第六讲浅埋式结构详解
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第6章浅埋式结构
构件名称 墙板及环形结构
梁柱 基础
钢筋直径
d 10 12 d 14 16 d 20
d 32 d 32
有垫层 无垫层
保护层厚度（mm）
15~20 20~25 25~30
30~35 d+（5~10）
35 70
横向受力钢筋
受弯构件及大偏心受压构件受拉主筋配筋率一 般不大于1.2%，最大不得超过1.5%。
框架内力分析的计算简图及基本结构
设计弯矩、剪力及轴力的计算
a. 设计弯矩
不利截面是侧墙边缘处的截面
计算中近似的采用：
b Mi MP Qp2
设计弯矩计算简图
b. 设计剪力
不利截面仍处于支座边缘处
q
Qi
Qp
b 2
c. 设计轴力
由静载引起的设计轴力： Ni Np
由特载引起的设计轴力： Nit Ntp
埋入式变形缝
• 在有水压，而且表面温度高于50°C或受强氧化及油类等 有机物质侵蚀的地方，可在中间埋设紫铜片，但造价高。
特殊变形缝
d. 混合式
当防水要求很高，承受较大的水压力时，可 采用上述三种方法的组合，称为混合式，此 法防水效果好，但施工程序多，造价高。
6.4 算例
一置于弹性地基上的闭合 钢筋混凝土框架通道，横 梁受均布载 q20kN/m2，
将二者相加即为杆件最后设计轴力
设计剪力计算简图
抗浮验算 KQ重1.05~1.10 Q浮
截面设计
以《混凝土结构设计规范》为准 按弯矩及轴力对构件进行强度验算时，要考虑
材料在动载作用下的强度提高 按剪力和扭力对构件进行强度验算时，材料的
强度不提高
浅埋式地下结构设计
图6-21 按车站站台形式分类
6.4.2地铁车站平面设计
• 地铁车站的组成： • 地铁车站由车站主体(站台、站厅，生产、生活用房)、出
入口及通道、通风道及地面通风亭等三大部分组成。
• 高架车站一般由车站、出入口及通道组成。
• 地面车站一般仅设车站和出入口。
6.4.3地铁车站建筑设计
• 1. 车站 • （1）车站规模
• 地铁车站主体结构设计按照《地铁设计规范》（GB50157）、《建筑 结构荷载规范》（GB50010）、《混凝土结构设计规范》 （GB50009）及《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153）的 规定和要求进行设计。地铁车站主体结构的受力明确，按照极限状态 法设计，同时对地铁车站的抗震和耐久性设计也进行考虑。
• （3）多种功能的竖向组合。 主要为步行街、地下高速路、 地铁线路与车站、停车库及路面高架桥等共同组合在一起， 通常是机动车及地铁设在最底层，中层为地铁站台层，顶 层为步行道、商场等。
6.2.3平面柱网及剖面
• 1.矩形平面
• 这种形式多用于大中跨度的地下空间。它往往位于城市干 道一侧，起商业街的作用。
• 若工程位于地下水位较高的地区或防护等级要求较高时， 除内部隔墙外，做成箱型闭合框架钢筋混凝土结构。
4.框架结构
• 一些建筑如地下商场、地下停车场等，可采用框 架结构。
• 与地上框架不同的是：地下建筑的框架结构设计 荷载要考虑地面覆土的影响，框架结构的外围护 结构多采用钢筋混凝土墙体，以承受侧向土压力 的作用。
• 2.带形平面
• 这种形式跨度较大，为坑道式的，设计时应根据功能要求 及货柜布置的特点综合考虑，单面货柜的宽度以6～8m为 宜，双面货柜则以10～16m为好，长度不限。
6.4.2地铁车站平面设计
• 地铁车站的组成： • 地铁车站由车站主体(站台、站厅，生产、生活用房)、出
入口及通道、通风道及地面通风亭等三大部分组成。
