地下建筑構造主講人：尤春安1.緒論地下構造的定義：保管上部地層〔山體或土層〕的前提下，在開挖出能提供某種用途的地下空間內建筑的構造物，統稱為地下構造。

1、交通隧道：鐵路隧道、公路隧道、行人隧道等；2、水工隧洞：引水隧道、地下電廠廠房等、閘門硐室等；3、礦山巷道：立井、平巷、斜井、馬頭門、硐室等；4、地下倉庫：地下油庫、地下炸藥庫、民用地下倉庫等；地下工程運用

5、地下民用與公共建筑：地下工廠、地下停車場、地下商業街等；6、地下市政工程：城市地鐵、城市隧道、城市共同溝等；7、人防工程和國防地下工程：地下防空工程、地下飛機庫、地下彈藥庫、地下指揮部等；地下工程運用1.1地下構外型式地下構造：程度，傾斜〔斜井〕豎直〔豎井〕；程度地下構造埋置深度的不同，又分成淺埋和深埋兩種。構外型式首先由受力條件來控制，即在一定地質條件的土水壓力下和一定的爆炸與地震等動載下求出最合理和經濟的構外型式。構外型式也受運用要求的制約；施工方案是決議地下構外型式的重要要素之一。地下構外型式－斷面方式矩形梯形直墻拱形馬蹄形仰拱形圓形地下構外型式－支護方式(1)防護型支護以封鎖巖面，防止周圍巖體質量的進一步惡化或失穩為目的。特點：既不能阻止圍巖變形，又不能接受巖體壓力，而是僅用它通常是采用噴漿、噴混凝土或部分錨桿來完成的。地下構外型式－支護方式(2)構外型支護支護構造滿足施工及構造要求，防止部分掉塊或崩塌而逐漸引起整體失穩。構外型支護通常采用放射混凝土、錨桿和金屬網、模筑混凝土支護等。地下構外型式－支護方式(3)承載型支護承載型支護應滿足圍巖壓力，運用荷載、構造荷載及其它荷載的要求，保證圍巖與支護構造的穩定性北京地鐵王府井車站南京玄武湖隧道廣州地鐵東〔山口〕~楊〔箕〕區間隧道上海人民廣場地下游泳館地下劇場大連奧林匹克廣場

