地下结构设计
地下结构设计
少于1000 人选课
更新日期:2025/05/06
开课平台智慧树
开课高校华北科技学院
开课教师张倩张富强刘海波易海洋刘媛媛
学科专业工学土木类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
19世纪是桥梁世纪,20世纪是高层建筑世纪,21世纪就是地下空间的世纪。地下空间正在成为现代城市发展的重要空间资源,“地下结构设计”的学习和研究是土木工程大发展的需要。 这门“地下结构设计”课程主要是针对于土木工程专业“岩土与地下结构”方向的学生开设的专业核心课。 作为专业的核心课程,他需要先修的课程包括三大部分:力学基础,专业基础,结构设计方法和技术手段的课程。 ①力学基础课程 包括:理论理学,材料力学、结构力学等。对于壳和板以及挡土墙、堤坝、地基等地下结构中常用的实体结构形式,我们更多的是用弹性力学的知识来解决其受力变形问题,也就是结构响应问题。 对于地下结构而言,由于它是包裹在地层中的,结构设计与他所处的环境密不可分,所以还要学习土力学、岩石力学、以及流体力学的相关的知识。 ②专业基础课程 包括:混凝土结构基本原理、钢结构基本原理、地基基础及地下空间规划与设计等。主要是用来解决地下各种形式的结构承载力设计问题,也就是设计响应。 ③软件程序课程 地下结构设计主要是通过有限元、数值分析程序由计算机技术来辅助完成的,所以我们地下方向的同学们还应该进行岩土工程电算和数值分析相关课程的学习。 “地下结构设计”课程结束之后,会配合两周的课程设计,对地下结构设计知识进行深化和提升。 本课程主要围绕以下几个方面展开: ①是用适用于地下结构的相关理论来解决包裹在地层中的建筑结构受力与变形问题以及对周围环境的影响; ②保证结构安全的承载力设计; ③满足安全性、舒适性和耐久性的构造措施; ④进行综合实训练习,结合实际增强专业能力; “地下结构设计”课程的内容分成:概述部分,地下结构设计的基本原理和方法及常见的地下结构设计三个部分。 ①概述部分对地下结构的概念、分类与形式、建设程序和内容进行简单介绍; ②地下建筑结构设计的基本理论与方法,重点介绍荷载-结构法在地下结构上的应用。 ③常见的地下结构形式包括:浅埋结构,附建地下结构,沉井结构,地连墙结构,盾构结构这些土层中的地下结构和岩层中的整体隧道结构等。按照荷载-结构法的原理讲述其结构的内力计算方法、承载力设计及构造设计。 本课程学习虽然是聚焦在各种地下结构设计方法和理论。但对一个将来从事土木工程事业的工程师而言,学习不限于技术和理论的学习,还包括工程伦理的学习。 欢迎和我们一起来学习“地下结构设计”课程内容!
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
绪论
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地下结构的相关概念
张倩
地下结构的分类
张倩
地下结构的断面形式
张倩
地下工程建设的基本程序和结构设计内容
张倩
地下建筑结构荷载
荷载的种类、取值与组合
张倩
土压力的计算
张倩
围岩压力及弹性抗力
张倩
地下结构设计原理与方法
地下结构计算理论的发展
张倩
地下结构力学计算模型
张倩
地下结构计算方法
张倩
弹性地基梁理论
弹性地基梁的概念
张倩
弹性地基梁的计算模型
张倩
弹性地基梁的挠度曲线微分方程及其解
张倩
算例
张倩
浅埋式地下结构
浅埋式地下结构概述
张倩
矩形闭合框架的计算
荷载计算
张倩
内力计算
张倩
截面设计及抗浮验算
张倩
构造要求
张倩
附建式地下结构
附建式地下结构概述
张倩
梁板结构计算
张倩
截面设计及构造
张倩
沉井结构
沉井的相关概念及类型
张倩
沉井的构造
张倩
沉井的计算(一)
张倩
沉井的计算(二)
张倩
地下连续墙结构
地下连续墙概述
张倩
地下连续墙稳定性验算
张倩
地下连续墙作为挡土墙设计
张倩
地下连续墙兼作结构外墙设计
张倩
盾构隧道结构
盾构隧道结构概述
张倩
衬砌圆环内力计算
张倩
衬砌断面设计
张倩
  • 第一章绪论

