2.1.2 荷载计算
地下结构所受荷载包括恒载(如结构自重、覆土压力、地下水压力等)、活载(如人群、车辆、设备等)、偶然作用(特殊荷载、车辆爆炸荷载、地震作用等),见表2-2。
表2-2 荷载类型
(一)顶板荷载
作用于顶板上的荷载包括顶板以上覆土压力、水压力、顶板自重、地面超载以及特殊荷载。
1. 覆土压力
浅埋式结构不考虑压力拱的作用,顶板覆土压力q土(kN/m2)可按式(2-8)计算
式中 γi——第i层土壤(或路面材料)的重度(kN/m3),位于地下水位土壤的容重要采用浮容重,即浮容重=γi-10kN/m3;
hi——第i层土壤(或路面材料)的厚度(m)。
2. 水压力
顶板水压力q水(kN/m2)可按式(2-9)计算
式中 γw——水重度(kN/m3),取γw=10kN/m3;
h w——地下水面至顶板表面的距离(m)。
3. 顶板自重
顶板自重q自重(kN/m2)按式(2-10)计算
式中 γ——顶板材料的重度(kN/m3);
d——顶板的厚度(m)。
4. 特殊荷载
特殊荷载大小按不同防护等级,按《人民防空地下室设计规范》(GB 50038—2005)中有关规定采用。
5. 地面超载q超载
作用于顶板上的竖向荷载q顶板为
(二)底板上荷载
作用于底板上的荷载可假定为均匀分布,按下式计算
式中 ∑P——结构顶板以下、底板以上的两边墙及中间柱等的重力;
L——结构横断面的宽度(m),见图2-3;
——底板上所受的特殊荷载。
(三)侧墙上的荷载
侧墙上所受的荷载有土层的侧压力、水压力及特殊荷载。
1. 上层侧压力
式中 φ——结构埋置处土层的内摩擦角(°)。
当结构上层处于地下水中时,式(2-13)中γi要采用浮容重。
2. 侧向水压力
式中 ψ——折减系数,其值依土壤的透水性来确定,对于砂土ψ=1.0,对于黏土ψ=0.7;
h——从地下水表面至考察点的距离(m)。
作用于侧墙上的荷载为
式中——作用于侧墙上的特殊荷载。
作用于弹性地基框架上的荷载如图2-3所示。除上述的荷载外,由于温度变化、沉陷不均匀、材料收缩等因素也会使结构产生内力,考虑到其精确计算很困难,通常只在构造上采取适当措施,如增配一些构造钢筋、设置变形缝(伸缩缝和沉降缝)等。处于地震区的地下结构,还可能受到地震的作用。
图2-3 弹性地基框架上的荷载