浅谈地下工程结构的设计过程

浅谈地下工程结构的设计过程

摘要地下工程的设计过程实际上是一个决策过程，是最能综合反映设计人员的知识、经验、创造力甚至审美观念的一项工作。阐述了地下工程的设计步骤及方法。

地下工程设计是采矿、建井及其它岩土工程领域最能综合反映设计人员的知识、经验、创造力甚至审美观念的一项工作。

目前，我国有关的各个行业部门几乎都颁布了与其相关的地下工程设计规程，设计人员所要做的工作似乎仅仅是根据地质勘探资料和业主提出的任务照本（规程）操作，其工作成果通常也仅体现设计者的专业技术水平和对规程的现解和掌握程度。根据多年从事煤矿井巷及采矿技术和管理工作经验，笔者认为，地下工程的设计过程实际上是一个决策过程。在此过程中，设计者要进行目标确定、条件分析、背景资料检验和评价、工程项目的实施方案制定等项工作。完成这些工作不仅要求设计者必须掌握相关的技术知识，而且还须考虑社会、经济、法律及美学等因素。因此，不应将地下工程设计视作单纯的技术工作。

1 地下工程的设计步骤

地下工程设计是一项包涵多种因素的工作。为了使所设计的地下工程结构在稳定性、安全性和经济效益3个方面均达到理想的效果，设计应按以下步骤进行：

（1）设计目标及问题的确定。在着手设计之前，设计人员应首先确定拟设计工程应达到的目标，或者说，设计人员应全面了解业主建此工程的目的和需求。此外，设计者还须了解拟建工程在建设和运营阶段可能会出现的困难。

（2）信息收集。这一阶段工作包括对有关信息的收集、处理和筛选，以找出待处理问题的典型特征。要收集的信息是多方面的，既包括矿产资源勘探成果信息和水文地质、工程地质勘察成果信息，也包括待建工程的环境现状、同类工程建筑经验等信息。

（3）方案设计。在此阶段，设计人员根据工程委托方的需求和已收集到的信息设计出数个初步方案。在设计初步方案时，设计者可以提出一定的假设，或尝试不同的模式（数学模型或物理模型）。

（4）方案比较和综合。本阶段也可理解为决策阶段。在本阶段，设计人员根据业主及其他专家对各初步方案的反馈意见，总结各初步方案的优缺点，提出1个可供实施的具体方案。该实施方案应包括设计思想、计算模型、计算依据、计算方法、成果预测、成本估计、工程进度安排、实验结果等项内容。

（5）方案评价和检验。设计方案提出后，设计人员必须会同业主和其他有关专家一起对方案进行评价，即将所提出的方案与原始假设、设计说明、现场实际情况、业主要求和限制条件等进行比较。设计方案评价应当运用工程学的观点。如果在评价中发现设计有缺陷或有更好的方案，设计人员则须返回到前面的某个阶段，重新开始设计。

（6）提出建议。结论和建议是整个设计的精髓，其中对问题的解决方案要有明确的阐述，指出设计的局限性，并指出应如何实施所设计的方案。

2 地下工程的设计方法

地下工程的设计内容包括工程选址、工程规模的确定、工程建筑结构方位与排列布置方式的选择、掘进程序安排、掘进方式与支护结构的选择等。

与地面工程建筑结构设计所不同的是，地下工程结构设计不仅要考虑应力、应变等可量化的因素，而且还需考虑岩性、时效等多种难以量化的因素。因此，地下工程设计所使用的方法往往是多种方法的综合。常涉及3种方法：理论分析法、观测比拟法、经验类比法。

理论分析法用于分析和确定硐室围岩及支护结构的应力和应变。该方法包括解析法、数值法（有限差分法、有限单元法、边界元法、离散元法等）和相似模拟法等。

观测比拟法主要用于验证已执行设计的可靠性，为设计的调整或修改提供依据。

经验类比法是通过对已建成的地下工程结构的观测结果和稳定性条件分析，归纳出对工程有利或不利的条件类型，然后根据待建工程的条件类属提出相应的结构措施。目前，经验类比法是地下工程设计最常用的方法。例如，根据工程岩体的结构类型确定掘进和支护方式就属于经验类比法。

应当指出的是，任何设计方法都是建立在工程地质信息基础之上的。工程地质信息包括岩体的岩性和结构特征、待建工程所处位置的原始应力场、地下水的赋存和迳流条件等。

3 结语

一份优秀的设计是地下工程结构安全、高效建设和运行的基本保障；而设计人员的扎实基础知识，丰富的实践经验以及清晰、正确的设计思想是优秀设计的基本保障。我国的地下工程界今后在培养设计人员的过程中，不仅要重视知识和经验的培养，而且更应重视设计思路的培养。

地下工程课程设计

土木建筑学院 课程设计说明书 课程名称：地下工程 设计题目：新河煤矿-760m暗斜井碎胀软岩支护设计专业(方向)：土木工程（岩土工程）班级：06 设计人：王文远 指导教师：乔卫国 山东科技大学土木建筑学院 09年07 月17 日

课程设计任务书 专业（方向）：岩土工程班级：土木06-1 学生姓名：王文远学号： 6 一、课程设计题目：新河煤矿-760m暗斜井碎胀软岩支护设计 二、原始资料： 1、新河煤矿-760m暗斜井工程概况 2、地质条件 3、巷道破坏状况 三、设计应解决下列主要问题： 1、巷道破坏机理分析 2、支护方案选择 3、支护参数设计 四、设计图纸： 1、巷道支护设计断面图 五、命题发出日期：09.7.6 设计应完成日期：09.7.17 设计指导人（签章）： 系主任（签章）： 日期：年月日