• 高架车站一般由车站、出入口及通道组成。
• 地面车站一般仅设车站和出入口。
6.4.3地铁车站建筑设计
• 1. 车站 • （1）车站规模
• 地铁车站主体结构设计按照《地铁设计规范》（GB50157）、《建筑 结构荷载规范》（GB50010）、《混凝土结构设计规范》 （GB50009）及《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153）的 规定和要求进行设计。地铁车站主体结构的受力明确，按照极限状态 法设计，同时对地铁车站的抗震和耐久性设计也进行考虑。
• （3）多种功能的竖向组合。 主要为步行街、地下高速路、 地铁线路与车站、停车库及路面高架桥等共同组合在一起， 通常是机动车及地铁设在最底层，中层为地铁站台层，顶 层为步行道、商场等。
6.2.3平面柱网及剖面
• 1.矩形平面
• 这种形式多用于大中跨度的地下空间。它往往位于城市干 道一侧，起商业街的作用。
• 若工程位于地下水位较高的地区或防护等级要求较高时， 除内部隔墙外，做成箱型闭合框架钢筋混凝土结构。
4.框架结构
• 一些建筑如地下商场、地下停车场等，可采用框 架结构。
• 与地上框架不同的是：地下建筑的框架结构设计 荷载要考虑地面覆土的影响，框架结构的外围护 结构多采用钢筋混凝土墙体，以承受侧向土压力 的作用。
• 2.带形平面
• 这种形式跨度较大，为坑道式的，设计时应根据功能要求 及货柜布置的特点综合考虑，单面货柜的宽度以6～8m为 宜，双面货柜则以10～16m为好，长度不限。
浅埋式地下结构
施工方法
环境保护
采用明挖法施工，先开挖土方，然后进行 基础处理、浇筑垫层、绑扎钢筋、浇筑混 凝土等工序。
在施工过程中，采取了多项环境保护措施 ，如控制施工噪音、减少施工粉尘、合理 利用施工材料等。
XX隧道
结构形式
该隧道采用双洞单向行车隧道结构，每个 洞内设置车道和应急车道，顶板采用混凝
土浇筑，侧墙采用钢筋混凝土墙。
概述
XX隧道是一条穿越山体的公路隧道， 采用浅埋式地下结构，具有缩短行 车距离、提高行车安全性等优点。
A
B
C
D
环境保护
在施工过程中，采取了多项环境保护措施， 如控制施工噪音、减少施工粉尘、合理利 用施工材料等。
施工方法
采用盾构法施工，利用盾构机在山体内部 挖掘隧道，同时进行衬砌和排水工作。
XX大型广场的地下室
抗震设计的基本原则
1 2 3
强化结构整体性
通过合理的结构设计和连接方式，提高地下结构 的整体性和稳定性，使其在地震作用下能够保持 较好的整体性。
提高承载能力
通过增加结构的截面尺寸、提高材料强度等方式， 提高地下结构的承载能力，使其能够承受更大的 地震作用。
减轻结构自重
采用轻质材料或优化结构设计，减轻地下结构的 自重，从而减小地震作用对地下结构的影响。
浅埋式地下结构
目录
• 浅埋式地下结构概述 • 浅埋式地下结构的施工方法 • 浅埋式地下结构的支护方式 • 浅埋式地下结构的防水设计 • 浅埋式地下结构的抗震设计 • 浅埋式地下结构的工程实例
01 浅埋式地下结构概述
定义与特点
定义
浅埋式地下结构是指地下结构顶 板的上覆土层厚度较大，一般大 于或等于结构高度的地下结构。
浅埋式结构
截面合适为止。
计算方法
a. 不考虑线位移影响时，以力矩分配法进行计算。
b. 静荷载作用下地层 中的闭合框架，一 般按弹性地基上的 框架进行计算，可 将地基视作弹性半 无限平面。采用结 构力学中的力法。
闭合框架计算简图
典型方程： x1 21 x2 12 x3 13 1 p 0
车辆爆炸荷载
地震荷载
偶然荷载
偶然荷载
计算简图
顶板荷载
a.
b. c. d. e.
