有關(guān)地下建筑結(jié)構(gòu)論文
有關(guān)地下建筑結(jié)構(gòu)論文
隨著城市建設(shè)的發(fā)展和地下空間的開發(fā)利用,地下結(jié)構(gòu)大量興建,地下結(jié)構(gòu)的抗震安全受到關(guān)注。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的有關(guān)地下建筑結(jié)構(gòu)論文，供大家參考。
有關(guān)地下建筑結(jié)構(gòu)論文范文一：關(guān)于“地下建筑結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革的思考和分析
論文摘要：“地下建筑結(jié)構(gòu)”是巖土與地下工程專業(yè)本科教學(xué)中的重要專業(yè)課程之一，該課程具有很強的工程實踐性，因此在教學(xué)中應(yīng)該充分地給予重視。根據(jù)“地下建筑結(jié)構(gòu)”課程的特點，分析了該課程在教學(xué)中存在的主要問題，如教材較少、內(nèi)容較多、理論較難等，根據(jù)該課程教學(xué)中存在的問題提出了一些有針對性的思考和應(yīng)對措施。
論文關(guān)鍵詞：地下建筑結(jié)構(gòu);多媒體;引導(dǎo)式教學(xué)
一、開設(shè)地下建筑結(jié)構(gòu)課程的必要性
21世紀是地下空間快速發(fā)展的時代，各國對地下空間利用和開發(fā)的規(guī)模和速度前所未有。近些年，我國在高速公路、水利水電工程、城市地鐵、鐵路工程、礦山工程、城市地下空間利用等方面發(fā)展很快，各種大型的地下建筑結(jié)構(gòu)越來越多。這些地下工程的建設(shè)，使地下建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工水平取得了很大的提高。“地下建筑結(jié)構(gòu)”是巖土工程、地下工程、隧道工程、道路與橋梁等專業(yè)的主干課程之一，普遍來講，很多院校開設(shè)“地下建筑結(jié)構(gòu)”課程的時間都比較短，不可避免的存在一些問題。因此，該課程應(yīng)該在教學(xué)模式上，教學(xué)方法上適應(yīng)地下工程快速發(fā)展的形勢需要，進行必要的教學(xué)改革和探索。
二、“地下建筑結(jié)構(gòu)”課程特點
“地下建筑結(jié)構(gòu)”課程一般在大四上學(xué)期或者大三下學(xué)期開設(shè)。雖然在之前已經(jīng)開設(shè)了“土力學(xué)”、“ 結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“ 水力學(xué)”、“ 工程地質(zhì)”等課程，但由于“地下建筑結(jié)構(gòu)”課程的特點與很多課程相差較大，學(xué)生學(xué)習(xí)常常不知所措，感到困難。概括地講，地下建筑結(jié)構(gòu)有三個顯著特點：第一，地下建筑是在地層中修建的，結(jié)構(gòu)和巖土體會相互作用和制約對方的變形;第二，地下建筑的介質(zhì)——巖土體，是非均質(zhì)、非線性的，其本身的物理、力學(xué)性質(zhì)會因時而變，因空間不同而各異，這種不確定性給地下建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工帶來了很大的困擾;第三，降雨、地下水位的變化，對地下建筑結(jié)構(gòu)的安全性影響也很大，考慮水荷載的變化是一個重要問題。因此，相對于地上建筑，地下建筑結(jié)構(gòu)的這些特點會給設(shè)計和施工帶來很大的困難，在講授本課程時，必須強調(diào)地下建筑結(jié)構(gòu)和周圍介質(zhì)的相互作用的特點和環(huán)境的不確定性，對學(xué)生掌握地下工程的基本概念、計算方法和設(shè)計程序是非常重要的。
三、目前教學(xué)中存在的問題
1.教材的問題
選擇一本好的教材可以使教學(xué)達到事半功倍的效果，然而在實踐過程中，地下建筑結(jié)構(gòu)的教材只有寥寥幾本，使用較多的一本是同濟大學(xué)朱合華教授主編的《地下建筑結(jié)構(gòu)》，另外一本是中國地質(zhì)大學(xué)陳建平教授等編寫的《地下建筑結(jié)構(gòu)》。相對來說，前者是在老教材《巖石地下建筑結(jié)構(gòu)》和《土層地下建筑結(jié)構(gòu)》基礎(chǔ)上編寫而成的，體系完整、內(nèi)容很全面。而后者主要側(cè)重于巖石地下建筑結(jié)構(gòu)，內(nèi)容范圍比較狹窄。教材的種類相對于全國188個土木工程專業(yè)，幾十個學(xué)校開設(shè)地下建筑結(jié)構(gòu)課程來說，明顯偏少。而且由于開設(shè)本課程的學(xué)校學(xué)生水平參差不齊，所以教材是否合適不同層次和水平的高等院校也是一個大的問題。
2.課程內(nèi)容較難，學(xué)生不容易掌握