指导教师对课程设计评语 指导教师（签章）： 系主任（签章）： 日期：年月日

课程设计说明书（题目一） 1 原始条件 1.1 暗斜井工程概况 新河煤矿-760水平暗斜井是由济南煤矿设计院设计。其中回风暗斜井全长851.83m，倾角250；轨道暗斜井全长960m，倾角220；胶带暗斜井全长996m，倾角210；-760m水平三条暗斜井设计断面均为直墙半圆拱形，支护方式为锚带网，其中锚杆直径为18mm、长为2m的等强金属螺纹钢锚杆，锚杆间排距为800mm×800mm，金属网为直径4.5mm、网孔100mm×100mm的冷拔丝焊结而成。 新河矿暗斜井断面图 三条暗斜井均于2005年2月16日前后破土动工，现已掘进300m左右。其中回风和轨道暗斜井破坏最为严重，后经修复之后，目前仍处于不稳定状态。 1.2 地质条件 -760m水平三条暗斜井均位于坡刘庄保护煤柱内，其中向北邻近一采区，向东北邻近工业广场保护煤柱，当三条暗斜井即回风暗斜井、轨道暗斜井及胶带暗斜分别到达大约-430、-456和-512水平时，将穿越嘉祥支三大断层，该断层倾角300，落差在120m～600m之间，预计断层附近断裂构造将较为发育，也有可能伴生其它构造，另外，由于对嘉祥支三大断层勘探资料较少，对断层的赋水性、导水性、断层带的宽度、充填状况、胶结程度等还有待于进一步查明，或者当工程快接近该断层时，用打超前钻孔的办法详细查明断层的赋存状况，以便为采取有针对性的措施提前作好准备。 总之，-760m水平三条暗斜井将绝大部分在3煤顶板岩层中掘进，预计到达-750m 水平左右时可能穿过3煤并进入底板岩层中。 1.3围岩状况分析

地下建筑结构课程设计任务书

中国矿业大学力学与建筑工程学院 《地下建筑结构》课程设计任务书 《地下建筑结构》课程设计是教学计划要求中的一个重要教学环节,是在通过学习地下建筑结构相关知识、相关理论的基础上，结合地下工程专业方向的具体特点而进行的一次教学实践活动。 通过课程设计，结合相关的设计要求，掌握地下建筑结构设计中的部分设计内容，使学生所学到的基础理论和专业技术知识系统、巩固、延伸和拓展，培养学生自身独立思考和解决工程实际问题的能力，学会使用各种相关的工具书及查找资料。 完成地下建筑结构设计书一份，内容包括设计计算书、内力图和设计截面图。 一、设计题目 某地下洞室工程的整体式直墙拱形衬砌的计算。 二、设计资料 1、工程概况 设有某地下洞室工程所处地层的围岩类型介于丙Ⅰ和丙Ⅱ之间，时有地下水活动影响。地层容重γ0=2.5×103kg/m 3，抗力系数k=0.3×108 kg/m 2，k d =0.4×108 kg/m 2。衬砌材料：拱圈边墙均采用强度等级为C15的混凝土，γ=2.4×103kg /m 3，E=2.6×109 kg/m 2。平均超挖每边0.1m ，衬砌断面及尺寸如图所示。 2、使用要求： 内净跨l 0/2=4.45m ，内净高7.8m 。根据净空高度及结构要求选定d 0=0.6m ，d c =1.0m ，d n =0.9m ，R 0=4.68m ，边墙底部展宽0.2m ，厚0.6m 。 3、建议： 23090.3)2 (202000=--=l R R f m 荷载计算：321q q q q ++=，侧压系数δ=0.1。

三、本课程设计要求 本课程设计目的在于培养学生独立阅读资料、掌握技术信息、分析问题和解决问题的能力。 每个同学必须认真设计、独立完成，主要内容包括： 1、结合设计资料，编写设计计算书； 2、根据计算结果绘制直墙拱的内力图和设计截面图。

浅析建筑工程地下室结构设计与探讨

浅析建筑工程地下室结构设计与探讨 摘要：近年来，随着我国城市化发展进程加快，以及城市实际容纳人口总量的 高速增长，绝大部分建筑工程的地表建筑所容纳的人口数量有限，无法满足城市 的发展与实际需求。此外，伴随着城市用地的紧张，部分建筑工程将设备管理间 等功能区域放置于地下结构区域，因此当前我国绝大部分建筑工程普遍附带地下 室建筑。但与此同时，我国建筑行业对于建筑工程地下室结构设立原则与设计要 点缺乏深入了解与系统规划，因此本文对这一问题开展以下深入探讨。 关键词：建筑工程；地下室；结构设计；探讨 建筑工程的地下室主要指，在地面水平高度以下的建筑结构，也泛指水平高 度低于建筑物室外地面以下的房间。在建筑中，地下室建筑主要承担着容纳更多 人口、地下停车区域、防空安全区域以及设备杂物储存管理间等应用职责，并在 整体层面上提高了建筑工程的建设性价比与企业的经济效益。但在当前我国部分 建筑工程地下室结构设计、地下室建筑竣工交付使用阶段中，部分所设计的建筑 工程地下室结构方案缺乏合理性，并因此受到建筑工程土壤深层地下水的强烈腐蚀、渗透作用。此外，在出现建筑工程地下室结构设计方案缺乏合理性问题时， 也会衍生建筑工程抗震稳定性能下降等诸多问题，其重要性不言而喻。 一、在建筑工程地下室结构设计工作开展过程中，主要存在的设计难点分析 首先，相较于建筑的其他设计工作而言，地下室结构设计工作的开展需要设 计人员具有全面性设计理念与极高的专业素养。例如在建筑工程地下室结构设计 工作开展过程中，设计人员将不但需要充分考虑到地下室结构设计方案的抗潮性、抗渗透性，还需要考虑到在地下室结构设计方案的整体结构强度系数、稳定性、 抗震性、防火性等多方面建筑性能，并构建配套的地下室通风、排水等配套系统。 其次，在建筑工程地下室结构设计工作开展过程中，设计人员也需要考虑到 其他因素对于地下室结构设计方案科学合理性的干扰影响问题。例如在建筑工程 土壤底层所分布的地下水出现水位高度上升问题时，会对建筑工程地下室结构稳 定性造成较强程度的干扰影响，并在严重情况下导致建筑工程地下室整体结构出 现上浮、挪动问题。而在建筑地下室受到燃气泄露爆炸、地震等事故与不可抗力 因素干扰影响时，也会对地下室整体结构造成较强冲击，并以此为诱因降低整体 建筑的结构强度系数、抗震性等诸多性能。因此在建筑工程地下室结构设计工作 开展过程中，设计人员也需要适当提高地下室结构设计方案的稳定性、防爆性等 性能，从而避免上述问题的出现，而这也进一步提高了建筑工程地下室结构设计 工作的难度系数。 二、在开展建筑工程地下室结构设计工作时，设计人员需要注重的设计要点 与问题事项分析 （一）在开展建筑工程地下室平面结构的设计工作时，设计人员需要注重的 设计要点与问题事项 首先，设计人员需要从实际层面着手，开展建筑工程地下室结构设计工作。 例如，设计人员需要在建筑工程地表建筑的主体结构分布情况、施工区域占地面积、建筑工程抗震性能施工标准等信息数据与实际施工情况的基础上，才能开展 针对性的建筑工程地下室平面结构设计工作。 其次，在这一设计阶段中，设计人员也需要遵循优先级结构设计原则。例如

