人防設(shè)計(jì)講座

1、人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué)院人防工程設(shè)計(jì)院 袁正如,內(nèi)容提要,一.概述 二.核爆沖擊波荷載 三.核爆等效靜載 四.荷載組合 五.內(nèi)力分析、截面設(shè)計(jì)與主要構(gòu)造規(guī)定 六.人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 七.關(guān)于結(jié)構(gòu)的功能轉(zhuǎn)換 八.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題,一、概述,,1.人防荷載的特點(diǎn),1.1    人防荷載的來(lái)源：來(lái)源于核爆炸沖擊波1.

2、2    人防荷載的作用時(shí)間：很短，1秒鐘左右1.3    人防荷載的作用次數(shù)：一次（整個(gè)結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)一次）1.4    人防荷載的性質(zhì)：突加快卸的瞬時(shí)動(dòng)力荷載1.5    人防荷載的分布：同時(shí)、均勻、滿(mǎn)布1.6    人防荷載的分項(xiàng)系數(shù)：分項(xiàng)系數(shù)=1，原因是：偶然性荷載

3、不乘分項(xiàng)系數(shù)；人防結(jié)構(gòu)可靠度要求比工民建結(jié)構(gòu)低。,2. 人防工程結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)1,2.1、核爆動(dòng)荷載屬于偶然性荷載，荷載具有量值大、作用時(shí)間短且不斷衰減等特點(diǎn)。2.2、防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)二種不同荷載效應(yīng)組合的要求。2.3、地面多層或高層建筑物，對(duì)于普通爆破航彈、核爆炸沖擊波早期核輻射等破壞因素都有一定的削弱作用，設(shè)計(jì)防空地下室時(shí)可考慮這一因素。2.4、墻、柱等承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量與地面建筑物的承重結(jié)構(gòu)相互對(duì)應(yīng)，以使

4、地面建筑物的荷載通過(guò)防空地下室的承重結(jié)構(gòu)直接傳遞到地基上。,2. 人防工程結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)2,2.5、當(dāng)平時(shí)使用要求與戰(zhàn)時(shí)防護(hù)要求不一致時(shí)，應(yīng)采取平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換措施。

5、

6、

7、 2.6、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按彈塑性工作階段設(shè)計(jì) 2.7、材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度可提高 2.8、由

8、于核爆動(dòng)荷載是偶然性荷載，鋼筋混凝土構(gòu)件又允許開(kāi)裂，因此比之靜荷載作用下構(gòu)件的安全度可適當(dāng)降低。2.9、在核爆動(dòng)荷載作用下，地基承載力有較大提高，同時(shí)安全系數(shù)也可取較低，在這種瞬間荷載作用下，一般不會(huì)產(chǎn)生因地基失效引起結(jié)構(gòu)破壞。,3.人防結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn),3.1 可用“等效靜載法”、可拆開(kāi)為單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行 計(jì)算（規(guī)范用三個(gè)系數(shù)過(guò)渡到等效靜載）3.2 各部位抗力（強(qiáng)度）相協(xié)調(diào)3.3 可考慮塑性?xún)?nèi)力重分布3.4 充分保證結(jié)構(gòu)的延性，

9、“強(qiáng)柱弱梁（板）”、“強(qiáng)剪弱彎”,4. 人防工程結(jié)構(gòu)選型,4.1、防空地下室結(jié)構(gòu)選型應(yīng)根據(jù)防護(hù)要求、使用要求、上部建筑物結(jié)構(gòu)類(lèi)型、工程水文地質(zhì)條件以及材料供應(yīng)和施工條件等因素綜合分析確定。4.2、防空地下室結(jié)構(gòu)選型包括結(jié)構(gòu)類(lèi)型與選擇。4.3、既要滿(mǎn)足作為上部建筑基礎(chǔ)的要求，又要滿(mǎn)足戰(zhàn)時(shí)作為防護(hù)結(jié)構(gòu)的要求。防空地下室常用梁板結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)以及箱型結(jié)構(gòu)等。當(dāng)柱網(wǎng)尺寸較大時(shí)，也可采用雙向密肋樓板結(jié)構(gòu)。,二、核爆沖擊波荷載,,二、核爆沖擊

10、波荷載,1 空氣沖擊波2 地面空氣沖擊波3 地面沖擊波主要設(shè)計(jì)參數(shù)4 空氣沖擊波對(duì)人防工程的作用5 土中壓縮波及其對(duì)人防結(jié)構(gòu)的作用6 人防結(jié)構(gòu)核爆動(dòng)荷載計(jì)算,1 空氣沖擊波,1.1 空氣沖擊波的形成 核武器在空中爆炸時(shí)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的高溫高壓氣團(tuán)高速猛烈地向外擴(kuò)張，沖擊及壓縮其鄰近的空氣，從而形成空氣沖擊波，并且不斷向外傳播。1.2 超壓 波陣面后的壓縮空氣層稱(chēng)為壓縮區(qū)，在壓縮區(qū)