地下建筑結(jié)構(gòu)研究內(nèi)容涉及土力學(xué)、巖石力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程數(shù)學(xué)、水力學(xué)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、工程實驗學(xué)等多門學(xué)科，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)和專業(yè)知識。根據(jù)地下建筑結(jié)構(gòu)所處的介質(zhì)不同，可以分為土層地下建筑結(jié)構(gòu)和巖石地下建筑結(jié)構(gòu)。而不管是土層還是巖石地下建筑結(jié)構(gòu)，對于荷載、計算模型、計算方法、可靠度理論等則屬于共同的理論和方法，涉及很多具體形式的地下結(jié)構(gòu)，如土層的沉井、地下連續(xù)墻、盾構(gòu)隧道、基坑支護、沉管等。巖石地下建筑結(jié)構(gòu)則主要是隧道、地下洞室、斜井、豎井等結(jié)構(gòu)形式。每種結(jié)構(gòu)形式的計算、設(shè)計方法不盡相同，這對學(xué)生理解和掌握有一定的難度。但對學(xué)生而言這不是最難和最重要的，最難和最重要的是教師如何把這些不同結(jié)構(gòu)形式中帶有共性的理論深入淺出的講透徹，便于學(xué)生理解和掌握。
(1)確定地下建筑結(jié)構(gòu)的荷載比較復(fù)雜。對土體這種孔隙介質(zhì)而言，經(jīng)常由于地下水的存在，要明確什么情況下采用水土合算還是水土分算的問題。如果是巖體，在地下水的影響下，水荷載的確定還跟巖體本身是孔隙介質(zhì)還是裂隙介質(zhì)有關(guān)系，這就很復(fù)雜了。另外，對于地下洞室還會涉及深埋與淺埋的問題，由于深埋結(jié)構(gòu)和淺埋結(jié)構(gòu)對應(yīng)的荷載差別很大，所以講透深埋隧道和淺埋隧道的判斷標準，可能比簡單講計算公式和應(yīng)用公式更為重要。
(2)計算方法的選擇。地下建筑結(jié)構(gòu)的計算方法主要兩種，一是荷載-結(jié)構(gòu)法，二是地層-結(jié)構(gòu)法。荷載-結(jié)構(gòu)法與一般地上結(jié)構(gòu)計算方法相同，學(xué)生比較容易理解。而地層-結(jié)構(gòu)法要考慮地下結(jié)構(gòu)與周圍介質(zhì)的相互作用和共同變形，采用的方法很多比如有限元法、有限差分法等，這些方法學(xué)生不容易理解和掌握。
(3)地下結(jié)構(gòu)可靠度理論分析是結(jié)構(gòu)計算與數(shù)學(xué)結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)可靠度分析理論。由于理論本身以及涉及的驗算點法、JC法以及蒙特卡洛法等非常抽象、學(xué)生理解難度較大。加上現(xiàn)有的本科相關(guān)教學(xué)內(nèi)容中，這部分基本上是大篇幅的理論介紹和理論推導(dǎo)，學(xué)生很難理解，更不要說應(yīng)用了。 (4)對于具體的結(jié)構(gòu)形式如隧道、盾構(gòu)隧道、地下連續(xù)墻等結(jié)構(gòu)的計算，結(jié)合工程實例講解太少，有些則過程過于簡略，不利于本科學(xué)生學(xué)習(xí)。
3.課程學(xué)時較少，內(nèi)容太多
地下建筑結(jié)構(gòu)既包括土層地下建筑結(jié)構(gòu)，也包括巖石地下建筑結(jié)構(gòu)，以同濟大學(xué)的《地下建筑結(jié)構(gòu)》為例，課程總共有16章內(nèi)容，內(nèi)容幾乎涵蓋了地下建筑結(jié)構(gòu)的絕大部分內(nèi)容。這么難的一門課程，如此多的內(nèi)容，在各院校的實際教學(xué)中不可能全部講授。西安工業(yè)大學(xué)(以下簡稱“我校”)開設(shè)課時只有40學(xué)時，教學(xué)工作時間緊，任務(wù)重，難度大。因此，對很多章節(jié)就只能粗略地介紹。有些經(jīng)典力學(xué)問題的推導(dǎo)過程只能點到為止，僅要求學(xué)生掌握其假設(shè)條件和使用條件，能正確使用其公式即可。
四、課程教學(xué)實踐中的幾點思考
1.優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容
針對教材較少，而且教材主要是根據(jù)同濟大學(xué)和中國地質(zhì)大學(xué)的學(xué)生實際情況編寫的，與很多院校學(xué)生情況差異很大的情況，我校在實際教學(xué)中主要是根據(jù)本科教學(xué)大綱和課時安排，科學(xué)地編輯教學(xué)內(nèi)容，有意識地將目前國內(nèi)外的地下工程重大研究進展和工程實踐介紹給學(xué)生。例如對比較抽象的可靠度理論，主要結(jié)合例子講解中心點法、驗算點法以及JC法在例子中的應(yīng)用，這樣講學(xué)生學(xué)習(xí)效果比單純的理論推導(dǎo)效果更好。同時，根據(jù)學(xué)生情況，結(jié)合多年的教學(xué)實踐，逐步采用自編講義，取得了一定的效果。在地下連續(xù)墻設(shè)計中，采用某基坑工程進行實例講解，從力學(xué)計算，支撐的設(shè)計，到與施工開挖的結(jié)合進行完整的計算，使學(xué)生更直觀地掌握整個設(shè)計、計算過程。