地铁与轻轨课程设计(地铁地下车站建筑设计)

（2015～2016学年第一学期）课程名称：地铁与轻轨 设计名称：地铁地下车站建筑设计 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 成绩： 指导教师（签字）： 西南交通大学峨眉校区 2015年11 月日

目录 1.设计任务 (1) 1.1 车站设计资料 (1) 1.2设计内容 (1) 2.设计正文 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计内容及要求 (2) 2.3具体设计 (2) 2.3.1站厅层的设计 (3) 2.3.2站台层的设计 (4) 2.3.3出入口的设计 (6) 3.附图 (6)

1.设计任务 1.1 车站设计资料 某地铁车站，预测远期高峰小时客流（人/小时）、超高峰系数如下表， 客流密度ω为0.5m2/人，采用三跨两柱双层结构的岛式站台车站,站台上的立柱为直径c=0.6m的圆柱，两柱之间布置楼梯及自动扶梯，使用车辆为B型车（车长s为19.5m），列车编组数n为6辆，定员P v为1440人/列，站台上工作人员为6人，列车运行时间间隔t为2min，列车停车的不准确距离δ为2m，乘客沿站台纵向流动宽度b0为3m，出入口客流不均匀系数b n取1.1。 1.2设计内容 1.站厅层：①客流通道口宽度； ②人工售票亭或自动售票机(台)数； ③检票口检票机台数；

④站厅层的平面布置。 2.站台层：①站台长度； ②楼梯宽度、自动扶梯宽度； ③两种方法计算的站台宽度； ④根据计算出楼梯、自动扶梯宽度按防灾要求检算安全疏散的时间； ⑤站台层的平面布置。 3.出入口：出入口数量和出入口宽度。 2.设计正文 2.1设计目的 掌握地铁地下车站建筑设计中站厅、站台层以及出入口通道的设计过程、内容和平面布置原则。 2.2设计内容及要求 根据提供的车站资料，进行车站的建筑设计及车站各组成部分的平面布置。 2.3具体设计 由基本条件可得：

浅谈建筑工程地下室结构设计分析

浅谈建筑工程地下室结构设计分析 摘要：受建筑结构以及经济发展等多个方面的影响，在进行地下室的工程建设 时要着重关注地下室的结构设计工作，随着我国经济的不断发展和科学技术的成熟，我国的建筑领域也达到了更高的发展领域。而部分企业为了寻求经济与社会 效益，在进行地下室建设时不断的增加地下室的层数以及面积。地下室的建筑是 总的建筑工程的一个重要组成部分，他在某种程度上，对于建筑工程的总体质量 具有十分重要的影响。同时，地下室因为结构、位置以及地下环境的特殊以及复 杂性，因此，在修建过程中会面临诸多的挑战。本文主要分析了地下室在进行设 计时应该注意的要点，希望可以以此对地下室结构设计工作者提供一些参考。 关键句：建筑工程；地下室；结构设计；分析 1进行合理的建筑物选址 选择良好的建筑地址可以有效的防止自然灾害。因此，选择合适的地下室建 筑地址对于建筑工程设计来说十分的重要。在开展建筑工程设计之前，设计工作 者首先要做的就是对周边环境进行考察，在进行地下室的建筑工程时，一定要避 开泥石流、滑坡等地质灾害频发的地区，要进行合理的选址，最佳的地段应该是 平坦开拓的平原地区。选择平原地区的主要原因是，平原地势平坦，在发生地震、洪水等自然灾害时有利于人们及时的脱险，另一个原因是可以为建筑工程的稳定 性提供最基本的保障。另外，坚硬的土壤对于建筑工程具有保护作用，因此，地 下室的修建工作可以选择在较为坚硬的土壤上进行，它可以有效的防止地震等自 然灾害给人们的居住环境造成危害，从而对人们的人身安全以及建筑工程的稳定 提供保障。 2地下室的建造应考虑抗震设计 抗震设计主要是为了在出现地震这种自然灾害的时候，建筑工程的抗震设计 可以将危害与损失降到最低。在进行建筑工程的设计研发过程中，最应该重视的 就是地基的稳固。这个道理人人都懂，因为支撑起整个建筑工程的就是地基，因此，地基所具备的抗震能力对于整的工程建筑来说是至关重要的。另外为了使整 个建筑工程具有较强的抗震能力，在进行地下室结构的设计与建造过程中应该充 分的利用相对规则的几何图形，之所以选择几何图形作为地基的建设基础，主要 是因为相对规则的几何体具有十分稳定的结构，而运用这种稳定的结构来进行地 下室的修建工作，不仅是因为它可以有效的提高地下室的稳定性，更重要的是它 可以有效的防止地下室的变形的坍塌，从而为整个建筑工程打下一个良好又稳固 的地基。同时，要对地下室修建过程中的薄弱角落设计以及受力设计高度的重视 起来，要时刻关注细节方面的处理。在进行地下室修建过程中，一旦忽视这些小 的方面的处理，就会直接影响建筑工程的抗震能力，甚至有可能对整个建筑工程 带来十分严重的后果。我国还针对建筑工程的修建提出了明确的抗震设计要求， 并且提出了相关的标准。因此，建筑工程设计人员在进行建筑工程的设计与实施 工作时，要严格按照国家的相关规定来进行建筑操作，要将建筑的高度、密度等 多个因素都考虑在内。还要注重建筑工程的竖向结构，对其进行重视的主要原因 是竖向的结构可以支撑起整个建筑工程的重量，因此，在进行地下室的修建工作时，应该格外的重视竖向结构，从而有效减少地震发生时建筑物倾斜或者到倒塌 的现象。

