地下建筑工程课程设计解析与实例
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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(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(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

(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