2.板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合
傳統(tǒng)板書的優(yōu)點是條理清晰、推導(dǎo)過程學(xué)生可以同步，理論推導(dǎo)學(xué)生理解更容易。而缺點是板書占用了大量的課堂時間，傳授的知識量、信息量相對較少，特別對于那些不能生動地用言語描述的內(nèi)容，例如圖片、聲音和動作等效果較差。而多媒體的優(yōu)勢是信息量大、可以運用圖片、聲音等生動體現(xiàn)講解內(nèi)容。因此，對于理論推導(dǎo)部分，如彈性地基梁、可靠度理論等采用板書方式，而對于地下建筑結(jié)構(gòu)的形式、施工過程、設(shè)計布置等則采用多媒體，讓學(xué)生更直觀和生動的學(xué)習(xí)，效果更好。另一方面，地下建筑結(jié)構(gòu)重大技術(shù)的視頻播放可以給學(xué)生以震撼的視覺效果，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。
3.引導(dǎo)式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
傳統(tǒng)的教育方式中，教師更注重傳授知識本身，這就產(chǎn)生了一個問題，很多時候?qū)W生都是被動地接受知識，很少主動思考問題。在教學(xué)過程中引出比較有影響的工程或者引起很大爭議的工程，提出這些工程或者工程引起爭議的原因或背景，引導(dǎo)學(xué)生積極思考和探討，才能取得較好的實際效果。例如在講盾構(gòu)隧道時，以2008年杭州地鐵事故為例，列出了業(yè)主方、施工方爭議的背景和焦點，并結(jié)合工程實際施工和設(shè)計進行分析，提出很多問題讓學(xué)生自己分析和思考，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，產(chǎn)生了較好的效果。
五、結(jié)語
地下工程近些年發(fā)展非?？?，工程設(shè)計和施工需要大量擁有扎實知識和創(chuàng)新能力的合格工程專業(yè)人才。在本課程的教學(xué)中有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新意識、獨立思考和解決問題的能力具有很大的理論和實際意義。
有關(guān)地下建筑結(jié)構(gòu)論文范文二：建筑工程中地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計探析
論文關(guān)鍵詞：建筑工程;地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計;結(jié)構(gòu)平面設(shè)計;抗震設(shè)計
論文摘要：隨著高層建筑的飛速發(fā)展，其建筑設(shè)備用房、地下消防水池和汽車停車位多功能都應(yīng)用在地下室，因此在高層建筑設(shè)計中，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計難點繁多、意義重大。文章分析了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中的難點問題，并針對性提出了優(yōu)化設(shè)計的方案。
目前城市土地資源日益緊缺，建筑及城市交通有逐漸向地下發(fā)展的趨勢。然而，建筑由于其功能和結(jié)構(gòu)本身的需要，大多設(shè)置了地下室。隨著建筑層數(shù)的日益增高，地下結(jié)構(gòu)已向多層發(fā)展，其結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及防水等日益成為建筑工程界關(guān)注的熱點。由于地下室工程的施工環(huán)境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復(fù)雜，也容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，因而對設(shè)計和施工有一定的特殊要求。
一、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計難點概述
地下室工程涉及的專業(yè)極為復(fù)雜，在建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設(shè)備用房及管道、坑道、排水、通風(fēng)、采光等各專業(yè)的配合。對于具有大底盤地下室的高層建筑群體而言，塔樓部分一般在使用階段不會存在抗浮問題，但裙房及純地下室部分經(jīng)常會有抗浮不滿足要求的問題。而且由于實際地下室抗浮設(shè)計中往往只考慮正常使用極限狀態(tài)，對施工過程和洪水期重視不足，因而也會造成施工過程中由于抗浮不夠而出現(xiàn)局部破壞，加上地下室防水工程是一項系統(tǒng)性工程，涉及設(shè)計、施工、材料選擇等諸多方面因素，因此造成了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計難點繁多，一般來講概括起來為：(1)結(jié)構(gòu)平面設(shè)計;(2)抗震設(shè)計;(3)地下室抗浮、抗?jié)B設(shè)計;(4)外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。
