地下建筑结构平时作业1

1．地下建筑结构的设计内容包括横向结构设计、纵向结构设计和出入口设计；其中横向结构设计主要分荷载确定、计算简图、内力分析、截面设计和施工图绘制等几个步骤。2．地下结构的作用可分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。3．在进行地下结构的作用计算时，应按照施工阶段和使用阶段分开考虑。4．一般情况下，按作用的基本组合进行设计，基本组合可表达为：结构自重+围岩压力或土压力。5．计算弹性地基梁常用的2种假设分别是温克尔假定和地基为弹性半无限体的假定。

1．地下建筑：答：建造在土层或岩层中的各种建筑物和构筑物。统称为地下建筑物

2．复合式衬砌：答：分两次修筑、中间加设薄膜防水层的衬砌称为复合式衬砌。

3．承载能力极限状态：答：对承载力极限状态，一般以结构的内力超过其承载能力为依据。

4．正常使用极限状态：答：对正常使用极限状态，一般是以结构的变形、裂缝、振动参数超过设计的允许值的限值为依据。

5．局部变形模型：答：按照温克尔模型，地基的沉降只发生在梁的基底范围以内，对基底范围以外的岩土体没有影响的模型为局部变形模型

6．共同变形模型：答：地基的变形不仅发生在受荷区域内，而且还会发生在受荷区域外一定范围内，为了反映这种变形的连续性，在地下结构计算中，会采用弹性半无限平面假定。即所谓的共同变形模型。

7．无限长梁:答：当荷载与梁端的距离X符合ax≥Π或（≥2.75）时，叫做无限长梁。

1．简述地下建筑的类型

(1)按使用功能分类：工业建筑:包括地下仓库、地下油库、地下粮库。民用建筑：人防工程、地下公共建筑：地下商业街、地下剧院。交通建筑：铁路和公路隧道矿山建筑：包括各种矿井等(2)按所处的地质条件岩石中的地下建筑土层中的地下建筑(3)按埋置深度深埋地下建筑浅埋地下建筑

2．与地面建筑相比，地下建筑具有哪些特点？（1）自然防护能力强（2）受外界条件影响下（3）受地质条件影响大（4）需经通风、防排水、防潮、防噪声和照明等处理（5）施工条件特殊

3．简述地下结构的作用形式?（1）拱形结构（2）梁板式结构（3）框架结构（4）圆管形结构（5）地下空间结构（6）锚喷支护（7）地下连续墙结构（8）开敞式结构

4．地下结构设计理论的发展可以划分为哪几个阶段？各有什么特点？（1）钢性结构阶段特点：抗拉强度很低，截面尺寸通常很大，结构受力后弹性变形很小（2）弹性结构阶段特点：将超静定结构计算力学引入到地下结构计算中，并考虑了地层对结构产生的弹性作用。（3）连续介质阶段特点：反映了支护与围岩的共同作用，符合地下建筑结构的力学原理。但是由于计算参数难以确定，所以还只能作为设计参考依据。（4）现代支护理论阶段特点：以岩体力学原理为基础的、考虑支护与围岩共同作用支护理论

5．地下结构上的永久作用主要有哪几种？（1）地层压力（2）结构自重（3）混凝土收缩和徐变的影响

6．在确定地下结构上的作用时，需要考虑的因素有哪些？（1）地下建筑所处的地形、地质条件:偏压或膨胀压力或松散压力

（2）地下建筑的埋置深度：深埋或浅埋（3）地下建筑的支护结构类型及工作条件：锚喷支护或模注混凝土衬砌（4）地下建筑的施工方法：钻爆法开挖或者明挖法。

7．地下结构的计算中应考虑哪些方面？（1）地层压力（2）结构自重（3）使用荷载（4）地震荷载（5）核爆炸地面冲击波和土中压缩波参数（6）水压力（7）灌浆压力（8）温度变化（9）施工荷载（10）冻胀力（11）落石冲击力

8．试述什么是特殊组合？在什么情况下需要进行特殊组合？答：特殊组合（主要荷载+附加荷载）在特殊情况下。如地震烈度达到7级以上的地区，严寒地区具有冻胀土壤的洞口衬砌，才有必要进行特殊组合。

9．对于明洞荷载组合，相应的设计计算应符合哪些规定？（1）计算明洞顶回填土压力，当有落石危害需检算冲击力时，可只计洞顶填土重力和落石冲击力的影响。（2）当设置立交明洞时，应分不同情况计算列车活载，公路活载或渡槽流水压力。（3）当明洞上方与铁路立交、填土厚度小于1m时，应计算列车冲击力；洞顶无填土时，应计算制动力的影响.(4)当计算作用于深基础明洞外墙的列车荷载时，可不考虑列车的冲击力、制动力。

