地下建筑结构设计总复习.ppt

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1、地下建筑结构设计第一讲本课内容第一讲总论土层地下建筑岩石地下建筑地下建筑结构的概念、作用和形式地下建筑是修建在地层中的建筑物。它可以分为两大类：一类是修建在土层中的；一类是修建在岩层中的；广义上讲，任何结构物都是修建在相应的介质中的，本学科所要研究的所有问题其实都可以归为“结构与介质的相互作用问题”。。地下建筑的优点有效的土地利用能源利用的节省和气候的控制安全噪声和震动的隔离便于维修管理地下建筑的缺点获得眺望和自然采光的机会有限进人和往来的限制能源上的限制地下建筑与地面建筑结构的区别（1）计算理论、设计和施工

2、方法（2）地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。（3）地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。所以，在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。这一点乃是地下建筑结构在计算理论上与地面建筑结构最主要的差别。第2章地下建筑结构的荷载1.荷载种类和组合荷载组合各种荷载对结构可能不是同时作用，需进行最不利情况的组合。先计算个别荷载单独作用下的结构各部件截面的内力，再进行最不利的内力组合，得出各设计控制截

3、面的最大内力。最不利的荷载组合一般有以下几种情况：（一）静载；（二）静载+活载；（三）静载+动载（原子爆炸动载、炮（炸）弹动载）2.荷载的确定方法确定依据.1、依据规范：当前在地下建筑结构设计中试行的规范、技术措施、条例等有多种。有的仍沿用地面建筑的设计规范，设计时应遵守各有关规范。3.计算理论计算原理.地下结构的计算理论较多地应用以文克尔假定为基础的局部变形理论以及以弹性理论为基础的共同变形理论。地层对结构的弹性抗力限制了结构的变形，故改善了结构的受力情况。荷载的计算地下建筑结构上所承受的荷载有结构自重、地

4、层压力、弹性抗力、地下静水压力、车辆和设备重量及其他使用荷载等。其中地层压力（包括土压力和围岩压力）是至关重要的荷载。第3章弹性地基梁理论1.概述定义：弹性地基梁，是指搁置在具有一定弹性地基上，各点与地基紧密相贴的梁。如铁路枕木、钢筋混凝土条形基础梁，等等。通过这种梁，将作用在它上面的荷载，分布到较大面积的地基上，既使承载能力较低的地基，能承受较大的荷载，又能使梁的变形减小，提高刚度降低内力。1.荷载种类和组合弹性地基梁与普通梁的区别：1.超静定次数是无限还是有限，这是它们的一个主要区别。2.地基的变形是考虑

5、还是略去，这是它们的另一个主要区别。2.弹性地基梁的计算模型计算模型分类：.局部弹性地基模型2.半无限体弹性地基模型局部弹性地基模型1867年前后，温克尔（E.Winkler）对地基提出如下假设：地基表面任一点的沉降与该点单位面积上所受的压力成正比。即式中,y为地基的沉陷，m；k为地基系数，，其物理意义为：使地基产生单位沉陷所需的压强；p为单位面积上的压力强度，。这个假设实际上是把地基模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧。当地基表面上某一点受压力p时，由于弹簧是彼此独立的，故只在该点局部产生沉陷y，而在其他地方不

6、产生任何沉陷。因此，这种地基模型称作局部弹性地基模型。3.弹性地基梁的挠度曲线微分方程式及其初参数解基本假设：在弹性地基梁的计算理论中，除上述局部弹性地基模型假设外，还需作如下三个假设：（1）地基梁在外荷载作用下产生变形的过程中，梁底面与地基表面始终紧密相贴，即地基的沉陷或隆起与梁的挠度处处相等；（2）由于梁与地基间的摩擦力对计算结果影响不大，可以略去不计，因而，地基反力处处与接触面相垂直；（3）地基梁的高跨比较小，符合平截面假设，因而可直接应用材料力学中有关梁的变形及内力计算结论。如果梁的挠度已知，则梁任意

7、截面的转角θ，弯矩M，剪力Q可按材料力学中的公式来计算，即:1.弹性地基梁的挠度曲线微分方程式此即为弹性地基梁的挠曲微分方程式令，若地基梁宽度为b，则有2.对应齐次微分方程的通解上面推导得弹性地基梁的挠曲微分方程式是一个四阶常系数线性非齐次微分方程，令式中，即得对应齐次微分方程：由微分方程理论知，上述方程的通解由四个线性无关的特解组合而成。为寻找四个线性无关的特解，令并代入上式有：或由复数开方根公式得：是与梁和地基的弹性性质相关的一个综合参数，反映了地基梁与地基的相对刚度，对地基梁的受力特性和变形有重要影响，

8、通常把称为特征系数，称为换算长度。（3.7）（3.8）（3.9）弹性地基梁挠曲微分方程的通解式（3.31）中，当，时，pi、mi两项取值为零。（3.31）第4章地下建筑结构的计算方法刚性理论经验1.概述弹性理论连续介质理论我国采用的设计方法似可分属以下四种设计模型：1.荷载—结构模型1.概述将支护结构和围岩分开来考虑，支护结构是承载主体．因岩作为荷载；结构与围岩的相互作用是通过弹性支承对支护结构施加