1、地下建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：031190 學(xué)分：3 總學(xué)時(shí)：51大綱執(zhí)筆人：張子新 大綱審核人：XXX一、課程性質(zhì)與目的地下建筑結(jié)構(gòu)是土木工程專業(yè)限定選修課，是從事地下建筑工程設(shè)計(jì)與施工的專業(yè)課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握或了解地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)計(jì)算方法，能夠根據(jù)地下結(jié)構(gòu)所處的不同介質(zhì)環(huán)境、使用功能和施工方法設(shè)計(jì)出安全、經(jīng)濟(jì)和合理的結(jié)構(gòu)。二、課程基本要求通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生在掌握地下建筑結(jié)構(gòu)理論和應(yīng)用知識(shí)方面應(yīng)該達(dá)到如下要求：（其中基礎(chǔ)理論部分為必須達(dá)到；工程應(yīng)用部分因工程類型繁多，可根據(jù)實(shí)際需要按課內(nèi)學(xué)時(shí)分配表選用。（一） 基礎(chǔ)理論部分1、 了解地下建筑結(jié)構(gòu)的概念和作用，熟

2、悉土層和巖石中地下結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般程序與內(nèi)容；2、 了解土層和巖石地下襯砌結(jié)構(gòu)的荷載，了解結(jié)構(gòu)彈性抗力的概念和計(jì)算理論，掌握常見(jiàn)荷載的計(jì)算方法和彈性抗力的局部變形理論計(jì)算方法。3、 了解地道式結(jié)構(gòu)適用環(huán)境和構(gòu)造，掌握拱形襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和方法；4、 了解地層與地下結(jié)構(gòu)共同作用的概念、分析原則和工程應(yīng)用。（二） 工程應(yīng)用部分1、 了解各種隧道結(jié)構(gòu)的適用環(huán)境和構(gòu)造，掌握拱形襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和方法。2、 了解淺埋式地道結(jié)構(gòu)的形式、構(gòu)造特點(diǎn)。掌握矩形框架結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)方法。3、 了解附建式地下結(jié)構(gòu)（地下室）的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，掌握常見(jiàn)地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。4、

3、 了解盾構(gòu)隧道和頂管隧道的功能和適用環(huán)境，了解頂管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和方法，掌握盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和構(gòu)造要求。5、 了解沉井、沉管結(jié)構(gòu)的類型和特點(diǎn)，了解沉管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和方法，掌握沉井結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造處理。6、 了解噴錨結(jié)構(gòu)的概念和設(shè)計(jì)計(jì)算方法，熟悉新奧法的原理和實(shí)際運(yùn)用。7、 了解基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要類型和構(gòu)造。掌握水泥土、地下連續(xù)墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。掌握支撐體系的設(shè)計(jì)方法。三、教學(xué)的基本內(nèi)容（一） 緒論1 地下結(jié)構(gòu)的概念和功用地下結(jié)構(gòu)的概念、功用和特點(diǎn)。2 地下結(jié)構(gòu)的形式地下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和適用環(huán)境。（二） 襯砌結(jié)構(gòu)的荷載1 荷載分類和組合地下結(jié)構(gòu)的荷載類型、組合原

4、則和方式。2 土層壓力和圍巖壓力的計(jì)算理論和方法土層環(huán)境中不同土質(zhì)下土壓力的確定方法，巖石圍巖壓力的計(jì)算方法。3 地下結(jié)構(gòu)彈性抗力局部變形理論和共同變形理論的基本思想和假定，局部變形理論的具體計(jì)算方法。4 水壓力、地震荷載和人防動(dòng)荷載等的計(jì)算（三） 彈性地基中結(jié)構(gòu)物的計(jì)算1、 概述彈性地基理論的概念、解析解與數(shù)值方法、優(yōu)缺點(diǎn)與適用場(chǎng)合。2、 彈性地基梁能量原理、有限元表達(dá)式、軟件設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用。3、 地下框架結(jié)構(gòu)有限元表達(dá)式、軟件設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用。4、 物殊的課題深梁的計(jì)算、桿系結(jié)構(gòu)的幾何非線性、彈性地基板。（四） 地層與地下結(jié)構(gòu)的共同作用1、 概述共同作用的概念、分析方法的現(xiàn)狀、地下結(jié)構(gòu)的合理