1．室内出入口有阶梯式、竖井式两种。 2．盾构的基本构造是由盾构壳体及开挖系统、推进系统、衬砌拼装系统、出土系统等四大部分组成。 3．出土系统的出土方式一般有：有轨运输、无轨运输和管道运输三种。 4．根据盾构前部的构造，可将其大致分为全面开放式、部分开放式和闭胸式。其中全面开放式盾构可根据其形式分为人力开挖式、半机械化开挖式、和机械化开挖式三种。 5．盾构隧道的衬砌，一般可分为一次衬砌和二次衬砌。衬砌拼装方法按照施工机械的不同分为举重臂拼装和拱托架拼装。 6.顶管设备只要由顶进设备、工具管、中继环、工程管及吸泥设备构成。 7．作用在圆环上的荷载分为基本荷载、临时荷载和特殊荷载。8．盾构设计、盾构几何尺寸的选定应与隧道断面形式、建筑界线、衬砌厚度和衬砌拼装方式等相适应。

1．浅埋式结构：是指在其上部的覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件或在软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下建筑结构。2．人防工程：又称民防工程，是人民防空工程的简称，是为防空要求而修建在地下或半埋于地下的民用建筑物。

3．防空地下室：是指在地面建筑的首层地面以下及土中建造的具有一定防护抗力要求的地下或半地下工程，属于附建式地下建筑。4．盾构：是指用钢板制成的、能支撑地层荷载而又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形等特殊形状的筒形结构物。

5．顶管法：是采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作井作承压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至到达目的地，是修建隧道和地下管道的一种重要方法。

1．与开槽埋管相比，顶管施工的优缺点是什么？开挖部分仅仅只是工作井和接收井，土方开挖量少，而且安全，对交通影响小。在管道顶进过程中，只挖去管道断面的土，比开槽施工挖土量少许多。施工作业人员比开槽埋管的少建设公害少，文明施工程度比开槽施工高。工期比开槽埋管短再覆盖深度大的情况下比开槽埋管经济。

2．结合基本建设，修建防空地下室与修建单建式人防工程相比，有哪些优越性？节省建设用地。人员和设备容易在战时迅速转入地下。增强上层建筑的抗地震能力，在地震时可作为避震室使用。上层建筑对战时核爆炸冲击波、光辐射、早期核辐射以及炮弹有一定的防护作用，防空地下室的造价比单建式的要低。便于施工管理，能够保证工程质量，同时也便于日常维护。

3．试述盾构法施工的优缺点 .优点.可在盾构设备的掩护下安全地进行地下开挖与衬砌支护工作。施工时振动和噪声小，对施工区域环境及附近居民几乎没有什么干扰。可控制地面沉陷。施工时不影响地表交通。穿越水底施工，不影响航道通航。施工机械化程度高，施工人员少，易管理。施工不受气候条件影响。缺点.当覆盖较浅时，开挖面稳定甚为困难，要采取措施保证安全。在曲率半径较小的曲线段时施工比较困难。采用气压法施工时，施工条件较差，劳动保护条件要求高。在饱和含水层中，对拼接衬砌整体结构防水技术要求高。不能完全防止盾构施工地区的地表沉降，只能采取严密措施把沉陷控制在最小限度。

4．前我国常见的防空地下室结构类型主要有哪几种？梁板式结构板柱结构箱形结构其他结构（混凝土壳体，单跨或多跨拱和折板结构）5．防空地下室的构造要求有哪些方面？建筑材料的强度等级结构构件的最小厚度保护层最小厚度变形缝的设置构造钢筋的设置拉结钢筋钢筋配筋率纵向受力钢筋的最小配筋率叠合板的构造圈梁的设置构件相接处的锚固平板防护密闭门门框墙的构造要求构件相接处的锚固临战加固

6．当平时使用要求与战时的防护要求不一致时，设计时应采用的平战功能转换措施具体有哪些？早期核辐射的防护主体设计口部设计辅助房间设计内部装修防护功能平战转换

7．顶管工程设计主要考虑哪几个方面的问题，为什么？

顶管工作井设置：在顶管施工时，虽然不需要开挖地面，但必须在顶进管道的两端及中部开挖若干个工作井。

顶管顶力估算：顶管顶进力是在施工中推进整个管道系统和相关机械设备向前运动的力，需要克服顶进中的各种阻力。所以准确计算所需的顶进力不仅有利于合理设计顶进工作站和中继站，而且对于后背墙的设计也是至关重要的。

