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浅谈地下工程结构的常见误区

暗梁当楼面梁使用。这是最常见的错误。暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不够,荷载不能按自己设想的方式传递,即楼面荷载-板-暗梁-柱的传递方式几乎是不可能的。这样将大大低估板的内力。根据内力按最短距离传递的原则,用暗梁代替梁只有在板受集中力时,在集中力处沿板的最短方向(双向板沿两个垂直方向)设置暗梁,可以认为集中力由暗梁承受以满足抗弯强度和裂缝要求,此时板的计算跨度绝对不能按支承于暗梁来考虑。但很多时候,这种做法也没有必要,直接加大板的受力钢筋即可,除非因抗剪(冲切)需要箍筋而使用暗梁。 

与上一个问题相对应的是,在刚度发生较大突变(增加)处,应视为梁。典型的问题是不同高程的板之间出现的错台,错台本身平面外刚度比较大,而板的平面外刚度较小,不管你是否愿意,板上的荷载都要传递到错台上,因此应当按梁来设计,尤其是抗剪钢筋应满足要求。地下通道、车站遇到的这种情况较多,其荷载又比较大,但大多数人对错台的处理却非常草率,这很令人担忧。 

框架结构形成事实上的铰接。最常见的是梁刚度比柱大的多,使柱对梁的约束作用较弱,形成事实上的铰。这样减少了超静定次数,于抗震不利,也难以形成“强柱弱梁”。日本坂神地震时,地铁车站柱的破坏相当严重,也提醒我们不能忽视这个问题。地铁车站顶底板可看作筏板,其梁的刚度当然大于柱,但中板处不宜将梁的刚度做得较大。另外,地下工程如通道、涵洞、地铁车站等,有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧墙,这样横剖面就形成铰接的四边形,两侧墙土压力相差较大时很容易失稳,也不利于抗震。 


1 地下工程的设计步骤

地下工程设计是一项包涵多种因素的工作。为了使所设计的地下工程结构在稳定性、安全性和经济效益3个方面均达到理想的效果,设计应按以下步骤进行:(1)设计目标及问题的确定。在着手设计之前,设计人员应首先确定拟设计工程应达到的目标,或者说,设计人员应全面了解业主建此工程的目的和需求。此外,设计者还须了解拟建工程在建设和运营阶段可能会出现的困难。

(2)信息收集。这一阶段工作包括对有关信息的收集、处理和筛选,以找出待处理问题的典型特征。要收集的信息是多方面的,既包括矿产资源勘探成果信息和水文地质、工程地质勘察成果信息,也包括待建工程的环境现状、同类工程建筑经验等信息。

(3)方案设计。在此阶段,设计人员根据工程委托方的需求和已收集到的信息设计出数个初步方案。在设计初步方案时,设计者可以提出一定的假设,或尝试不同的模式(数学模型或物理模型)。

(4)方案比较和综合。本阶段也可理解为决策阶段。在本阶段,设计人员根据业主及其他专家对各初步方案的反馈意见,总结各初步方案的优缺点,提出1个可供实施的具体方案。该实施方案应包括设计思想、计算模型、计算依据、计算方法、成果预测、成本估计、工程进度安排、实验结果等项内容。

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