地下车库的结构设计

地下车库的结构设计 在普通地下车库设计中,合理选取结构类型和符合实际的计算模型是合理设计和准确计算的前提;合理设计地基基础是结构安全经济的重要指标;防渗漏防开裂技术则是保证建筑物正常使用的重要措施。本文就以上问题进行了探讨,供结构设计者参考。 【关键词】地下车库;独立柱基; 防水板;裂缝控制 1. 前言 目前,城市建设特别是住宅小区的建设中,地下车库越来越多,在地下车库设计中,如何使结构设计更科学、合理,如何采用新技术显得尤为重要和迫切。 2. 结构布置与计算 2.1 柱网、梁板体系的合理布局。 目前,车库顶板常用的结构型式有无梁楼盖,无粘结预应力无梁楼盖、双向密肋及预应力双向密肋楼盖、主次梁楼盖等。当为方形柱网或接近方形柱网时,可采用前四种楼盖,各种楼盖的经济跨度如下:普通钢筋混凝土无梁楼盖为4.5m~7.2m;无粘结预应力无梁楼盖为7.2m~10.5m;普通双向密肋楼盖为9m~12m;预应力双向密肋楼盖为12m~21m。当为矩形柱网时,以短跨为主梁,长跨为次梁,且短跨与长跨比小于0.75比较经济,一般常用的主次梁跨度比为0.65~0.70,这样主次梁截面高度能协调一致,做到梁底平齐,从而能保证楼盖得结构高度最小。注意这里所说的双向密肋不是指与柱连接的都是大截面尺寸的“框架梁”开间内为井字梁的传统的结构型式,而是将柱顶网格填实成与梁同高的实心板,这样柱上实心板带承担大部分荷载,并直接将荷载传给柱子,而且实心板能有效地加大这些梁的刚度。另外能提供更大的空间高度和最大限度的减小板厚。 2.2 挡土墙的设计与计算。 地下车库的外墙应按挡土墙进行设计。挡土墙的内力与侧向土压力、水压力、垂直荷载以及边界条件有关。当垂直荷载较大时,垂直荷载作用引起的挡土墙内力将占很大比重,垂直荷载不可忽略,不能只考虑水平荷载,这时如要取得较精确的内力,应取封闭刚架结构模型来分析。当垂直荷载较小时,可以根据边界条件作简化计算,支承条件应按相对刚度比而定。有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、而外墙的水平分布筋则偏于保守。只有垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大时,外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。挡土墙

地下建筑结构课程设计汇本

《地下建筑结构课程设计》----软土地区地铁盾构隧道 计算 书 姓名： 班级：勘查 学号：203 指导教师：志高 工程学院土木工程系 岩土教研室 2012年6月

目录 1 荷载计算-------------------------------------3 1.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------3 1.2 隧道外围荷载标准值-------------------------3 1.2.1 自重--------------------------------3 1.2.2 均布竖向地层荷载----------------------4 1.2.3 水平地层均布荷载----------------------4 1.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------5 1.2.5 底部反力-----------------------------5 1.2.6 侧向地层抗力--------------------------5 1.2.7 荷载示意图----------------------------6 2 力计算---------------------------------------6 3 标准管片配筋计算--------------------------------8 3.1 截面及力确定-----------------------------8 3.2 环向钢筋计算--------------------------------8 3.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------11 4 抗浮验算-------------------------------------10 5 纵向接缝验算--------------------------------12 5.1 接缝强度计算------------------------------12 5.2 接缝开验算------------------------------14 6 裂缝开验算------------------------------15

西南交通大学地下工程课程设计

地铁车站主体结构设计（地下矩形框架结构） 西南交通大学地下工程系

目录 第一章课程设计任务概述 (1) 1.1 课程设计目的 (1) 1.2 设计规范及参考书 (1) 1.3 课程设计方案 (1) 1.3.1 方案概述 (1) 1.3.2 主要材料 (4) 1.4 课程设计基本流程 (5) 第二章平面结构计算简图及荷载计算 (6) 第三章结构内力计算 (9) 第四章结构（墙、板、柱）配筋计算 (12)