顶管承压壁后土体的稳定验算：顶管工作井承压壁后靠土体的滑动会引起周围土体位移，影响周围环境，并影响到顶管的正常施工。顶进管道的荷载与规格设计：在管道铺设完毕之后，顶入的管子与地面埋入的管子便没有多大区别，8．顶管尤其是长距离顶管的主要技术关键有哪几点？方向控制顶力问题工具管开挖面的正面稳定问题承压壁的后靠结构及土体的稳定问题

9．人防工程按所处的地层条件和施工方法的不同可分为哪几种？各有什么特点？坑道式：位于山地或丘陵地，其大部分主体地面与出入口基本呈水平的暗挖式人防工程地道式:位于平坦地带，大部分主体地面明显低于出入口的暗挖式人防工程掘开式：埋深较浅，采用明挖法施工，其上方没有永久性地面建筑物的人防工程，也称单建掘开式附建式：位于永久性地面建筑物之下，采用明挖法施工，并有战时防空功能的人防功能。

10．与盾构法相比，顶管法的优缺点。优点推进完了不需要进行衬砌，节省材料，同时也可缩短工期。工作井和接受井占用面积小，公害少挖掘断面小，渣土处理量小作业人员少造价比盾构施工低与盾构比，地面沉降小

缺点超长距离顶进比较困难，曲率半径变化大时施工也较困难大口径，如直径5000mm以上的顶管几乎不太可能早转折多的复杂条件施工时工作井和接收都会增加

1．沉井的基本构造一般由井壁刃脚内隔墙井孔凹槽、底板、顶盖等部分构成。井壁有等厚度的式直壁和阶梯式两种。2．沉管隧道按断面形状一般分为圆形矩形两类。3．浮力设计的内容包括干舷的选定和抗浮安全系数的验算。4．隧道基本尺寸包括隧道衬砌内轮廓线、隧道衬砌外轮廓线。5．隧道限界包括建筑限界和行车限界6．目前公路隧道大多采用单心圆或三心圆的拱形断面，三心圆又有坦三心圆和尖三心圆两种形状。7．一般情况下，洞室锚喷支护有由喷射混凝土、锚杆和钢筋网组成8．目前锚喷支护设计应采用工程类比法为主，必要时辅以监控量测法和理论验算法。9．对于锚喷支护结构的理论计算，按求解方法不同，计算方法可分为解析计算法和图解分析法。10．锚杆支护体系是由挡土构筑物腰梁及托架锚杆三个部分组成。锚杆又是由锚杆头部拉杆及锚固体三个基本部分组成。11．土钉墙是由土钉体土钉墙范围内的土体和面层三个主要部分组成。12．按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护可分无支撑支护结构、单支撑结构和多支撑三种结构。

1． 隧道是指修建在地下，两端有出入口，可供车辆、行人、水流及管线等通过的工程建筑物

2． 装配式衬砌是指在工厂或现场预先制备成若干构件，运入坑道内，用机械将其拼装成一环接一环的衬砌

3． 隧道行车限界是指为了保证道路隧道中行车安全，在一定宽度、高度的空间范围内任何物件不得侵入的界限。

4．锚喷支护 锚杆支护、喷射混凝土支护、锚喷混凝土锚杆联合支护、锚喷混凝土钢筋混凝土网联合支护，喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护及由以上几种类型支撑组成的联合支护

1．钢结构的连接通常有（焊接、铆接和螺栓连接）三种方式。在房屋结构中，常用（焊接和螺栓）连接。2．普通螺栓的优点是（装卸便利，不需特殊设备）。高强度螺栓是靠（被连接板间的强大摩擦阻力）传递剪力。3．焊接接头有（平接、搭接、T 形）连接和角接，所采用的焊缝主要有（对接焊缝及角焊缝）两种。4．受压柱由（柱头、柱身、柱脚）三部分组成。柱身截面有（实腹式、缀板式和缀条式）三种。5．对于一般有翼板的组合工字形钢梁应进行梁的强度、（刚度）、整体稳定和(局部稳定计算)。6．根据支撑设置的部位不同有上弦横向水平支撑、(下弦横向水平支撑)、下弦纵向水平支撑、(屋架垂直支撑)和系杆等。当有天窗时，还应注意天窗架间支撑。7．构件的长细比是（计算长度与回转半径）之比。8． （震级）是地震规模的指标，按照地震本身强度而定的等级标度，用以衡量某次地震的大小。（地震烈度）是指某一地区的地面及建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。9．在多层砖砌体房屋中的适当部位设置（钢筋混凝土构造柱）并与（圈梁）结合共同工作，提高房屋的抗震能力，防止和延缓房屋在地震作用下发生突然倒塌。10．抗震结构的构件应有利于抗震，对于钢筋混凝土构件(梁、柱、墙)应合理的选择尺寸、配置纵向受力钢筋和箍筋，避免（剪切）破坏先于弯曲破坏、混凝土的（压溃）先于钢筋的屈服和钢筋（锚固粘结）破坏先于构件破坏。）