覆土压力
水压力 顶板自重
q土 i hi (kN / m 2 )
i
q水 w hw (kN / m2 )
q d (kN / m2 )
t q顶
顶板所受的特载
地面超载
q
t 顶
q顶 i hi w hw d q q
钢筋的最小配筋百分率（%）
受力类型 全部纵向钢筋 受压构件 一侧纵向钢筋 受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件 一侧的受拉钢筋
最小配筋百分率（%） 0.6 0.2 0.2和
45 f t / f y
中较
大值
分布钢筋
考虑混凝土的收缩、温差影响、 不均匀沉陷等因素的作用，必 须配置一定数量的构造钢筋。 纵向分布钢筋的截面面积，一 般应不小于受力钢筋截面积的 10%，纵向分布钢筋的配筋率： 对顶、底板不宜小于0.15%； 对侧墙不宜小于0.2%。
设计剪力计算简图
将二者相加即为杆件最后设计轴力
抗浮验算
Q重 K 1.05 ~ 1.10 Q浮
截面设计
以《混凝土结构设计规范》为准
按弯矩及轴力对构件进行强度验算时，要考虑
《浅埋式结构》课件
抗震验算
根据抗震设计规范，对结构的抗震性能进行验算 ，确保结构在地震作用下的安全性。
抗震加固措施
对于不满足抗震要求的结构，采取相应的加固措 施，提高其抗震能力。
03
浅埋式结构的施工方法
施工前的准备
现场勘查
对施工区域进行实地勘察，了解地形、地质、水文等条件，为后 续施工提供基础数据。
设计交底
与设计单位进行充分沟通，明确施工要求、图纸和技术参数，确保 施工符合设计意图。
安全防护措施
在施工现场设置安全警示标志，配备安全防护设 施。
3
定期安全检查
定期对施工现场进行安全检查，及时发现并消除 安全隐患。
04
浅埋式结构的优缺点分析
优点分析
施工简便
浅埋式结构通常在地表或地下 浅层进行施工，不需要大规模 的挖掘和隧道建设，施工难度
相对较低。
节约成本
由于浅埋式结构的埋深较浅， 土方开挖量较小，可以降低工 程成本。
05
浅埋式结构案例分析
实际工程案例一：桥梁工程
总结词
大型桥梁工程
详细描述
该桥梁工程采用浅埋式桥墩，以减少对河床的干扰和保护生态环境。在施工过程 中，考虑到河流水位变化和冲刷作用，采取了相应的防护措施，确保桥墩的稳定 性和安全性。
实际工程案例二：某隧道工程
总结词
城市交通隧道
详细描述
在某城市交通隧道工程中，采用浅埋式结构，以减少对城市建筑和地面的影响。在施工过程中，针对 隧道穿越的不同地层和地下管线，采取了相应的施工方法和保护措施，确保隧道的施工安全和质量。
对环境影响小
浅埋式结构对地表生态环境的 破坏较小，有利于环境保护。
维护方便
浅埋式结构的维护相对容易， 因为它们通常暴露在地表或接 近地表的位置，便于日常检查
根据抗震设计规范，对结构的抗震性能进行验算 ，确保结构在地震作用下的安全性。
抗震加固措施
对于不满足抗震要求的结构，采取相应的加固措 施，提高其抗震能力。
03
浅埋式结构的施工方法
施工前的准备
现场勘查
对施工区域进行实地勘察，了解地形、地质、水文等条件，为后 续施工提供基础数据。
设计交底
与设计单位进行充分沟通，明确施工要求、图纸和技术参数，确保 施工符合设计意图。
安全防护措施
在施工现场设置安全警示标志，配备安全防护设 施。
3
定期安全检查
定期对施工现场进行安全检查，及时发现并消除 安全隐患。
04
浅埋式结构的优缺点分析
优点分析
施工简便
浅埋式结构通常在地表或地下 浅层进行施工，不需要大规模 的挖掘和隧道建设，施工难度
相对较低。
节约成本
由于浅埋式结构的埋深较浅， 土方开挖量较小，可以降低工 程成本。
05
浅埋式结构案例分析
实际工程案例一：桥梁工程
