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地下结构工程课程教材：地下结构工程，穆保岗等编著主讲教师：胡敏云博文苑413：0571-88320621,huminyun@zjut.edu.cn公共邮箱：dixiajiegou@163.com；hu123456浙江工业大学建筑工程学院第一章绪论什么是地下结构（功能）?地下结构有哪些型式？地下结构设计包括哪些内容？地下结构设计应遵循哪些计算原则？本课程的学习要求?浙江工业大学建筑工程学院一、地下结构的定义与应用地下结构的定义：保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物，统称为地下结构；置于地层中的结构物，它的受力和变形与围岩密切相关。在地表以下岩土体中修建的结构物。地下结构工程的应用:交通隧道：铁路，公路，海底，城市地铁；民用建筑：地下文体，商业，居住；工业建筑：水工隧洞，矿山巷道，地下工厂，仓库；军事构造:人防工程、国防地下工程。浙江工业大学建筑工程学院地下空间应用的历史从15世纪开始的近代与现代诺贝尔发明黄色炸药，成为地下空间开发的有效武器。第一时代第二时代第三时代至今古代时期（公元前3000～5世纪）埃及金字塔、古巴比伦引水隧洞，秦汉陵墓等。5世纪～14世纪的中世纪时代欧洲经历了封建社会最黑暗的千年文化低潮，地下空间开发利用基本处于停滞状态。我国石窟逐渐形成。远古时期（人类出现—公元前3000年）人类原始穴居,北京周口店的“山顶洞人”人类居住地址。第四时代浙江工业大学建筑工程学院堪称“亚洲一绝”的大瑶山隧道大瑶山隧道，1989年12月建成，自北向南穿越大瑶山，全长14.295公里。大瑶山是我国中原的长江水系与南粤的珠江水系的分水岭,是华中与华南气候的分界线——南岭山脉的一个支脉，海拔高达1500米，在这里挡住了京广铁路的走向。大瑶山隧道（复线）的建成，创下了我国隧道长度之最的记录,也是世界隧道建设史上的奇迹。浙江工业大学建筑工程学院青藏铁路风火山隧道——中国海拔最高的隧道位于青藏高原腹地的风火山地区，全长1338m，轨面海拔高度4905.4m。于2001年10月开工，2002年10月贯通，2003年9月31日竣工。浙江工业大学建筑工程学院圣哥达公路隧道圣哥达公路隧道从阿尔卑斯山下通过，将北欧和意大利连接起来。1980年才开通。它是世界上目前第三长的公路隧道，长度为16千米。♠挪威的洛达尔隧道（LaerdalTunnel），2000年11月27日正式通车，在世界公路建设史上目前仍是全球最长的公路隧道，全长达24.5公里。浙江工业大学建筑工程学院秦岭终南山公路隧道2007年1月20日，秦岭终南山公路隧道举行通车仪式。长度居世界第二、亚洲第一，建设规模世界第一，被誉为“天下第一隧”。“天下第一隧”全长18.02公里，设计等级为高速公路，上、下行双洞双车道。据说该项目是中国高速公路隧道示范工程和标志性工程，是世界双洞最长、技术标准最高、建设规模最大的高速公路隧道，其具备国际领先的防灾救援系统、监控管理系统、运营服务系统。浙江工业大学建筑工程学院英法海底隧道英法海底隧道横穿英吉利海峡最窄处，西起英国东南部港口城市多佛尔附近的福克斯通，东至法国北部港口城市加来。隧道全长50.5公里，其中海底部分为37公里，海底隧道的建成使英伦三岛与欧洲大陆连为一体。1994年6月通车。浙江工业大学建筑工程学院日本青函隧道——世界上最长的海底隧道青函隧道由3条隧道組成。主隧道全長53.85公里，其中海底部分23.3公里，陆上部分本州一侧为13.6公里，北海道一侧为17公里。主坑道宽11.9m，高9m，断面80m2。浙江工业大学建筑工程学院武汉长江隧道——长江首条过江隧道武汉长江隧道为双向四车道、全长3630米的长江隧道，施工历时4年。2008年12月28日试通车。浙江工业大学建筑工程学院长约8.9公里(江中段7.5公里)，隧道内径13.70米，外径15.43米。内部结构分上层为单向三车道高速公路，下层为轨道交通预留空间。该隧道是上海市区连接崇明岛的重要枢纽，于2010年世博会开幕前通车使用。上海长江隧道工程——世界上最大直径隧道浙江工业大学建筑工程学院北京地铁王府井车站北京地铁服务于中国北京市及其周边地区的城市轨道交通系统。它始建于1965年7月1日，1969年10月1日第一条地铁线路建成通车，使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。浙江工业大学建筑工程学院广州地铁东（山口）~杨（箕）区间隧道浙江工业大学建筑工程学院深圳赛格地下商业街拟建的赛格地下商业街工程，位于赛格大厦与深南中路和华强北路之间，并向西延伸至地铁出入口，与地铁华强路站、拟建的华强路人行地造和佳和地下商业街衔接。地下商业街采用地下三层结构(局部为地下二层、一层)，占地面积为10200m2，总建筑面积为21193m2。