第一章 课程设计任务概述 1.1 课程设计目的 初步掌握地铁车站主体结构设计的基本流程；通过课程设计学习，熟悉地下工程“荷载—结构”法的有限元计算过程；掌握平面简化模型的计算简图、荷载分类及荷载的组合方式、弹性反力及其如何在计算中体现；通过实际操作，掌握有限元建模、划分单元、施加约束、施加荷载的方法；掌握地下矩形框架结构的内力分布特点，并根据结构内力完成配筋工作。为毕业设计及今后的实际工作做理论和实践上的准备。 1.2 设计规范及参考书 1、《地铁设计规范》 2、《建筑结构荷载规范》 3、《混凝土结构设计规范》 4、《地下铁道》（高波主编，西南交通大学出版社） 5、《混凝土结构设计原理》教材 6、计算软件基本使用教程相关的参考书（推荐用ANSYS ） 1.3 课程设计方案 1.3.1 方案概述 某地铁车站采用明挖法施工，结构为矩形框架结构，结构尺寸参数详见表1-1。车站埋深3m ，地下水位距地面3m ，中柱截面的横向（即垂直于车站纵向）尺寸固定为0.8m （如图1-1标注），纵向柱间距8m 。为简化计算，围岩为均一土体，土体参数详见表1-2，采用水土分算。路面荷载为2/20m kN ，钢筋混凝土

地下建筑结构课程设计 隧道盾构施工

目录 1 荷载计算-------------------------------------3 1.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------3 1.2 隧道外围荷载标准值-------------------------3 1.2.1 自重--------------------------------3 1.2.2 均布竖向地层荷载----------------------4 1.2.3 水平地层均布荷载----------------------4 1.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------5 1.2.5 底部反力-----------------------------5 1.2.6 侧向地层抗力--------------------------5 1.2.7 荷载示意图----------------------------6 2 内力计算---------------------------------------6 3 标准管片配筋计算--------------------------------8 3.1 截面及内力确定-----------------------------8 3.2 环向钢筋计算--------------------------------8 3.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------11 4 抗浮验算-------------------------------------10 5 纵向接缝验算--------------------------------12 5.1 接缝强度计算------------------------------12 5.2 接缝张开验算------------------------------14 6 裂缝张开验算------------------------------15 7 环向接缝验算----------------------------16

地下室结构设计难点分析

地下室结构设计难点分析 地下室工程涉及的专业极为复杂，在建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言，塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题，但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题。而且由于实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而也会造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏，加上地下室防水工程是一项系统性工程，涉及设计、施工、材料选择等诸多方面因素，因此造成了地下室结构设计难点繁多，一般包括结构平面设计、抗震设计、地下室抗浮、抗渗设计、外墙结构设计。 1、结构平面设计 在高层建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，达到不设缝的目的。若地下室过长依靠设置后浇带的方法难以解决，设计人员应合理地调整平面将地下室分割成几个小地下室，中间用较窄的通道相连，以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处，这样可以使接缝较少且处于受力较小处，便于补救。在结构设计时应

合理地设置采光通风井，若高层建筑采光通风井位置设计不当，例如在侧壁外作附加通长采光井，而采光井外壁又不能与地下室顶板整体连接，会造成地下室保证结构稳定功能的丧失，不能有效地将上部的地震及风力作用传至侧壁及地面，不能满足高层建筑的埋深要求。 2、外墙结构设计 2.1、基础设计 在进行地下室基础设计之前一定要做好工程地质的勘查工作，基础设计可以采用预应力管桩基础，为了能够满足沉降的要求，要加强岩层的承载能力，所以基于这一个要求，持力层应该要采用强风化岩和中风化岩层。 2.2、顶板设计 （1）如果有的地下室顶板有设置园林景观的，覆土的厚度一定要建立在充分考虑设备管线高度和保护土层的基础上，经过全面的考虑才对顶板上园林景观覆土厚度和部分室内的覆土。 （2）主楼室内个别地下室顶板的承载力应该在施工阶段进行验算，所以在楼板荷载力计算的时候应该要充分考虑施工荷载，适宜制定为5kN/m2。 （3）具体的地下室顶板园林景观荷载条件除了覆土的重量，还需要结合道路和部分附属设施产生的荷载。 （4）另外有的地下室首层是人防地下室，针对这一个特点，人防的地下室还要额外考虑爆动荷载的因素，人防地下室的爆动荷载比

【结构设计】地下室结构设计要点和易错总结

地下室结构设计要点和易错总结 1、暗梁当楼面梁使用. 这是最常见的错误.暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不够,荷载不能按自己设想的方式传递,即楼面荷载-板-暗梁-柱的传递方式几乎是不可能的.这样将大大低估板的内力.根据内力按最短距离传递的原则,用暗梁代替梁只有在板受集中力时, 在集中力处沿板的最短方向（双向板沿两个垂直方向）设置暗梁,可以认为集中力由暗梁承受以满足抗弯强度和裂缝要求,此时板的计算跨度绝对不能按支承于暗梁来考虑.但很多时候,这种做法也没有必要,直接加大板的受力钢筋即可,除非因抗剪（冲切）需要箍筋而使用暗梁. 2、与上一个问题相对应的是,在刚度发生较大突变（增加）处,应视为梁. 典型的问题是不同高程的板之间出现的错台,错台本身平面外刚度比较大,而板的平面外刚度较小,不管你是否愿意,板上的荷载都要传递到错台上,因此应当按梁来设计,尤其是抗剪钢筋应满足要求.地下通道、车站遇到的这种情况较多,其荷载又比较大,但大多数人对错台的处理却非常草率,这很令人担忧.

