地下建筑结构复习

一、名词解释：

1、衬砌：沿洞室周边修建的永久性支护结构；

2、围岩压力：位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力；

3、底层弹性抗力：地下建筑结构除承受主动荷载作用外，还承受的一种被动荷载；

4、附建式地下结构：根据一定的防护要求修建的附属于较坚固的建筑物的地下室，又称“防空地下室”或“附建式人防工事”；

5、沉井和沉箱：不同断面形状（如圆形，矩形，多边形等）的井筒或箱体，按边排土边下沉的方式使其沉入地下，即沉井和沉箱；

6、喷锚支护：由喷混凝土、锚杆、钢筋网组成的喷锚联合支护或喷锚网联合支护。

二、填空：1、土层地下建筑结构的形式有：浅埋式结构、附建式结构、沉井（沉箱）结构、地下连续墙结构、盾构结构、沉管结构和其他结构；

2、围岩压力分为：围岩垂直压力、围岩水平压力和围岩底部压力；

3、地下建筑结构设计方法的设计模型：荷载—结构模型、地层—结构模型、经验类比模型、收敛限制模型；

4、浅埋式结构和深埋式结构最根本的区别是是否满足压力拱成拱条件；

5、浅埋式建筑工程常采用明挖法施工；

6、浅埋式结构的形式有：直墙拱形结构、矩形框架和梁板式结构；

7、支托框架结构中支托的作用是防止应力集中；

8、受力钢筋的保护层最小厚度比地面结构增加5~10mm；

9、变形缝的构造方式主要有：嵌缝式、贴附式、埋入式；

10、附建式地下结构的形式有：梁板结构、板柱结构、箱型结构和其他结构；

11、防空地下室口部结构的形式有：阶梯式、竖井式；

12、沉井的构造分为：井壁（侧壁），刀脚，内隔墙，封底和顶盖板，底梁和框架；

13、地下连续墙接头分为：施工接头、结构接头；

14、封顶块拼装形式有：径向楔入、纵向插入；

15、圆环管片的拼装形式有：通缝、错缝；

16、管片接头的两种类别：纵向接头（沿接头面平行于纵轴）、环向接头（接头面垂直于纵轴）；

17、每个衬砌管片上注浆孔设置一个或一个以上；

18、沉管基础处理的方法有：先铺法、后填法；

19、基坑围护结构可分为桩（墙）式和重力式两类体系；

20、中继环构造包括短冲程千斤顶组（冲程为150~300mm，规格、性能要求一致），液压、电器和操作系统，壳体与千斤顶紧固件、止水密封圈，承压法兰片；

三、简答题：

1、地下建筑结构的优缺点有哪些？

答：优点：⑴被限定的视觉影响。

地表面开放空间。

有效的土地利用。

有效的往来和输送方式。

环境和利益。

能源利用的节省和气候控制。

地下的季节湿度的差异。

自然灾害的保护。

市民防卫。安全。

噪声和震动的隔离。

维修管理。缺点：⑴获得眺望和自然采光机会有限。

进入和往来的限制。

能源上的限制。

2、影响围岩压力的因素有哪些？

答：影响围岩压力的因素很多，主要与岩体的结构、岩石的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度和支护时间等因素相关。其中，岩体稳定性的关键之一在于岩体结构面的类型和特征。