    开启地下结构设计的大门,带你走进地下空间的世界……

  • 1.1地下结构的相关概念

    埋置于地层中的地下结构是地下建筑的”钢筋铁骨”,更鲜明地反映了环境对结构的重要性。

  • 1.2地下结构的分类

    地下结构正在各行各业中发挥着举足轻重的作用,以其旺盛的生命力发展壮大。

  • 1.3地下结构的断面形式

    地层条件、使用要求和施工方法共同决定了地下结构断面形式。

  • 1.4地下工程建设的基本程序和结构设计内容

    在地下结构工程从无到有的过程中,土木工程师扮演着什么角色呢?

  • 第二章地下建筑结构荷载

    地下建筑结构承受的荷载的复杂性需要其确定理论与方法要不断完善。

  • 2.1荷载的种类、取值与组合

    地下建筑结构衬砌上的荷载有其不同于地面建筑的特殊性,一般按其所在行业规范进行确定与组合。

  • 2.2土压力的计算

    土压力是土与挡土结构之间相互作用的结果,它与结构变位有着密切关系。

  • 2.3围岩压力及弹性抗力

    地下洞室在形成过程中受扰动围岩再平衡的过程时对结构产生影响。

  • 第三章地下结构设计原理与方法

    本章只学习计算地下结构响应的相关理论,而具体的计算方法还要根据结构形式和施工方法来确定。

  • 3.1地下结构计算理论的发展

    地下结构计算理论经历了刚性结构理论、弹性结构理论、连续介质理论、现代仿真理论四个阶段。

  • 3.2地下结构力学计算模型

    用于地下结构计算的有结构力学模型和连续介质模型两类。

  • 3.3地下结构计算方法

    地下建筑结构设计中有经验类比、 荷载-结构、 地层-结构三类计算方法。

  • 第四章弹性地基梁理论

    在地下结构中一种最基本的结构与地层相处关系

  • 4.1弹性地基梁的概念

    搁置在弹性地基上,各点与地基紧密相贴的结构。

  • 4.2弹性地基梁的计算模型

    根据荷载-结构法建立弹性地基梁的计算模式。

  • 4.3弹性地基梁的挠度曲线微分方程及其解

    各工况下如何求解弹性地基梁的内力及变形反应?

  • 4.4算例

    举例说明弹性地基梁的求解方法,注意与普通梁的区别。

  • 第五章浅埋式地下结构

    浅层地下工程是地下空间开发利用的重点,浅埋式地下结构也是地下建筑结构中最为常见的形式。

  • 5.1浅埋式地下结构概述

    认识浅埋式地下结构的工作原理、施工方法和结构形式。

  • 5.2矩形闭合框架的计算

    矩形闭合框架的计算

  • 5.3构造要求

    防水构造是浅埋式地下结构的重要内容,尤其是在接缝位置。

  • 第六章附建式地下结构

    附建式地下结构,属于地下结构工程与人防工程的交叉学科内容。本课程重点在结构设计,人防设计需要专业人员来完成。

  • 6.1附建式地下结构概述

    附建式地下结构根据“平战结合”的原则选则结构的防护等级与形式。

  • 6.2梁板结构计算

    武器动载作用是计算结构梁、板、柱、墙内力反应的控制因素。

  • 6.3截面设计及构造

    基于混凝土楼盖承载力设计理论,又有人防工程的特殊设计要求。

  • 第七章沉井结构

    上无盖下无底的井筒状结构物,按边排土边下沉的方式构建深基坑结构。

  • 7.1沉井的相关概念及类型

    了解沉井结构的施工过程和结构特点才能更好的进行结构分析和设计。

  • 7.2沉井的构造

    井壁、刃脚、横梁、内墙、封底与顶底板在沉井结构中各司其职,共同完成结构功能。

  • 7.3沉井的计算(一)