1．直角角焊接的焊脚尺寸应满足hfmin ≥1．51t 及hfmax ≤1．2· t2，则t1、t2分别为（A ）的厚度。A ．t1为厚焊件，t2为薄焊件 2．部分焊透的对接焊缝的计算应按（B ）计算B ． 角焊缝3．在承受动力荷载的连接中，可用（B ）等。 B ． 平坡焊缝或深熔焊缝4．一个承受剪力作用的普通螺栓在抗剪连接中的承载力是D ． A 、B 中的较小值5． 轴心受压构件的承载力往往是由（D ）条件决定的。D ．稳定6．轴心受力构件应进行强度计算，其净截面的平均应力不应超过钢材的（B ）。B ．屈服强度7．轴心受力构件不应过分柔弱应具有一定的刚度，不使构件产生过大的变形。刚度用（C ）表示。C ．长细比8．焊接工字形截面梁腹板设置加劲肋的目的是（D ）。D ．提高梁的局部稳定性9．“三水准、两阶段”的抗震设防目标可概括为（A ）。A ．“小震不坏，中震可修，大震不倒”

10．下列（A ）为可不进行天然地基与基础抗震承载力验算的建筑。A ．砌体结构

1．普通螺栓在什么情况下可用于受剪连接？答：普通螺栓在下列情况下可用于受剪连接：承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接；承受静力荷载的可拆卸结构的连接；临时固定构件用的安装连接。 对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用双螺帽或其他能防止螺帽松动的有效措施。

2．高强度螺栓连接分为哪两种？它们分别是如何传递外力的？其特点和适用如何？ 答：高强度螺栓连接可分为摩擦型和承压型两种。 摩擦型连接：外力仅依靠部件接触面间的摩擦力来传递。其特点是连接紧密，变形小，传力可靠，疲劳性能好，主要用于直接承受动力荷载的结构、构件的连接。承压型连接：起初由摩擦传力，后期同普通螺栓连接一样，依靠杆和螺孔之间的抗剪和承压来传力。其连接承载力一般比摩擦型连接高，可节约钢材。但在摩擦力被克服后变形较大，故仅适用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构、构件的连接。

3．对于一般有翼板的组合工字形钢梁应进行梁哪些计算？答：对于一般有翼板的组合工字形钢梁应进行梁的强度、刚度、整体稳定和局部稳定计算。

4．屋架杆件的受力特点如何？答：屋架杆件的受力特点：上弦杆一般为受压杆件，当有节间荷载时为压弯构件。下弦杆为受拉杆件，当有节间载荷时为拉弯构件。腹杆为轴心受拉杆件或轴心受压杆件。

5．抗震结构各构件之间的连接应符合哪些要求？答：抗震结构各构件之间的连接应符合：构件节点的破坏，不应先于其连接的构件；预埋件的锚固破坏，不应先于连接的构件；装配式结构构件的连接，应能保证结构的整体性。

6．框架梁、柱的构造措施应考虑哪些内容？ 答：框架梁的构造措施应考虑：梁截面尺寸、梁的配筋率、梁的箍筋、梁内纵筋锚固。框架柱的构造措施应考虑：柱截面尺寸、轴压比限值、柱纵向钢筋的配置、柱的箍筋要求。

四、计算题（每小题15分，共30分） 1、有一轴心受压实腹式柱，柱截面为焊接工字型，两主轴方向均属b 类截面，如图所示，钢材Q235，已知：=N 1500kN ，m l x 8.100=，m l y 6.30=，2/215mm N f =，试验算此柱的整体稳定性。

y y x

x 320X10

240X16

240X16

2

3323

333

0240162320101088010320/12224016/12240161682

244,066,000216240/1232010/1236864,000244,066,000149.771088036864,00058.210880

10800149.77

x y x x y y x x x A mm I mm I mm I i mm A I i mm A l i λ=??+?==?+??+???==??+?==

=======03

22

72.1360061.858.20.744,0.801

150010173.4/215/0.80110800

y y y x y l i N mm f N mm λ??======?=<=?查表得500130t=14130

F F

此柱的整体稳定性满足要求

2如图所示的对接焊缝连接，钢材为Q235，焊条E43型，手工焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板，已知：185w t f =N/mm 2，215=w c f N/mm 2，试求此连接能承受的最大承载力。（建议修改为轴心受拉构件，即轴力的偏心距＝0，另对接焊缝的抗拉强度已

修改为w

t f ） 500142151505,0001505l t f N kN ??=??==185500141295,00012951505w u t w N f l t N kN

kN ==??==<

故此对接焊缝所能承受的轴力为1295ｋN 。