3、框架结构形成事实上的铰接. 最常见的是梁刚度比柱大的多,使柱对梁的约束作用较弱,形成事实上的铰.这样减少了超静定次数,于抗震不利,也难以形成“强柱弱梁”.日本坂神地震时,地铁车站柱的破坏相当严重,也提醒我们不能忽视这个问题. 地铁车站顶底板可看作筏板,其梁的刚度当然大于柱,但中板处不宜将梁的刚度做得较大. 另外,地下工程如通道、涵洞、地铁车站等,有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧墙,这样横剖面就形成铰接的四边形,两侧墙土压力相差较大时很容易失稳,也不利于抗震. 4、板墙受力钢筋置于分布钢筋的内侧. 很多人总把分布钢筋想象成类似梁的箍筋,因此配筋不小心就这样倒置.分布钢筋的作用在于固定受力钢筋位置,传递受力及防止温度收缩裂缝,它不需要象梁柱箍筋那样外包以防止钢筋受压向外鼓出,更重要的是,板墙截面高度较小,为增加有效高度发挥受力筋作用,一般情况下应当外置受力钢筋.某些特殊情况,如地下连续墙,由于施工方便原因可牺牲板有效高度,将受力钢筋内置. 5、在紧靠柱的位置框架梁上搭梁.

直墙拱形衬砌结构计算说明书(浙理地下建筑结构课程设计)

直墙拱形衬砌结构设计计算说明书

设计资料： 1. 围岩特征 某隧道埋深85 m ，围岩为Ⅲ级围岩，RQD=85%，R c =57.4MPa ，容重γ0=25 kN/m 3，侧向和基底弹性抗力系数均为51.410K =?kPa/m 。 2. 衬砌材料 采用整体式直墙拱混凝土衬砌，混凝土标号为C20，弹性模量E=26GPa ，容重γ=25 kN/m 3，混凝土轴心抗压强度设计值f c ＝10MPa ，弯曲抗压强度设计值f cm ＝11MPa ，抗拉强度设计值f t ＝1.1MPa 。钢筋采用25MnSi 钢，强度设计值f y ＝340MPa ，弹性模量E=200GPa 。 3. 结构尺寸 顶拱是变厚度的单心圆拱，拱的净矢高f 0＝3.7m ，净跨l 0＝11.3m 。开挖宽度11.5m ，开挖高度7.7m 。初步拟定拱顶厚度0400d =mm ，拱脚厚度n 516d =mm ，边墙的厚度为c 716d =mm ，墙底厚度增加d 200d =mm 。

目录 （一）结构几何尺寸计算 (1) （二）计算拱圈的单位变位 (2) （四）计算拱圈的弹性抗力位移 (5) （五）计算墙顶（拱脚）位移 (5) （六）计算墙顶竖向力、水平力和力矩 (6) （七）计算多余未知力 (7) （八）计算拱圈截面内力 (8) （九）计算边墙截面内力 (10) （十）验算拱圈和侧墙的截面强度 (13) （十一）计算配筋量 (14) 参考文献 (16)

（一）结构几何尺寸计算 （1）拱圈内圆几何尺寸 内圆跨径0 11.3l m =，内圆矢高0 3.7f m = 内圆半径计算：2220000()()2l R f R -+=，从而有2200 02 4 6.1648l f R m f +== （2）拱圈轴线圆的几何尺寸 拱脚截面和拱顶截面厚度之差 00.5160.4000.116n d d m ?=-=-= 轴线圆与内圆的圆心距： 2222 0000(0.5) 6.164(6.1640.50.116)0.0982(0.5)2(3.70.50.116) R R m m f --?--?===-?-? 轴线圆半径 0000.4 6.1640.098 6.46222 d R R m m =++ =++= 拱圈截面与竖直面的夹角n ?： 0/211.3/2 sin 0.9107/2 6.6420.516/2 n l R d ?= ==-- 65368 1.14498n ?'''==o cos 0.4131n ?= sin 0.4699h n n d d m ?== cos 0.2132v n n d d m ?== 计算跨度：011.30.469911.7699h l l d m =+=+= 计算矢高：000.40.21323.7 3.79342222 v d d f f m =+-=+-= （3）拱圈外圆几何尺寸 外圆跨度：10211.320.469912.2398h l l d m =+=+?= 外圆矢高： 100 3.70.40.2132 3.9934v f f d d m =+-=+-= 外圆半径：2222 1111412.23984 3.9934 6.686188 3.9934 l f R m f ++?===?

地下工程课程设计

中国矿业大学力学与建筑工程学院 2013～2014学年度第一学期 《地下工程设计与施工》课程设计 学号021******* 班级土木11-9班 姓名龙媒居士 力学与建筑工程学院教学管理办公室

目录 第一部分基坑围护结构设计 (1) 1 工程概况 (1) 1 .1工程地质及水文地质资料 (1) 1.2工程周围环境 (4) 1.3周围社会交通 (4) 2 设计依据和设计标准 (5) 2.1有关的工程设计依据 (5) 2.2主要设计规范和标准 (5) 2.3基坑工程等级及变形控制标准 (6) 3 基坑围护方案设计 (7) 3.1围护结构类型 (7) 3.2基坑围护结构方案选择 (10) 4 基坑支撑方案设计 (10) 4.1支撑结构类型 (10) 4.2支撑体系的布置形式 (11) 4.3支撑体系的方案比较和合理选定 (12) 5 计算书 (14) 5.1标准段地下连续墙计算 (14) 5.2水土压力计算 (15) 5.2.1主动土压力计算（依据教材） (15) 5.3地连墙的入土深度确定 (23)