总结词
大型桥梁工程
详细描述
该桥梁工程采用浅埋式桥墩，以减少对河床的干扰和保护生态环境。在施工过程 中，考虑到河流水位变化和冲刷作用，采取了相应的防护措施，确保桥墩的稳定 性和安全性。
实际工程案例二：某隧道工程
总结词
城市交通隧道
详细描述
在某城市交通隧道工程中，采用浅埋式结构，以减少对城市建筑和地面的影响。在施工过程中，针对 隧道穿越的不同地层和地下管线，采取了相应的施工方法和保护措施，确保隧道的施工安全和质量。
对环境影响小
浅埋式结构对地表生态环境的 破坏较小，有利于环境保护。
维护方便
浅埋式结构的维护相对容易， 因为它们通常暴露在地表或接 近地表的位置，便于日常检查
地下建筑结构课件浅埋式结构
第三节 构造要求
（四）分布钢筋
因为考虑混凝土旳收缩、温差影响、不均匀旳沉陷等原因 旳作用，必须配置一定数量旳构造钢筋。
纵向分布钢筋旳截面面积，一般应不不大于受力钢筋截面 积旳10%，同步，纵向分布钢筋旳配筋率：对顶、底不宜 不大于0.15%；对侧墙不宜不大于0.20%。
纵向分布钢筋应沿框架周围各构件旳内、外两侧布置，其 间距可采用10～30㎝。框架角部，分布钢筋应合适加强（ 如加粗或加密），其直径不不大于12～14mm.
（2）双跨和多跨旳矩形闭合框架 当构造旳跨度较大，或因为使用和工艺旳要求，构造可设 计成双跨旳或多跨旳。
建筑工程学院
第一节 概述
up
（二）矩形闭合框架
（3）多层多跨旳矩形闭合框架 （地下商场和换乘站） 因为工艺要求或者是使用要求做成多层多跨旳构造。
建筑工程学院
第一节 概述
up
（三）梁板式构造
在地下水位较低旳地域，或要求防护等级较低 旳工程中，顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板 式构造，而围墙和隔墙则为砖墙； 在地下水位较高或防护等级要求较高旳工程中 ，一般除内部隔墙外，均做成箱形闭合框架钢 筋混凝土构造。
up
建筑工程学院
2 截面选择
up
计算超静定构造内力时需要懂得截面尺寸，这在设计 前是不懂得旳。
所以只有根据经验假定各个截面旳尺寸，进行内力计 算，然后验算截面是否合适。若不合格，反复上述过 程，直至所设截面合适为止
建筑工程学院
3 计算措施
采用位移法计算，当不考虑线位移旳影响时，则以力矩分配法 为简便。 (1) 当竖向荷载不平衡时，可以在底板旳结点上加设集中力. (2) 线位移旳拟定，一般情况下，框架有几孔就有几个独立旳 线位移。 浅埋式结构上特载旳值远大于其他荷载，，而且，特载旳值旳 计算是非常粗略旳，所以并非非常精确。 在多层多跨旳复杂情形可借助于电子计算机计算。
浅埋式地下结构综述课件
02
浅埋式地下结构一般位于地表下 十几米至几十米的深度范围内， 其设计与施工需要考虑地表环境 和地下复杂的地质条件。
浅埋式地下结构的特点
施工难度较低
由于浅埋式地下结构的埋深较浅 ，因此施工难度相对较低，开挖
和支护等工艺相对简单。
对地面影响较小
浅埋式地下结构一般不涉及大规模 的地面开挖和土地征用，对周围环 境和地面交通的影响相对较小。
CHAPTER 06
结论与展望
浅埋式地下结构的优势与应用前景
• 总结词：浅埋式地下结构具有多种优势，包括减少开挖量、节约材料、降低成本、减少对环境的影响等，因此 在城市地下空间开发、水利工程、矿山工程等领域具有广泛的应用前景。
• 详细描述：浅埋式地下结构是一种新型的地下工程技术，相较于传统的深埋式地下结构，具有更加环保、经济 、安全等优势。在城市地下空间开发领域，浅埋式地下结构可以通过利用城市地下空间，缓解城市土地紧张的 问题，提高城市空间利用效率。在水利工程领域，浅埋式地下结构可以用于水库、水闸等水利设施的建设，具 有较好的抗灾效果和生态环境效益。在矿山工程领域，浅埋式地下结构可以用于矿山的开采和治理，减少对周 围环境的影响，提高矿山的安全性和经济效益。