二、建筑工程地下室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
(一)結(jié)構(gòu)平面設(shè)計
在高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設(shè)備用房及管道、坑道、排水、通風(fēng)、采光等各專業(yè)的配合。例如地下室的長度超過設(shè)計規(guī)定長度時，需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)配合，確定是否設(shè)置變形縫，通常應(yīng)盡可能少設(shè)或不設(shè)變形縫，因為設(shè)置變形縫會使得變形縫處的防水處理變得復(fù)雜。設(shè)計人員可以通過設(shè)置后澆帶和合理使用混凝外加劑或地上設(shè)縫、地下不設(shè)縫等方式，達到不設(shè)縫的目的。若地下室過長依靠設(shè)置后澆帶的方法難以解決，設(shè)計人員應(yīng)合理地調(diào)整平面將地下室分割成幾個小地下室，中間用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設(shè)置在通道處，這樣可以使接縫較少且處于受力較小處，便于補救。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)合理地設(shè)置采光通風(fēng)井，若高層建筑采光通風(fēng)井位置設(shè)計不當(dāng)，例如在側(cè)壁外作附加通長采光井，而采光井外壁又不能與地下室頂板整體連接，會造成地下室保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定功能的喪失，不能有效地將上部的地震及風(fēng)力作用傳至側(cè)壁及地面，不能滿足高層建筑的埋深要求。
(二)抗震設(shè)計
一般來講地下室抗震設(shè)計中較為常見的問題為：多層建筑中半地下室埋深不夠，房屋層數(shù)包括半地下室層已達8層，層數(shù)和總高度超過要求，違反GB50011-2001第7.1.2條。地下室頂板為上部結(jié)構(gòu)嵌固端，地下室一層抗震等級定為三級，而上部結(jié)構(gòu)為二級，按GB50011-2001第6.1.3條地下室也應(yīng)為二級。
若地下室設(shè)計不當(dāng)，對其整體的抗震性能會產(chǎn)生較大的影響。根據(jù)施工圖審查要點，一般來講，對于半地下室的埋深要求應(yīng)大于地下室外地面以上的高度，才能不計算其層數(shù)，總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結(jié)構(gòu)的墻柱應(yīng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。對地下室頂板室內(nèi)外板面標高變化處，當(dāng)標高變化超過梁高范圍時則形成錯層，應(yīng)采取一定的措施進行處理，否則不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的部位。相關(guān)規(guī)范明確規(guī)定，作為上部結(jié)構(gòu)部位的地下室樓層的頂樓，蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，地下室頂板為無梁樓蓋時不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的部位。結(jié)構(gòu)計算應(yīng)向下計算至滿足要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強區(qū)層數(shù)應(yīng)從地面往上計算，并應(yīng)包括地下層。
(三)地下室抗浮、抗?jié)B設(shè)計
一般來講，此類設(shè)計常見問題為：地下水位未按勘察報告確定，或勘察報告未提供計算浮力的地下水位及其變幅，違反了GB50007-2002第3.0.2條;斜坡道未進行抗浮驗算，斜坡道與主體分縫處未作處理;抗浮驗算不滿足要求，不符合GB50009-2001第3.2.5條等。
