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随着人类社会的城镇化进程和人口数量的爆炸式增长，城市的空间变得越来越拥挤；而无限扩张的城市面积势必蚕食有限的耕地和自然资源，因此，开发城市地下空间成为了缓解城市空间压力的必然选择。地下空间的开发离不开地下建筑与结构的设计，虽然许多理论同地面建筑设计一脉相承，但由于其功能、环境、空间位置等与地面建筑有诸多不同，所以具有与地面建筑截然不同的设计特点。
1、结构形式
地下建筑与地面建筑使用的材料类似，主要还是常用的混凝土、钢材和砖石砌体，基于同样的材料性能进行设计，因而地面结构采用的常规结构形式地下工程也可以采用。但通常考虑到地下结构的特殊作用，如地下交通隧道和战争防护等，较多的采用混凝土框架结构以及其他的如圆形结构、拱与直墙拱结构、薄壳结构、开敞式结构等特种结构。特别的是，地面结构的大跨结构与一般结构通常只是跨度大小上有所区别，设计方法上如果不采用特殊的结构形式一般差别也不大。地下结构中大跨度结构通常指地下公共建筑如商业街和地下广场等，一般使用框架结构；而小跨度结构则一般指军事用途的如机枪工事等，其区别主要不在于跨度大小而在于所使用的墙体或壳体结构厚度，大跨结构一般结构厚度相对较薄而小跨度结构出于防护要求结构厚度相对较厚。
地下结构与地面结构都面临超静定结构在温度、变形、振动等作用下的次内力和裂缝问题，都有必要采用变形缝或后浇带等措施加以解决。不同的是，地面建筑受温度和地震作用较大，变形缝要求较为严格；地下建筑一者是受温度变化和地震影响较小，一者是地下防水问题较难处理，所以应尽量避免设缝，必须设缝时必须处理好防水问题。
2、规划布局
地下建筑与地面建筑的规划设计同样遵循安全、适用、经济、美观的基本原则。一切设计都应以人为本，以方便人的使用、保障人的安全为根本，兼顾与环境的协调和资源的节约。在规划过程上，随着空间的日趋紧张，通常是地面建筑规划在先，地下建筑规划在后。这就导致了地面建筑的规划设计特别是在新规划的建筑用地上的新建建筑往往不考虑地下工程的因素，而地下工程规划在已有地面建筑的条件下，必须考虑地面建筑布局和建筑基础与地下室对地下空间的影响，往往地下工程都要适应于地面建筑的布局。另外，地面建筑通常不具有交通功能，而地下建筑特别是大型的地下综合体往往配置有齐全的地下交通设施，如地铁、地下高速公路、地下步行街等。这些交通设施与地下建筑融为一体，同为建筑的一部分，在规划设计上应统筹考虑。地下建筑还需要考虑市政管线的影响，在有特殊功能的如地铁、地下公路、步行街或地下工业建筑中，还需要规划专门的建筑空间供设备、电光缆、通风道等使用。相对于地面建筑对于城市外观的美学意义，地下建筑无需考虑外观而更为注重内部的装饰和空间的层次与错落感带给人的美学观感。
地面建筑的规划设计不考虑防护特别是战时防护，而地下工程由于其隐蔽和抗打击的特点，通常在设计之初就考虑了其战备功能，在规划设计上注重平战结合，具有三防的能力。
3、荷载分析
地面结构与地下结构的荷载都包括恒荷载、活荷载、偶然荷载等几部分，可以按概率极限状态设计法进行内力组合与验算，基本的表达式均为，其中表示结构重要性系数。其不同之处主要在于三点：（1）极限状态考虑的荷载组合不同，地面结构通常考虑的是恒荷载与活荷载中最不利的（如风荷载、雪荷载、积灰荷载和检修荷载）组合，而地下结构尤其是防护结构出于战争防护的考虑，主要承重结构除楼板外均按恒荷载+核爆动荷载进行最不利内力组合，而核爆动荷载按等效静载法转化为静荷载的形式加于结构体上。而且由于在核爆冲击波导致的土中压缩波作用下，结构从各个方向受荷，与恒荷载的竖向作用和风荷载、地震荷载的侧向作用有明显不同。
（2）地面结构抗力计算使用的材料强度是考虑95%保证率的可靠度统计出来的材料强度，而地下结构由于要抵抗如核爆动荷载这样数值巨大的动力荷载，可以考虑材料在短时作用的动荷载下的强化效应，材料强度设计值有所提高，公式如下：
式中：——动荷载作用下材料强度设计值(N/mm2)； ——静荷载作用材料强度设计值(N/mm2)； ——动荷载作用下材料强度综合调整系数。
（3）地面结构除了局部考虑塑性铰外基本不考虑材料进入塑性后的承载力，而地下结构考虑材料进入塑性后的承载力。
4、环境条件
地面建筑与地下建筑同样处于地壳表层，经受地震、风化、地下水和温度等因素的影响；大多数地下建筑建于城市之中，地面交通和人群引起的振动也同样作用于地下。但地下建筑特别是防护结构通常毕竟有一定的覆土厚度，有效地减弱了温度变化和地表振动的影响，也隔绝了阳光、空气和雨雪的风化作用。地面结构处于地表之上，在地震作用下往往相当于悬臂构件，而地下建筑被土体包围形成周围约束，地震波会引起较大振动但不会像地表建筑一样易破坏。地下环境的不利方面在于地下水的长期侵蚀和寒区浅埋建筑易受冻融循环影响，因此地下建筑的防水和抗侵蚀性能格外重要，所以通常地下结构的混凝土保护层厚度比地面结构厚，且围护结构要铺设防水层。
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