5.4支撑内力计算 (25) 5.5 地连墙及支撑系统截面设计 (27) 5.6基坑稳定性验算 (29) 5.6.1基坑底部土体的抗隆起稳定性 (29) 5.6.2抗渗流验算 (30) 5.6.3围护墙的抗倾覆稳定性验算 (32) 第二部分地下连续墙施工组织设计 (32) 1编制主要施工流程及必要施工措施 (32) 参考文献 (37)

第一部分基坑围护结构设计 1 工程概况 1 .1工程地质及水文地质资料 经勘探揭示，拟建场地为古河道沉积区与正常沉积区接触带。在勘探深度范围内，自上而下可分为八个大层，9亚层及5个夹层。其中①层为近代人工堆填，②~⑤层为第四纪全新世Q4沉积层，⑥~⑧层为第四纪上更新世Q3沉积层。土层情况详见下表1-1： 表1-1 地基土构成与特征一览表

浅埋式闭合框架结构设计即地下建筑结构课设

浅埋式闭合框架结构设计 结构计算书

一， 截面设计 设S 为600mm,则有h 1=S+h=600+600=1200(mm),可得 h+S/3=800≤h 1=1200, 如右图所示。 二， 内力计算 1计算弯矩M 1.1.结构的计算简图和基本结构如下图。 1.2典型方程 弹性地基梁上的平面框架的内力计算可以采用结构力学中的力法，只是需要将下侧（底板）按弹性地基梁考虑。

由图-1的基本结构可知，此结构是对称的，所以就只有X 1和X 2，即可以得出典型方程为： 系数是指在多余力x i 的作用下，沿着x i 方向的位移，△iP 是指在外荷载的作用下沿x i 的方向的位移，按下式计算： δij =δ‘ij +b ij △ij =△’iP +b ip δ’ij =ds i ∑? EJ Mj M δij ---框架基本结构在单位力的作用下产生的位移（不包括地板）。 b ij ---底板按弹性地基梁在单位力的作用下算出的切口处x i 方向的位 移； △ ’iP---框架基本结构在外荷载的作用下产生的位移； b ip ---底板按弹性地基梁在外荷载的作用下算出的切口处x i 方向的位 移。 1.2求δ‘ij 和△’iP ；

M 1=1×L y =3.4(kNm) M 2=1(kNm) M P 上=1/2×q 1×(L X /2)=66.15(kNm) M P 下=1/2×q 1×(L X /2)+1/2×q 2×L y 2=193.31(kNm) M1 Q 10 M2 Q 20 M P 上 M P 下 M P 下-M P 上 -3.4 0 -1 0 66.15 193.31 127.16 以上摘自excel 文件； 根据结构力学的力法的相关知识可以得到： δ’11= EI y 2 1L 2/3M =4.85235E-05 δ’12=δ ’21=EI L M y 1=2.14074E-05 δ’22=EI L L 2x y +?=2.03704E-05 △’1p = EI M 3/4)M -(M L 1/3M 0.5L M 21 P P y 1y P ???+???-下）（=-0.002777183

地下室结构设计

地下室结构设计问题探讨 摘要:结合工程实例，从安全技术以及经济的优化角度，对地下室结构设计的计算方法以及构造措施等进行深入分析，结合笔者的多年设计体会，提出地下室结构设计的一些设计要点，希望为同类工程设计提供指导性的借鉴。 小清新：地下室;结构设;地下室底板;地下室顶板 1地下室结构平面设计 地下室工程涉及的专业极为复杂，高层建筑的地下室结构设计，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。例如地下室的长度超过设计规定的长度时，需要与结构专业配合，确定是否设置变形缝，通常应尽可能少设或不设变形缝，因为设置变形缝会使得变形缝处的防水处理变得复杂。设计人员可以通过设置后浇带和合理使用混凝土外加剂或地上设缝、地下不设缝等方式，达到不设缝的目的。若地下室过长，依靠设置后浇带的方法难以解决，设计时可合理地调整平面，通过分割地下室，用较窄的通道相连，以满足使用及管道相连的要求，而将变形缝设置在通道处，这样可以使接缝较少且处于受力较小处，便于补救。在结构设计时应合理地设置采光通风井，若采光井位置设计不当，也会影响地下室的结构稳定功能。 2 地下室外墙结构设计 地下室的外墙是结构设计的重点，应按水、土压力验算外墙抗裂。在设计时应注意以下要求： (1)荷载。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖传重和自重，水平荷载包括室外地面活载、侧向土压力、地下水侧向压力和人防等效静荷载。在实际工程设计中，竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用，墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。 (2)地下室外墙截面设计时，土压力引起的效应为永久荷载效应。地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力，静止土压力宜由试验确定。当不具备试验条件时，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位稳定的水压力按永久荷载考虑，分项系数可取1.2；水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑，分项系数宜取1.3。有人防要求的地下室外墙的永久荷载分项系数，当其效应对结构不利时取1.2，有利时取1.0；抗爆等效静荷载分项系数取1.0。 (3)地下室外墙的配筋计算。实际设计时，配筋的计算，对于带扶壁柱的外墙，不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算，而是均按双向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。 (4)地下室底板标高的设计。地下室底板标高变化处仅设1根梁，梁宽甚至小于底板的厚度，梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞位置(如楼梯问)外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构造均应与实际相符。 3地下室防水设计 地下室防水设计是一项十分重要的工作，甚至是决定地下室设计成败的关键。在防水设计时，应根据工程的性质、使用要求和重要性等合理确定防水等级，根据防水等级确定防水层数。无论防水等级为几级，地下室混凝土都应采用结构自防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级应根据水头高度与混凝土壁的厚度比确定，不得人为地自行降低。根据防水等级的要求，建筑的地下室仅设l 道防水混凝土是不能满足要求的，一般应做卷材防水。在选用防水卷材时，应考虑到地下室环境恶劣、无法更换的特点，尽量选用耐久性好的卷材。防水卷材在