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浅埋式地下结构综述课 件
CONTENTS 目录
• 引言 • 浅埋式地下结构设计 • 浅埋式地下结构施工 • 浅埋式地下结构维护与加固 • 浅埋式地下结构案例分析 • 结论与展望
CHAPTER 01
引言
浅埋式地下结构的定义
01
浅埋式地下结构是一种地下工程 中常见的建筑形式，通常是指埋 深较浅、覆盖土层较薄的地下建 筑结构。
工程案例三：某河岸地下通道施工
浅埋式地下结构一般位于地表下 十几米至几十米的深度范围内， 其设计与施工需要考虑地表环境 和地下复杂的地质条件。
浅埋式地下结构的特点
施工难度较低
由于浅埋式地下结构的埋深较浅 ，因此施工难度相对较低，开挖
和支护等工艺相对简单。
对地面影响较小
浅埋式地下结构一般不涉及大规模 的地面开挖和土地征用，对周围环 境和地面交通的影响相对较小。
CHAPTER 06
结论与展望
浅埋式地下结构的优势与应用前景
• 总结词：浅埋式地下结构具有多种优势，包括减少开挖量、节约材料、降低成本、减少对环境的影响等，因此 在城市地下空间开发、水利工程、矿山工程等领域具有广泛的应用前景。
• 详细描述：浅埋式地下结构是一种新型的地下工程技术，相较于传统的深埋式地下结构，具有更加环保、经济 、安全等优势。在城市地下空间开发领域，浅埋式地下结构可以通过利用城市地下空间，缓解城市土地紧张的 问题，提高城市空间利用效率。在水利工程领域，浅埋式地下结构可以用于水库、水闸等水利设施的建设，具 有较好的抗灾效果和生态环境效益。在矿山工程领域，浅埋式地下结构可以用于矿山的开采和治理，减少对周 围环境的影响，提高矿山的安全性和经济效益。
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浅埋式地下结构综述课 件
CONTENTS 目录
• 引言 • 浅埋式地下结构设计 • 浅埋式地下结构施工 • 浅埋式地下结构维护与加固 • 浅埋式地下结构案例分析 • 结论与展望
CHAPTER 01
引言
浅埋式地下结构的定义
01
浅埋式地下结构是一种地下工程 中常见的建筑形式，通常是指埋 深较浅、覆盖土层较薄的地下建 筑结构。
工程案例三：某河岸地下通道施工
浅埋的地下结构
5.3 闭合矩形框架的计算
5.3.1 荷载计算
3）侧墙荷载 考虑特载，三者合计：
qh (
i
i
hi
)
tan
2
(45
2
)
wh
qht
荷载计算简图：
5.浅埋的地下结构
5.3 闭合矩形框架的计算
5.3.2 内力计算
静荷载作用下，将地基视作弹性半无线平面，地基上的反 力作为荷载作用在闭合框架底部，按照一般平面框架计算。 1）计算简图
5.2.3 梁板式结构
在地下水位较低区或者防护等级较低的工程中，顶板和底 板做成现浇混凝土梁板结构，围墙和隔墙为砖墙。
地下水位较高或者防护等级较高的工程，除内墙外，均 做成梁板式箱型闭合框架钢筋混凝土结构。 如地下医院、教室、指挥所等。
地下指挥所
5.浅埋的地下结构
5.2 一般浅埋地下结构形式
浅埋式建筑物的结构形式不仅仅局限于上述三种形 式，特殊情况下也可以采用壳体或者折板结构。
结合上部结构设计和施工，尽量做到平战结合。
5.浅埋的地下结构
5.1 概述
5.1.1 防空地下室
新建高层建筑或者做深基础时，应优先考虑修建防空地
下室。
梁板结构
结构形式 板柱结构 箱型结构
壳体结构