    下沉和抗浮系数主要是验算沉井尺寸是否满足要求,才能进一步进行强度计算。

  • 7.4沉井的计算(二)

    随着施工进程和结构形式的不同,沉井结构的受力也是发生变化的。

  • 第八章地下连续墙结构

    地下连续结构是由深基坑支护发展成主体结构的地下结构形式。

  • 8.1地下连续墙概述

    地下连续墙结构首在水利工程中使用之后,在结构形式、施式工法和计算理论方面都有快速的发展

  • 8.2地下连续墙稳定性验算

    整体失稳、嵌固失稳、抗隆起失稳是地下连续墙需要验算的失稳三种情况。

  • 8.3地下连续墙作为挡土墙设计

    根据施工阶段和使用阶段几种典型的工作状态分别对地下连续墙作为挡土结构进行设计。

  • 8.4地下连续墙兼作结构外墙设计

    两墙结合的地连墙设计与计算,需要考虑施工期,竣工期和使用期不同的荷载作用状况。

  • 第九章盾构隧道结构

    本章主要通过概述、衬砌内力计算、衬砌截面设计三部分来讲述盾构隧道的结构设计内容,重点是盾构衬砌的断面设计。

  • 9.1盾构隧道结构概述

    圆型隧道断面能等同的承受各方向外部压力,易于施工,装配式钢筋混凝土管片圆形衬砌是盾构法隧道最常用的结构形式。 装配式钢筋混凝土管片衬砌的构造主要通过环宽,管片厚度、分块、封顶及拼装五个方面来学习。

  • 9.2衬砌圆环内力计算

    荷载确定,结构模型合理选择是进行荷载-结构法衬砌内力正确计算的保证。

  • 9.3衬砌断面设计

    在基本使用荷载阶段,需进行抗裂或裂缝限制,强度和变形等验算;施工阶段和特殊荷载阶段的仅进行衬砌的强度检验。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 绪论

    1.1 地下结构的相关概念

    1.2 地下结构的分类

    1.3 地下结构的断面形式

    1.4 地下工程建设的基本程序和结构设计内容

    视频数4
  • 第二章  作业测试
    第二章 地下建筑结构荷载

    2.1 荷载的种类、取值与组合

    2.2 土压力的计算

    2.3 围岩压力及弹性抗力

    视频数3
  • 第三章  作业测试
    第三章 地下结构设计原理与方法

    3.1 地下结构计算理论的发展

    3.2 地下结构力学计算模型

    3.3 地下结构计算方法

    视频数3
  • 第四章  作业测试
    第四章 弹性地基梁理论

    4.1 弹性地基梁的概念

    4.2 弹性地基梁的计算模型

    4.3 弹性地基梁的挠度曲线微分方程及其解

    4.4 算例

    视频数4
  • 第五章  作业测试
    第五章 浅埋式地下结构

    5.1 浅埋式地下结构概述

    5.2 矩形闭合框架的计算

    5.3 构造要求

    视频数5
  • 第六章  作业测试
    第六章 附建式地下结构

    6.1 附建式地下结构概述

    6.2 梁板结构计算

    6.3 截面设计及构造

    视频数3
  • 第七章  作业测试
    第七章 沉井结构

    7.1 沉井的相关概念及类型

    7.2 沉井的构造

    7.3 沉井的计算(一)

    7.4 沉井的计算(二)

    视频数4
  • 第八章  作业测试
    第八章 地下连续墙结构

    8.1 地下连续墙概述

    8.2 地下连续墙稳定性验算

    8.3 地下连续墙作为挡土墙设计

    8.4 地下连续墙兼作结构外墙设计

    视频数4
  • 第九章  作业测试
    第九章 盾构隧道结构

    9.1 盾构隧道结构概述

    9.2 衬砌圆环内力计算

    9.3 衬砌断面设计

    视频数3
  • 期末考试