5、設(shè)計(jì)方法。2、 地層模型彈塑性模型（五） 地道式結(jié)構(gòu)1 概述地道式結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，地道式結(jié)構(gòu)的類型和適用環(huán)境2 地道式結(jié)構(gòu)的荷載計(jì)算水平土壓力和垂直土壓力的計(jì)算，圍巖水平壓力和垂直壓力的計(jì)算，結(jié)構(gòu)其它荷載的計(jì)算。3 單層單跨拱形結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算和設(shè)計(jì)概述，結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸的計(jì)算，計(jì)算理論和簡(jiǎn)圖，構(gòu)造和配筋。4 單跨雙層和單層多跨連拱結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和計(jì)算單跨雙層結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力計(jì)算特點(diǎn)，多跨連拱結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算。（六） 附建式地下結(jié)構(gòu)（地下室）1 概述地下室的功用、與基礎(chǔ)的關(guān)系、設(shè)計(jì)計(jì)算的主要問(wèn)題和結(jié)構(gòu)類型2 梁板式地下室結(jié)構(gòu)選型，荷載計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力計(jì)算，構(gòu)件配筋與構(gòu)造3 樁箱、樁伐基礎(chǔ)和地下室

6、的結(jié)構(gòu)計(jì)算不同上部結(jié)構(gòu)下的地下室結(jié)構(gòu)及其荷載、內(nèi)力計(jì)算方法4 考慮人防要求的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人防荷載特點(diǎn)和計(jì)算方法，人防地下室的設(shè)計(jì)內(nèi)容和計(jì)算方法，口部處理（七） 盾構(gòu)隧道和頂管隧道1 概述盾構(gòu)隧道和頂管隧道的功用、特點(diǎn)和適用范圍，設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容2 盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)類型，荷載確定，計(jì)算理論，計(jì)算簡(jiǎn)圖，內(nèi)力計(jì)算，構(gòu)造和配筋3 頂管隧道結(jié)構(gòu)類型，荷載確定，計(jì)算理論，計(jì)算簡(jiǎn)圖，內(nèi)力計(jì)算，構(gòu)造和配筋（八） 沉井、沉管和地下連續(xù)墻1 概述沉井、沉管和地下連續(xù)墻的概念、適用范圍和特點(diǎn)，2 沉井結(jié)構(gòu)沉井的結(jié)構(gòu)類型和構(gòu)造，設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，荷載計(jì)算，主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造配筋，設(shè)計(jì)計(jì)算的若干問(wèn)題3 沉管結(jié)構(gòu)沉管結(jié)構(gòu)的類

7、型和構(gòu)造，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，管段連接和防水技術(shù)4 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻類型，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，接頭設(shè)計(jì)（九） 噴錨結(jié)構(gòu)1 噴錨結(jié)構(gòu)的作用原理2 錨桿設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法錨桿加固拱頂危巖的計(jì)算，錨桿加固側(cè)墻危巖的計(jì)算，錨桿整體加固的計(jì)算，3 噴混凝土設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法噴混凝土局部加固的設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法，噴混凝土組合拱的設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法4 新奧法原理和運(yùn)用（十） 地下結(jié)構(gòu)矩陣分析方法和彈性地基梁桿系有限元方法1 概述地下結(jié)構(gòu)矩陣分析方法的概念，地下結(jié)構(gòu)彈性地基梁桿系有限元的概念2 地下結(jié)構(gòu)矩陣分析方法的運(yùn)用矩陣分析方法的計(jì)算原理，地下結(jié)構(gòu)矩陣分析法計(jì)算步驟，圓形襯砌結(jié)構(gòu)的矩陣力法分析3 彈性地基梁桿系有限元基本

8、原理，計(jì)算方法和步驟，彈性地基上矩形閉合框架的桿系有限元分析四、實(shí)驗(yàn)或上機(jī)內(nèi)容采用計(jì)算機(jī)算法語(yǔ)言編制一般的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序用于地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、沉管結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)、連拱隧道襯砌結(jié)構(gòu)、彈性地基上矩形閉合框架等的計(jì)算。五、前修課程要求1 土力學(xué)、巖石力學(xué)、彈性力學(xué)有限元2 材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)六、學(xué)時(shí)分配序號(hào)內(nèi) 容學(xué) 時(shí) 安 排小計(jì)理論課時(shí)實(shí)驗(yàn)課時(shí)習(xí)題課時(shí)上機(jī)課時(shí)1緒論22襯砌結(jié)構(gòu)的荷載23地道式結(jié)構(gòu)6224地下室的設(shè)計(jì)625盾構(gòu)隧道和頂管隧道66沉井、沉管和地下連續(xù)墻617噴錨結(jié)構(gòu)48地下結(jié)構(gòu)矩陣分析和彈性地基梁桿系有限元629復(fù)習(xí)與考試4總 計(jì)425451七、建議教材和參考書建議