浅谈地下室结构抗浮设计问题分析

浅谈地下室结构抗浮设计问题分析 发表时间：2019-08-28T14:01:27.280Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：李坚 [导读] 摘要：近几年来，有不少地下室由于各种原因而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝等等问题经常性的发生，造成了严重的财产损失和经济损失。 广东建筑艺术设计院有限公司 510655 摘要：近几年来，有不少地下室由于各种原因而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝等等问题经常性的发生，造成了严重的财产损失和经济损失。本文就是针对这些事故的原因进行归纳和分析。 关键词：地下室；抗浮设计；抗水板 一、概述 随着国民经济的发展，城市建设的也得到迅速的发展。而城市土地资源的日益紧缺，建筑及城市交通逐步向地下发展。大商业建筑、高层及超高层建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。随着建筑层数的日益增高，地下结构已向多层发展，其基坑支护、地下结构设计、地下室的施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂，也容易出现质量问题，因而对设计有一定的特殊要求。 二、地下室抗浮水位的合理选取 设防水位的确定对建筑物的安全和业主的投资有较大的影响。较多文献已指出岩土地基中的地下水浮力的确定，不能简单按静水压力公式计算，即地下水的水压力在垂直方向上并非随深度增加而线性增加。从《铁路桥涵设计规范》和《岩土工程手册》的规定中可以看出建筑物基础位于不同持力层时，浮力计算有差别。当位于粉土、粘土、砂土、碎石土和节理裂缝发育的岩石地基时，由于地层的透水性好，水浮力不应折减，而位于节理裂隙不发育的岩石地基时，甚至工程底板与岩石密贴时，可考虑水浮力的折减，甚至不考虑水浮力的作用。当建筑物位于黏土地基时，其浮力较难准确确定，应结合地区的实际经验考虑。 根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告，确定地下室抗浮设防水位时，应根据设计规范中确定的原则：防水要求严格的地下室，其设防水位可按历年最高地下水位；对防水要求不严格的地下室其设防水位可参照近3～5年最高水位及勘查时的实测静止地下水位。 由此，如何合理确定抗浮水位的取值，应根据工程的特点、地理环境、地质情况及场地条件等因素，还有工程勘察报告中提供场区历年最高水位和近年的最高地下水位，并结合当地的工程经验综合考虑，确定建筑物的设防水位和抗浮设计水位，使设计做到经济、安全。 在建筑允许的情况下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。具体措施可采用平板式筏板，一般而言，平板式筏板基础的重量与“低板位”梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高。地下室楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。宽扁梁的截面高度一般为跨度的1/16～1/22，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。 三、地下室抗浮方案 目前针对地下室抗浮问题主要有增加自重法和设置抗拔桩这两种方案。 1、增加自重法方案 增加自重法包括地下室顶板压载、地下室底板加载及边墙加载等方法，增加地下结构物自身重量（即恒载），使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的托浮力，确保结构物不上浮。这种方法的优点是：施工及设计较简单；缺点是：当结构物需要抵抗浮力较大时，由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量，故费用增加较多。还可能影响对地下结构物室内使用净高。 1）顶部压载措施 顶部压载措施是将地下结构物顶板的混凝土加厚或增加其他压载材料，使自身重量（即恒载）增加以抵抗地下水的上浮力，但增加的混凝土却占去原有覆土的位置，所以增加的重量仅为混凝土与覆土重量之差。因为混凝土与覆土重量的差距不大，所以此法的效益不大，并且使地下结构与地表的距离拉近，由此减少了地下结构上方覆土厚度。此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚压载物且其顶部有条件压载的地下结构物的抗浮，否则，其顶部有条件压载也会增加结构自身造价和基础造价，对规模较大、埋深较深的地下结构物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。 另外，当采用此法作抗浮措施时，施工时应避开雨季；因为刚封顶后地下室，还来不及做其他项目时，雨季使地下室处于其最不安全的时期。 2）底板加载措施 基板加载措施是将地下结构物底板的混凝土加厚，使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力，但在增加混凝土的同时也增加了水的上浮力，所以它增加的重量是混凝土与水的重量之差。因为混凝土与水的重量差距远比混凝土与覆土的重量差距大，所以每增加单位体积的基底板混凝土，其抗浮效益比顶板压载法要大，但会提高工程造价，采用基板加载抗浮措施，不仅在地下室底板需浇筑大量的压载混凝土，在材料上造成极大的浪费，厚板给施工也带来非常大的困难和不便。因压载增加了地下室底板的厚度，造成地下室净空变小，给以后的使用带来不便。此方案造价很高既费钱又费工，此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚混凝土的地下结构物的抗浮。 3）侧墙加载措施 侧墙加载措施是将地下结构物侧墙的混凝土加厚，这种做法虽然增加了水的上浮力，但也由此加宽了地下结构物上方覆土的范围。这种做法虽然也可得到较大的抗浮力，并且不需要加深基坑开挖，但开挖的范围却因此增宽，在地价昂贵的地区，经济效益也将因此折减。此法一般适用于不受场地限制、地价不贵地区的规模较小地下结构物的抗浮。 2、设置抗浮桩 目前，设置抗拔桩是在地下室抗浮设计中使用较为广泛的一种方法。但仔细分析，这种方法也有一定的局限性。因为地下室的抗浮设防水位是根据拟建场地历年最高水位，并结合近几年的水位变化情况提出来的，即使经过重新评估后确定的抗浮设防水位，也是按一定的统计规律得出的结论。显然，该方法确定的地下水位在一般的情况下是很难达到的；加之设计计算的不精确性，也使得抗拔桩都具有一定的安全储备，因此，“抗拔桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用，这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降，而这种变化将会使不