磚脈石地手基的得直徑趙為19.頂6m，最大坦深度5.悄5m。塔基例向南傾雨斜，與浴地面成5.5貿(mào)°第七層效在南面洗突出4.兄5m。比薩晨斜塔態(tài)基礎旁底面明傾斜澇值，環(huán)經(jīng)計虹算為0.0插93，即9.順3％,我國國威家標準《建筑撐地基踩基礎崇設計聞規(guī)范》GB碎J7－89中規(guī)日定：鹽高聳斃結構摸基礎疼的傾蛾斜，鑰當建尤筑物挨高度Hg為：50執(zhí)m<窯Hg喚≤1宿00斗m時，其閱允許值壤為0.尿00導5，即0.5％。比薩則斜塔基禾礎實際懶傾斜值痛已等于屑我國國禿家標準麥允許值良的18倍。S地基炊產(chǎn)生戴的不悶均勻閘沉降悼造成舉的建倘筑物州傾斜撫順石則油一廠蔽辦公樓糾傾扶化正前情壺況（傾裝斜77c切m)6.嘩4.搭7變形化縫的誰設置懲及構請造為防桐止結犧構由深于不均勻奪沉降、蜂溫度變殘化和混盯凝土收孫縮等引雕起破壞，沿耗結構腦縱向姥，每榨隔一進定距擺離需相設置寺變形掃縫。變形縫繞的間距飾為30m左右。變形縫叮分為兩外種：一種北是防茫止由彈于溫度變振化或混往凝土收急縮而引起復結構破撈壞所設泳置的縫敲，稱為伸縮驗縫，另一鄭種是赴防止蜜由于木不同娛的結及構類篩型（櫻或結撤構相時鄰部均分具梳有不興同荷廟載）插，或睡不同講地基幼承載景力而鞋引起結構鐵不均側勻沉堅陷所設置訊的縫，盞稱為沉降劈燕縫。6.濕4.挎7變形縫藥的設置窗及構造變形體縫為普滿足嬸伸縮疾和沉滅降需扁要，縫寬漸一般偶為20川~3妨0m薦m，縫規(guī)中填算充富介有彈托性的判材料首。變形縫竟的構造班方式主帽要分三傘類:嵌縫擔式、除貼附恢式、艘埋入艦式。(一)嵌縫蔑式材料l可用什瀝青舍砂板果、瀝降青板侮等。賊為了轟防止每板與沾結構域物間律有縫迫隙，笑在結東構內(nèi)部槽放中填以黑瀝青膠緞或環(huán)煤衡涂料(即環(huán)氧篩樹脂和梨煤焦油充涂料)等以咳減少茅滲水幫可能晌。也河可在狼結構銜外部毒貼一節(jié)層防獸水層果。嵌縫式悔的優(yōu)點榜是造價鎮(zhèn)低，綱施工券易。但壞在有壓水響中防水頁效能不鏈良，僅適迫于地下崗水較少算地區(qū)，錄或防水玩要求不格高工程臘中。（二）番貼附式將厚牲度6～8mm的橡沙膠平透板用與鋼板顫條及層螺栓扶固定陣結構鎖上。亦稱蛋為可卸鵝式變盆形縫循。其喉優(yōu)點控是橡狹膠平含板年吳久老四化后即可以計拆換盡，缺卵點是爽不易膜使橡勢膠平張板和來鋼板權密貼競?？捎糜诠乱话愕啬蛳鹿こ贪种?。圖6-24(三)埋入帶式在澆缸灌混撤凝土暮時，她把橡膠或膠塑料止化水帶埋入種結構賄中。釀其優(yōu)賺點是防水綁效果抽可靠，橡膠透老化問屬題需待卡改進，執(zhí)在大型舉工程中心普遍采江用。在有水稈壓，而虛且表面相溫度高冤于50餃℃或受強膀氧化及醫(yī)油類等款有機物直質侵蝕服的地方劍，可在準中間埋設醬紫銅瘋片，但造感價高。當防水凱要求辦很高，承受域較大的賣水壓力事時，可費采用上兄述三種燥方法的公組合，題稱為混合式，防水健效果好費，但施布工程序梳多，造園價高。謝以謝7附建式雨地下結歸構7.兵1概述附建記式地仿下結才構：修建于鍛較堅固抖的建筑字物下面浪的地下顫室，“防溫空地養(yǎng)下室紡”或失“附屆建式雞人防話工事”；在已義建成音的掘丸開式騾工事梢上部瓣修建違地面糕建筑送物；迅在已挪有的義地面驢建筑踏內(nèi)構餐筑