地鐵車站〔上海〕引水隧道〔預應力鋼筋混凝土構造深圳梧桐山隧道〔魯班獎〕珠海板樟山隧道福州象山隧道〔四連拱〕隧道內景隧道內景隧道內景小浪底電站進水口〔施工〕地下廠房地下廠房地下廠房綜合地質、運用、施工三要素，地下構造常見的型式有以下幾種：地下構造常見的型式有以下幾種〔1〕附建式構造〔2〕淺埋式構造〔3〕地道式構造〔4〕沉井法構造〔5〕盾構法構造〔6〕延續墻構造〔7〕頂管構造〔8〕沉管法構造附建構造淺埋式構造坑道式構造沉井盾構地下延續墻構造頂管沉管1.2地下構造計算實際的開展與現狀地下工程所處的環境條件與地面工程是全然不同的，早期的地下工程建立都是沿用適用于地面工程的實際和方法來指點地下工程的設計與施工．因此經常不能正確地描畫地下工程中出現的力學景象。經過長期的工程實際和實際研討，人們才逐漸認識到地下構造受力、變形的特點，并構成以思索地層對構造變形約束為特點的地下構造計算實際和方法。1.2地下構造計算實際的開展與現狀地下工程支護構造實際的開展至今已有百余年的歷史，它與巖土力學的開展有著親密關系。土力學的開展促使著松散地層圍巖穩定和圍巖壓力實際的開展．而巖石力學的開展促使圍巖壓力和地下工程支護構造實際的進一步飛躍。隨著新奧法施工技術的出現以及巖土力學、測試儀器、計算機技術和數使分析方法的開展．地下工程支護構造實際正在逐新成為一門完善的學科。1.2地下構造計算實際的開展與現狀〔1〕剛性構造階段這種計算實際以為．作用在支護構造上的壓力是其上覆巖層的重力。如：海姆(A．Haim)實際、朗肯實際和金尼克實際和著名的普氏實際等。1.2地下構造計算實際的開展與現狀〔1〕剛性構造階段這種計算實際以為．作用在支護構造上的壓力是其上覆巖層的重力。如：海姆(A．Haim)實際、朗肯實際和金尼克實際和著名的普氏實際等。1.2地下構造計算實際的開展與現狀〔2〕彈性構造階段19世紀后期，混凝上和鋼筋混凝土資料陸續出現．并用于建造地下工程，使地下構造具有較好的整體性。從這時起，地下構造開場核彈性延續拱形框架用超靜定構造力學方法計算構造內力。作用在構造上的荷載是自動的地層壓力，并思索了地層對構造產生的彈性反力的約束作用。由于有了比較可靠的力學原理為根據、故至今在設計地下構造時仍采用。1.2地下構造計算實際的開展與現狀〔2〕彈性構造階段a.假定彈性反力階段將構造的變形曲線和地層彈性反力的分布按某種方式分布進展了假定．并出變形協調條件計算彈性反力的量值、因此比前一種假定彈性反力法合理。1.2地下構造計算實際的開展與現狀〔2〕彈性構造階段b.彈性地基梁階段即所謂的部分變形實際：Winkler假定：地基反力〔抗力〕與該點的變構成這比。1.2地下構造計算實際的開展與現狀〔3〕延續介質階段把支護構造與巖體作為一個一致的力學體系來思索。兩者之間的相互作用，共同變形。即所謂的共同變形實際1.2地下構造計算實際的開展與現狀現代支護實際的特征：(1)對圍巖和圍巖壓力的認識方面傳統支護實際以為圍巖是荷載的來源，是支撐的對象。現代支護實際那么以為圍巖具有自承才干。圍巖也是支護資料，可以經過加固圍巖而保證構造的穩定。1.2地下構造計算實際的開展與現狀現代支護實際的特征：(2)在圍巖和支護間的相互關系上傳統支護實際把圍巖和支護分開考．圍巖當作荷裁、支護作為承載構造，現代支護實際那么將圍巖和支護作為一個一致體，二者相互作用，共同變形。1.2地下構造計算實際的開展與現狀現代支護實際的特征：(3)在支護功能和作用原理上傳統支護構造只是為了接受荷載，現代支護那么是為了及時穩定和加固圍巖。保證圍巖的穩定性。1.2地下構造計算實際的開展與現狀現代支護實際的特征：(4)在設計計算方法上傳統支護主要是確定作用在支護上的荷載，而現代支護實際將圍巖與支護作為共同的承載構造。1.2地下構造計算實際的開展與現狀現代支護實際的特征：(5)在支護方式和工藝上以加固圍巖為主要支護手段：如錨桿、錨索、放射混凝土、注漿等。1.2地下構造計算實際的開展與現狀地下工程支護構造實際正在不斷開展，各種設計方法都在不斷提高和完善過程中，尤其是能較好地反映地下工程特點的現場監控設計方法，更迫切需求在近期內構成比較完善的量測體系與計算體系—從開展趨勢看，新奧法開創的實際閱歷—量測相結合的〞信息化設計’’表達了地下工程程支護構造設計實際的開展方向。1.3地下構造的計算特性和設計方法1．地下構造的計算特點〔1〕必需充分認識地質環境對地下構造設計的影響；〔2〕地下工程周圍的地質體是工程資料、承載構造，同時又是產生荷載的來源；〔3〕地下構造施工要素和時間要素會極大地影響構造體系的平安性

1.3地下構造的計算特性和設計方法1．地下構造的計算特點〔4〕與地面構造不同，地下工程支護構造平安與否，既要思索到支護構造能否承載，又要思索圍巖的穩定性；〔5〕地下工程支護構造設計的關鍵問題在于充分發揚困巖自承力；〔6〕地下構造的開挖過程是卸載過程，而不是加載過程；

1.3地下構造的計算特性和設計方法2．地下構造的設計方法信息化設計方法的流程圖1.4地下構造計算的力學模型1．地下構造的計算特點〔4〕與地面構造不同，地下工程支護構造平安與否，既要思索到支護構造能否承載，又要思索圍巖的穩定性；〔5〕地下工程支護構造設計的關鍵問題在于充分發揚困巖自承力；〔6〕地下構造的開挖過程是卸載過程，而不是加載過程；

初步設計的內容

〔1〕工程防護等級，三防要求與動載規范確實定；〔2〕確定埋置深度與施工方法；〔3〕草算荷載值；〔4〕選擇建筑資料；〔5〕選定構外型式和布置；〔6〕估算構造跨度、高度、頂底板及邊墻厚度等主要尺寸；〔7〕繪制初步設計構造圖；〔8〕估算工程資料數量及財務概算。技術設計主要是處理構造的強度、剛度和穩定、抗裂性等問題，并提供施工時構造各部件的詳細細節尺寸及銜接大樣。〔1〕計算荷載：〔2〕計算簡圖：〔3〕內力分析：〔4〕內力組合：〔5〕配筋設計：(6〕繪制構造施工詳圖：〔7〕資料、工程數量和工程財務預算。1.3計算原那么1〕運用規范2〕設計規范：確定地下建筑物的荷載、建筑資料的選用、允許思索由塑性變形引起的內力重分布、截面計算原那么、資料強度目的3〕計算實際〔1〕計算原理：較多地運用以文克爾假定的根底部分變形實際以及以彈性實際為根底的共同變形實際。〔2〕計算方法：普通構造力學法，彈性地基梁法，矩陣分析法。彈性抗力限制了構造的變形，故改善了構造的受力情況，如圖1-10所示。1.4本課程的內容和義務本課程是土木工程的一門專業課。獲得地下構造