11、中壓力超過(guò)正常大氣的壓力稱(chēng)為沖擊波超壓。在波陣面上超壓值最大，稱(chēng)最大超壓或超壓峰值。通常講超壓值△Pm,均指超壓最大值。,,1.3 空氣沖擊波組成 空氣沖擊波是由脫離爆心后不斷向外傳播的彼此緊密相連的壓縮區(qū)和稀疏區(qū)構(gòu)成。1.4 動(dòng)壓 當(dāng)沖擊波波陣面接觸到未被擾動(dòng)的空氣質(zhì)點(diǎn)時(shí)，使該處空氣質(zhì)點(diǎn)獲得很大速度，空氣質(zhì)點(diǎn)高速運(yùn)動(dòng)如受到結(jié)構(gòu)滯止，則產(chǎn)生作用于結(jié)構(gòu)上的壓力，稱(chēng)為“動(dòng)壓”，動(dòng)壓的變化規(guī)律與沖擊波超壓的變化規(guī)律相

12、似。,2 地面空氣沖擊波,隨著離爆心投影點(diǎn)的距離不斷增加反射波陣面與入射波陣面匯合成為沖擊波，此匯合后的沖擊波稱(chēng)為“合成波”，即地面沖擊波，地面沖擊波陣面靠近地面部分垂直于地面，即沿地面水平方向傳播。一般人防工程是按沖擊波作用是按平行于地表的地面沖擊波考慮。,3 地面沖擊波主要設(shè)計(jì)參數(shù),,4 空氣沖擊波對(duì)人防結(jié)構(gòu)的作用,4.1 反射效應(yīng) 當(dāng)沖擊波在傳播方向上遇到一剛性結(jié)構(gòu)物時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大反射超壓。1)、當(dāng)沖擊波傳播方向

13、與障礙面法線(xiàn)夾角α=0時(shí)的反射稱(chēng)為正反射，此時(shí)反射系數(shù)最大，2)、α≠0的反射稱(chēng)為斜反射，隨夾角α增大，反射系數(shù)逐漸減少。3)、當(dāng)α＜30°時(shí)，斜反射系數(shù)與正反射系數(shù)相差不大。4)、設(shè)計(jì)時(shí)按最不利因素考慮，故在設(shè)計(jì)時(shí)均按正反射系數(shù)取值，當(dāng)α略大于30°時(shí)，沖擊波沿表面平行滑過(guò)，不產(chǎn)生反射，此時(shí)反射系數(shù)為1。 2）擴(kuò)散效應(yīng) 當(dāng)沖擊波從小孔進(jìn)入大空間時(shí)，進(jìn)入大空間的空氣沖擊波參數(shù)將會(huì)產(chǎn)生一

14、定的變化，如超壓峰值會(huì)有所降低，并使波形出現(xiàn)一段升壓時(shí)間，即沖擊波的擴(kuò)散效應(yīng)。在確定防空地下室頂板荷載時(shí)，在一定條件下就可考慮進(jìn)入地面建筑沖擊波產(chǎn)生的擴(kuò)散、膨脹影響。 當(dāng)沖擊波傳播方向與室外出入口軸線(xiàn)垂直時(shí)（如豎井式出入口），由于口外沖擊波氣流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度在出入口軸線(xiàn)上的分量為零，因此口內(nèi)沖擊波的產(chǎn)生只是由于口外沖擊波擴(kuò)散、膨脹而引起的。因此，從各種出入口形式來(lái)看，豎井式、穿廊式出入口形式較有利，而直通式出入口、單向式出入口則差

15、一些，且出入口梯段的坡度角（與地面的夾角）愈小愈不利。 根據(jù)試驗(yàn)，沖擊波在通道內(nèi)傳播過(guò)程中與邊壁摩擦等產(chǎn)生損耗很小，只有在較長(zhǎng)的通道內(nèi)（上百米）傳播后，才明顯呈現(xiàn)衰減現(xiàn)象。因此，對(duì)一般防空地下室的通道可不考慮壓力隨傳播距離的變化。當(dāng)沖擊波在通道內(nèi)遇900轉(zhuǎn)彎時(shí)，大約會(huì)有6％能量損失，這種變化在實(shí)用上也可忽略不計(jì)。因此只要通道斷面形狀和大小不明顯改變，通道內(nèi)沖擊波的超壓峰值在未受到阻擋前可認(rèn)為不變。通道內(nèi)沖擊波最后在防護(hù)密閉門(mén)上或

16、端墻上受到阻擋，防護(hù)密閉門(mén)上或墻上超壓可按通道內(nèi)超壓的正反射壓力確定。 3）環(huán)流效應(yīng)當(dāng)沖擊波與封閉地面建筑物前墻相接觸時(shí)產(chǎn)生正反射，前墻上壓力瞬時(shí)增大到反射超壓值，形成高壓區(qū)，而前墻邊緣以外入射波并未遇到障礙，相對(duì)于反射超壓而言是低壓區(qū)，由于正面上的反射壓力大于頂面和側(cè)面沖擊波壓力，所以前墻上的反射壓力不能保持而很快衰減，這種衰減一直要延續(xù)到空氣流動(dòng)狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定時(shí)為止，這種現(xiàn)象稱(chēng)為環(huán)流。穩(wěn)定時(shí)作用在前墻上的壓力稱(chēng)為環(huán)流壓力。當(dāng)