防空地下室是整个建筑的一部分，可以采用上部结构 的结构形式和施工方法。
除了按照一般的设计荷载计算，尚需考虑冲击荷载下承 载能力和变形能力验算。
墙身自墙重前、后填土水平压力 墙厚填土重墙量前、后水压力 墙后地下水重量 底板板下地下水向上的浮力 进行挡土墙设计时，需要计算挡土墙的稳定和挡土墙的强度。
5.浅埋的地下结构
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第六讲浅埋式结构
一、概述
浅埋式结构:
是指其覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件(H土＜(2～2.5)h1，h1为压力拱高)或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下结构。
采用深或浅埋式的因素包括：建筑物的使用要求，环境条件，地质条件，防护等级，以及施工能力等。
常采用明挖法施工，比较经济。
但在地面环境条件要求苛刻的地段，也可采用管幕法、箱涵顶进法等暗挖法施工。
结构形式：直墙拱、矩形框架和梁板式结构，或者是上述型式的组合。
1. 直墙拱:
在小型地下通道以及早期的人防工程中比较普遍，一般多用在跨度1.5～4m 左右的结构中。
墙体：砖或块石砌筑，拱体部分视其跨度大小，采用砖砌拱、预制钢筋混凝土拱或现浇钢筋混凝土拱。
拱型结构主要承受轴向压力，其中弯矩和剪力都较小。
拱顶部分按照其轴线形状又可分为：半圆拱、割圆拱、抛物线拱等多种形式。
2. 矩形闭合框架
随着地下结构跨度、复杂性的增加，以及对结构整体性、
防水性要求的越来越高，混凝土矩形闭合结构运用得越来越广泛。
与其他结构相比，它有空间利用率高，挖掘断面经济，且易于施工的优点。
特别是车行立交地道、地铁通道、车站等最为适用。
结构型式有单跨、双跨或多跨；有时在车站部分还需做成多层多跨的型式。
○1单跨矩形闭合框架
当跨度较小时（一般小于6m），可采用单跨矩形闭合框架。
○2双跨和多跨的矩形闭合框架
当结构的跨度较大，或由于使用和工艺的要求，结构可设计成单跨或多跨。
为了改善通风条件和节约材料，中间隔墙还可开设孔洞，不但可改善通风，节约材料，而且也使结构轻巧、美观。
中间隔墙还可用梁、柱代替。
孔洞开设较大时，隔墙的作用即变成梁、柱的传力体系。
○
3多层多跨的矩形闭合框架 主要运用于地下厂房(例如地下热电站)由于工艺要求必须做成多层多跨的结构。
地铁车站部分，为了达到换乘的目的，局部也做成双层多跨的结构。
顶板梁柱
底板)a )
a )
b )b
3. 梁板式结构
顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构，而围墙和隔墙则为砖墙；
在地下水位较高或防护等级要求较高的工程中，一般除内部隔墙外，均做成箱形闭合框架钢筋混凝土结构。
对于一些大跨度的建筑物，如地下礼堂、地下仓库等还可以采用壳体结构或折板结构 (一般地下室) 。
二、 矩形闭合框架的计算
一般结构计算包括三项内容：荷载计算，内力计算，截面验算。
1. 荷载计算
地下结构所受的荷载，可分为静载、活载、特载以及地震等偶然荷载三类。
静载是指长期作用在结构上的不变荷裁，如结构自重、土压力及地下水压力等；
活载是指结构物使用期间或施工期间可能存在的变动荷载，如人群、车辆、设备或施工设备以及施工期间堆放的材料、机器等荷载；
特载则指常规武器(炮、炸弹)作用或核武器爆炸形成的荷载。
处于地震区的地下结构，还受到地震荷载的作用（均为偶然荷载）。
关于特载的大小是按照不同的防护等级采用的，它在人防工程的有关规范中有明确的规定。
荷载列表:
砖砖
砖砖砖砖砖砖砖砖砖砖砖砖
2. 内力计算。