地下水位及其變幅是地下室抗浮設(shè)計的重要依據(jù)。實際在地下室抗浮設(shè)計時僅考慮正常使用的極限狀態(tài)，而對施工過程和洪水期重視不足，因而會造成地下室施工過程中因抗浮不夠而出現(xiàn)局部破壞。另外，在同一整體大面積地下室的上部常建有多棟高層和低層建筑，由于地下室的面積較大、形狀又不規(guī)則，且地下室上方的局部沒有建筑，此類抗浮問題相對難以處理，須作細致分析后再進行處理。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計除應(yīng)滿足受力要求外，抗?jié)B也是其中一個重點。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通常帶裂縫工作，要達到抗?jié)B目的，一般可采取以下措施：(1)補償收縮混凝土。在混凝土中摻微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當(dāng)其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時，即可控制裂縫;(2)膨脹帶。混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會完全補償混凝土的早期收縮變形，而設(shè)置補償收縮混凝土帶可以實現(xiàn)混凝士連續(xù)澆注無縫施工;(3)后澆帶。后澆帶作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術(shù)措施，較長久性變形縫已有很大的改進并廣泛應(yīng)用;(4)提高鋼筋混凝土的抗拉能力?；炷翍?yīng)考慮增加抗變形鋼筋，如側(cè)壁增加水平溫度筋，在混凝土面層起強化作用;側(cè)壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設(shè)置一道水平暗梁抵抗拉力。當(dāng)然，在采取以上措施時，同時要注意混凝土的養(yǎng)護。
(四)外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計
地下室的外墻是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，應(yīng)按水、土壓力驗算，在設(shè)計時應(yīng)注意以下要求：(1)荷載。地下室外墻所承受的荷載分為水平荷載和豎向荷載。豎向荷載包括上部及地下室結(jié)構(gòu)的樓蓋傳重和自重，水平荷載包括地面荷載、側(cè)向土壓力和人防等效靜荷載。在實際工程設(shè)計中，豎向荷載及風(fēng)荷載或地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力一般不起控制作用，墻體配筋主要由垂直墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩確定，而且通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計算彎曲的配筋;(2)靜止土壓力系數(shù)。靜止土壓力宜由試驗確定，當(dāng)不具備試驗條件時，砂土可取0.34～0.45，粘性土可取0.5～0.7;(3)地下室外墻的配筋計算。實際設(shè)計時，在外墻的配筋計算中，對于帶扶壁柱的外墻，不是根據(jù)扶壁柱的尺寸大小進行計算，而是均按雙向板計算配筋;扶壁柱則按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算分析結(jié)果進行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。根據(jù)外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理，這種設(shè)計將使得外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋則有富余量。因此，在計算地下室外墻的配筋時，對于垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大的外墻板塊，如高層建筑外框架柱之間，按雙向板計算配筋為宜，其余的宜按豎向單向板計算。對豎向荷載較小的外墻扶壁柱，其內(nèi)外側(cè)主筋也應(yīng)予以適當(dāng)加強。外墻的水平分布筋應(yīng)根據(jù)扶壁柱截面尺寸的大小，適當(dāng)?shù)嘏湟酝鈧?cè)附加短水平負筋加強，外墻轉(zhuǎn)角處也應(yīng)適當(dāng)加強。地下室外墻計算時底部為固定支座(即底板作為外墻的嵌固端)，側(cè)壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩相等，底板的抗彎能力應(yīng)不小于側(cè)壁的抗彎能力，其厚度應(yīng)與配筋量相匹配。這種情況在地下車道中最為典型，車道側(cè)壁為懸臂構(gòu)件，底板的抗彎能力應(yīng)不小于側(cè)壁底部的抗彎能力。
三、結(jié)語
高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計顯然是一個復(fù)雜的過程，但是，只要把握設(shè)計要點，抓住設(shè)計重點，以合理的設(shè)計為前提，進行全面考慮，使建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作發(fā)揮其最大的經(jīng)濟作用和社會效益、戰(zhàn)略效益。
參考文獻
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