浙江工业大学建筑工程学院澳大利亚的高巴柏迪（CooberPedy）四十五个以上的民族组成的几千个高巴柏迪人，大多数生活在地下的洞穴房屋里。这种居住方式源于这里著名的蛋白石（Opal，又名猫眼石，奥宝）采矿业，矿工利用开采后的洞穴直接打造成住家，以避免地面恶劣的沙漠气候环境，蛋白石洞穴舒适且冬暖夏涼，随后便有了现在的地下旅馆，地下博物馆、陶器商店、蛋白石店和地下艺术画廊。浙江工业大学建筑工程学院龙滩电站——世界上最大的地下厂房浙江工业大学建筑工程学院美国，奥兰多——世界地下七大奇迹之一浙江工业大学建筑工程学院地下管道工程广州市环市西路与西湾路口发生塌陷浙江工业大学建筑工程学院地下人防过街地道工程浙江工业大学建筑工程学院总之：与地面建筑结构相比，地下结构具有功能上的优越性，如良好的保温、隔热性能，防爆、隐蔽性及优良的抗震性能等。由于土地资源的紧缺，加之岩土技术的发展，地下空间的开发已经成为必然，地下空间的规划、设计、施工、监理等都需要具有地下工程专业背景的技术人才来承担。浙江工业大学建筑工程学院二、地下结构的型式地下结构：水平，倾斜（斜井）竖直（竖井）；水平坑道埋置深度：浅埋、深埋结构型式由受力条件、使用要求、施工方案三者决定。地下结构型式地下结构的型式与上部结构的型式有何区别？？浙江工业大学建筑工程学院综合地质、使用、施工三因素，地下结构常见的型式有以下几种：go（1）附建式结构图（2）浅埋式结构图（3）地道式结构图（4）沉井法结构图（5）盾构法结构图（6）连续墙结构图（7）顶管结构图（8）沉管法结构图除了暗挖法地下结构施工以外，一般地下结构修筑前往往需要进行基坑开挖与支护，可以说，基坑支护结构也是一种临时性的开敞的地下结构。浙江工业大学建筑工程学院图1-2附建结构exit浙江工业大学建筑工程学院图1-3浅埋式结构exit浙江工业大学建筑工程学院图1-4地道式结构图1-5沉井exit浙江工业大学建筑工程学院图1-6盾构exit浙江工业大学建筑工程学院图1-7地下连续墙结构exit浙江工业大学建筑工程学院图1-8顶管exit浙江工业大学建筑工程学院图1-9沉管exit浙江工业大学建筑工程学院浙江工业大学建筑工程学院浙江工业大学建筑工程学院三、地下结构设计内容go地下结构的基本建设程序：勘察、设计、施工工艺设计、规划设计、建筑设计、防护设计、结构设计、设备设计初步设计施工图设计浙江工业大学建筑工程学院初步设计的内容exit——技术上的可行性与经济上的合理性（1）工程防护等级，三防要求与动载标准的确定；（2）确定埋置深度与施工方法；（3）草算荷载值；（4）选择建筑材料；（5）选定结构型式和布置；（6）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等主要尺寸；（7）绘制初步设计结构图；（8）估算工程材料数量及财务概算。•对结构型式的选择和结构主要尺寸的确定可采用工程类比法，•对结构的内力计算和配筋设计可采用查表法或近似计算方法。浙江工业大学建筑工程学院技术（施工图）设计的内容exit——解决结构的强度、刚度和稳定、抗裂性等问题，并提供施工时结构各部件的具体细节尺寸及连接大样。（1）计算荷载：（2）计算简图：（3）内力分析：（4）内力组合：（5）配筋设计：（6）绘制结构施工详图：（7）材料、工程数量和工程财务预算。浙江工业大学建筑工程学院四、计算原则1.使用规范：2.设计标准：确定地下建筑物的荷载、建筑材料的选用、允许考虑由塑性变形引起的内力重分布、截面计算原则、材料强度指标。3.计算理论：（1）计算原理：较多地应用以文克尔假定的基础局部变形理论以及以弹性理论为基础的共同变形理论。说明（2）计算方法：一般结构力学法，弹性地基梁法，矩阵分析法。浙江工业大学建筑工程学院受力平衡土————结构相互作用变形协调局部变形理论（文克尔假定）共同变形理论（弹性理论）图1-10土层被动抗力exit浙江工业大学建筑工程学院五、本课程的内容和任务地下结构工程是土木工程的一门专业课，获得地下结构工程的基础知识，掌握地下结构工程的技术性能、应用方法及其施工工艺，主要内容如下：大开挖基坑、深基坑工程；浅埋式结构、沉井结构；新奥法隧道、盾构衬砌结构、沉管结构、顶管结构；地下工程的环境影响与保护。学习要求：以理解为主，勤于观察思考，理论联系实际；按时完成作业，会建模，会分析，会判断；课程成绩：平时成绩15％，考试成绩85％。浙江工业大学建筑工程学院本章小结1.地下结构是与岩土体直接产生相互作用的结构物，其设计计算中不可忽略的内容是（岩）土与结构的相互作用；2.地下结构的形式多种多样，主要受使用要求、施工方法和受力特点的制约；3.本课程主要讲授与地下工程结构设计和施工方法有关的内容。复习思考题：什么是地下结构？地下结构型式由哪些条件控制？地下结构设计分哪两个阶段？各有哪些工作？浙江工业大学建筑工程学院阅读章节第一章绪论：P1-8；第二章地下结构的计算理论（2.1概述）：p9-14