3、附建式地下结构的优越性？

答：⑴节省建设用地和投资；

便于平战结合，人员和设备容易在战时迅速转入地下；

增强上层建筑的抗**能力；

上部建筑对战时核**冲击波、光辐射、早期核辐射以及炮（炸）弹有一定的防护作用；防空地下室的造价比单建式防空地下室低；

结合基本建设同时施工，便于施工管理，同时也便于使用过程中的维护。

4、沉井和沉箱结构的特点？

答：⑴躯体结构刚性大，断面大，承载力高，抗渗能力强，耐久性好，内部空间可有效利用；

施工场地占地面积较小，可靠性良好；

适用土质范围广（淤泥土、砂土、黏土、沙砾等土层均可施工）；

.施工深度大；

施工时周围土体变形较小，因此对邻近建筑（构筑）物的影响小，适合近接施工，尤其是压气沉箱工法对周围地层沉降造成的影响极小；

具有良好的抗震性能。

5、地下连续墙结构的优缺点？

答：优点：⑴可减少工程施工时对环境的影响；

地下连续墙的墙体刚度大、整体性好、因而结构和地基变形都较小，既可用于超深围护结构，也可用于主体结构；

地下连续墙为整体连续结构，加上现浇墙壁厚度一般不小于60cm，钢筋保护层又较大，故耐久性好，抗渗性能亦较好；

可实行逆作法施工，有利于施工安全，并加快施工进度，降低造价；

适用于多种地质情况。

缺点：⑴弃土及废泥浆的处理问题；

地质条件和施工的适应性问题；

槽壁坍塌问题；

现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙；

地下连续墙如单纯用作施工期间的临时挡土结构，不如采用钢板桩等一类可拔出重复使用的维护结构来得经济。因此连续墙结构几年来一般用在兼做主体结构的场合较多。

6、地下连续墙的适用条件有哪些？

答：⑴基坑深度大于10m；

软土地基或砂土地基；

在密集的建筑群中施工基坑，对周围地面沉降，建筑物的沉降要求需严格限制时，宜用地下连续墙；

维护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，且对抗渗有严格要求时，宜用地下连续墙。

采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。

7、盾构法隧道的设计内容？

答：第一阶段：隧道方案设计，以确定隧道的线路、线形、埋置深度以及隧道的横断面形状与尺寸等；

第二阶段：衬砌结构与构造设计，其中包括管片的分类、厚度、分块、接头形式、管片孔洞、螺孔等；

第三阶段：管片内力的计算及断面设计。

8、盾构衬砌的分类及其比较。

答：按材料及形式分类：

钢筋混凝土管片。

箱型管片用于较大直径的隧道。单块管片重量较轻，管片本身强度不如平板型管片，特别在盾构顶力作用下易开裂；

平板型管片用于较小直径的隧道，单片管片重量较重，对盾构千斤顶顶力具有较大的抵抗能力，正常运营时对隧道通风阻力较小。

铸铁管片。优点：管片较轻，耐蚀性好，机械加工后管片精度高，能有效地防渗抗漏。

缺点：金属消耗量大，机械加工量也大，**昂贵，具有脆性破坏的特性，不宜做承受冲击荷重的隧道衬砌结构。

钢管片。优点：重量轻，强度高；

缺点：刚度小，耐锈蚀性差，需进行机械加工以满足防水要求，成本昂贵，金属消耗量大。

复合管片。优点：重量比钢筋混凝土管片轻，刚度比钢管片大，金属消耗量比钢管片小；

缺点：钢板耐蚀性差，加工复杂冗繁。

按结构形式分类：

管片。优点：可承受较大的正、负弯矩，能抵抗隧道纵向变形；

缺点：大大降低拼装进度，增加工人劳动强度，相应增加施工费用和衬砌费用。

砌块。优点：施工拼装速度快，隧道的施工和衬砌费用也随之降低；

缺点：对地层要求高（含水量较少而且稳定），砌块之间防水、防泥须得到满意解决，否则将引起圆环失稳而造成事故。

按形成方式分类：

装配式衬砌。

特点：①安装后能立即承受荷载；

管片生产工厂化，质量易于保证，管片安装机械化，方便快捷。

在其接缝防水需要采取特别有效的措施。

挤压混凝土衬砌。

特点：①自动化程度高，施工速度快；

整体式衬砌结构可以达到理想的受力、防水要求，建成的隧道有满意的使用效果；

采用钢纤维混凝土能提高薄型晨起的抗裂性能；

在渗透性较大的砂砾层中要达到防水要求尚有困难。

按构造形式分类：大致可分为单层及双层衬砌两种形式。

四、计算题：

1、如图所示求：16只纵向螺栓的抗弯强度（不按合成断面考虑）。已知：

m30纵向螺栓，45钢，ag = 5.19cm2, rg = 3600kg/cm2, r = 2.84m。

解：212.25×105×（0.98481+1.0467）=431×105kg·cm=431t·m

2、管片厚h =35cm，弦长l =320cm，环缝面积f = 64400cm2，16只m30纵向螺栓。求两侧纵向螺栓的抗弯强度。

解：fa = 16×5.19 = 83.2cm2，螺栓预压应力σa = 500~1000kg/cm2，取1000kg/cm2，∴环缝面上的预压应力为：

环缝面上的摩阻力为：

f = 0.3×1.3=0.39kg/cm2

两侧纵向螺栓可传递纵向弯矩4.8t·m。

3某工程设置的后背，高度h为3.5m，宽度b为4m，γ 19kn/m3，后背顶到地面的高度h为3m，没有板桩支承。后背土为砂性土，γ 19kn/m3，内摩擦力ψ为30°，问能否承受6000kn的顶力。

解h/h = 3/3.5 = 0.86

由土抗力系数曲线得，当h/h=0.86时kr =1.42。当ψ=40°时，kp =3.00，则。

rc =kr·b·h·（h+h/2）γ·kp

5383kn

因rc<6000kn，故不满足要求。

考虑改变后背尺寸，将宽度加大至4.5m，代入公式得：

rc =kr·b·h·（h+h/2）γ·kp

6055kn

现rc>6000kn，故安全。

确定后背尺寸为：3.5m×4.5。

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