9、教材：地下建筑結(jié)構(gòu)，朱合華、張子新，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006年。地下建筑結(jié)構(gòu)馮紫良等主編，待出版。參考書：1. 巖石地下建筑結(jié)構(gòu)，重慶建筑工程學(xué)院等四校編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1982年。2. 土層巖石地下建筑結(jié)構(gòu)，同濟(jì)大學(xué)等編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1982年。3. 徐干成、白洪才、洪穎人、劉朝編著.地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu).中國(guó)水利水電出版社，2002年4. 谷兆祺、彭守拙、李仲奎編著.地下洞室工程.清華大學(xué)出版社，1994年5. 龔維明、童小東、繆林昌、穆保崗編著.蔣永生主審.地下結(jié)構(gòu)工程.東南大學(xué)出版社，2004年6. 張慶賀主編. 朱合華、黃宏偉副主編.地下工程.同濟(jì)大學(xué)出版社，2005年

10、習(xí)   題  第一篇  總論第一章              緒論思考題1.1簡(jiǎn)述地下建筑結(jié)構(gòu)的概念及其型式。1.2          簡(jiǎn)述地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序及內(nèi)容。 第二章             

11、; 地下結(jié)構(gòu)的荷載思考題2.1地下建筑荷載分為哪幾類？2.2簡(jiǎn)述地下建筑荷載的計(jì)算原則？2.3簡(jiǎn)述土壓力可分為幾種形式？其大小關(guān)系如何？2.4靜止土壓力是如何確定的？2.5庫(kù)倫理論的基本假定是什么？并給出其一般土壓力計(jì)算公式？2.6應(yīng)用庫(kù)倫理論，如何確定粘性土中的土壓力大小？2.7簡(jiǎn)述朗肯土壓力理論的基本假定？2.8如何計(jì)算分層土的土壓力？2.9不同地面超載作用下的土壓力是如何計(jì)算的？2.10考慮地下水時(shí)的水平壓力是如何計(jì)算的？2.11簡(jiǎn)述圍巖壓力的概念及其影響因素。2.12簡(jiǎn)述圍巖壓力計(jì)算的兩種理論方法？二者有何區(qū)別？2.13簡(jiǎn)述彈性抗力的基本概念？其值大小與哪些因素有關(guān)？2.14

12、如何確定彈性抗力？2.15簡(jiǎn)述溫克爾假定。 第三章  彈性地基梁理論思考題3.1        簡(jiǎn)述彈性地基梁兩種計(jì)算模型的區(qū)別。3.2        簡(jiǎn)述彈性地基梁與普通梁的區(qū)別。3.3        簡(jiǎn)述彈性特征系數(shù)的含義及其確定公式。3.4        何為彈性地基短梁、長(zhǎng)梁及剛性梁？有什么

13、區(qū)別？習(xí)題3.1  如圖所示，無(wú)限長(zhǎng)彈性地基梁，在O點(diǎn)作用集中力P，求梁的變位及內(nèi)力公式。         3.2  如圖所示，兩端簡(jiǎn)支于剛性支座上的彈性地基梁，沿全長(zhǎng)受有場(chǎng)布荷載q。試導(dǎo)出梁的變位及內(nèi)力公式。3.3  設(shè)在無(wú)限長(zhǎng)梁上作用四個(gè)集中荷載，試求B點(diǎn)的撓度及彎矩。已知。 第四章  荷載結(jié)構(gòu)法思考題4.1荷載結(jié)構(gòu)對(duì)受力模型有何假設(shè)4.2荷載結(jié)構(gòu)法將土體對(duì)結(jié)構(gòu)的作用分為哪兩部分4.3荷載結(jié)構(gòu)法如何考慮管片與地基間的相互作用第五章  地層結(jié)構(gòu)法思考題&

14、#160;    5.1地層結(jié)構(gòu)法的受力模型如何假設(shè)，與荷載結(jié)構(gòu)法有何異同。    5.2地層結(jié)構(gòu)法中將土層模擬為平面材料，這對(duì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力有何影響。第六章  地下建筑結(jié)構(gòu)可靠度理論思考題    6.1可靠度的基本概念，地下工程的可靠度分析的特點(diǎn)。    6.2地下結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度評(píng)價(jià)的常規(guī)方法有哪些。    6.3可靠度分析對(duì)地下施工技術(shù)、方案設(shè)計(jì)有何影響。 第二篇 土層地下建筑結(jié)構(gòu)第七章

15、60;       淺埋式結(jié)構(gòu)思考題    7.1淺埋式結(jié)構(gòu)的適用場(chǎng)合。    7.2淺埋式結(jié)構(gòu)的地層荷載如何考慮。    7.3矩形框架結(jié)構(gòu)法的計(jì)算原理。第八章  附建式大樓地下室思考題    8.1附建式大樓地下室的結(jié)構(gòu)形式有哪些。    8.2附建式大樓與主樓間的基礎(chǔ)連接處如何處理。    8.3如何考慮主樓的基礎(chǔ)荷載對(duì)附建式大樓結(jié)構(gòu)受力的影響。第九章