17、防空地下室頂板高出室外地面時(shí)，迎爆面將會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)流效應(yīng)，因此其墻面上最大壓力會(huì)比正反射時(shí)略小。例如6級(jí)時(shí)正反射系數(shù)為2.4，如考慮環(huán)流效應(yīng)，則反射系數(shù)可取2，即作用于高出地面外墻上最大壓力值為2△Pm。,,5)、無(wú)升壓時(shí)間三角形荷載的正反射系數(shù)僅與入射波超壓值有關(guān)，超壓值越大，其反射系數(shù)越大。6)、空氣沖擊波在某些條件下可能為有升壓時(shí)間的三角形荷載。7)、根據(jù)試驗(yàn)資料總結(jié)，此種荷載當(dāng)?shù)孛娉瑝褐翟?.1Mpa左右時(shí)，正反射超壓不會(huì)

18、大于入射超壓的一倍，即一般可取正反射系數(shù)為2。,4.2 擴(kuò)散效應(yīng),1)、當(dāng)沖擊波從小孔進(jìn)入大空間時(shí)，進(jìn)入大空間的空氣沖擊波超壓峰值會(huì)有所降低，并使波形出現(xiàn)一段升壓時(shí)間，即沖擊波的擴(kuò)散效應(yīng)。2)、當(dāng)沖擊波傳播方向與室外出入口軸線(xiàn)垂直時(shí)（如豎井式出入口），由于口外沖擊波氣流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度在出入口軸線(xiàn)上的分量為零，因此口內(nèi)沖擊波的產(chǎn)生只是由于口外沖擊波擴(kuò)散、膨脹而引起的。3)、對(duì)一般防空地下室的通道可不考慮壓力隨傳播距離的變化。當(dāng)沖擊波在

19、通道內(nèi)遇900轉(zhuǎn)彎時(shí)，大約會(huì)有6％能量損失，這種變化在實(shí)用上也可忽略不計(jì)。,4.3 環(huán)流效應(yīng),1)、當(dāng)沖擊波與封閉地面建筑物前墻相接觸時(shí)產(chǎn)生正反射，前墻上壓力瞬時(shí)增大到反射超壓值，形成高壓區(qū)，而前墻邊緣以外入射波并未遇到障礙，相對(duì)于反射超壓而言是低壓區(qū)，由于正面上的反射壓力大于頂面和側(cè)面沖擊波壓力，所以前墻上的反射壓力不能保持而很快衰減，這種衰減一直要延續(xù)到空氣流動(dòng)狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定時(shí)為止，這種現(xiàn)象稱(chēng)為環(huán)流。2)、穩(wěn)定時(shí)作用在前墻上的壓力

20、稱(chēng)為環(huán)流壓力。當(dāng)防空地下室頂板高出室外地面時(shí)，迎爆面將會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)流效應(yīng)，因此其墻面上最大壓力會(huì)比正反射時(shí)略小。3)、例如6級(jí)時(shí)正反射系數(shù)為2.4，如考慮環(huán)流效應(yīng)，則反射系數(shù)可取2，即作用于高出地面外墻上最大壓力值為2△Pm。,5.土中壓縮波及其對(duì)人防結(jié)構(gòu)的作用,5.1 土中壓縮波參數(shù),5.1 土中壓縮波參數(shù),5.2 土中壓縮波與結(jié)構(gòu)的相互作用,5.2.1 頂板的相互作用1)、壓縮波作用于結(jié)構(gòu)頂板將產(chǎn)生反射，并使結(jié)構(gòu)發(fā)生

21、整體位移和變形，這些位移與變形又反過(guò)來(lái)影響壓縮波荷載，這種相互影響的力學(xué)現(xiàn)象稱(chēng)為介質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間動(dòng)態(tài)相互作用。2)、作用在土中結(jié)構(gòu)頂板上壓力與壓縮波參數(shù)、土介質(zhì)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛度特性等因素有關(guān)，工程設(shè)計(jì)中常用綜合反射系數(shù)K來(lái)反映壓縮波與頂板相互作用影響。3)、土中壓縮波作用于頂板的動(dòng)荷載可表達(dá)為Pc1=KPh。,,4)、在一定條件下某一深度作用在結(jié)構(gòu)上的動(dòng)荷載最大，這個(gè)深度稱(chēng)為頂板的“不利覆土厚度”。5)、造成“不利覆土厚度”的機(jī)理：當(dāng)

22、壓縮波遇到頂板產(chǎn)生反射壓縮波后即向反方向傳播，反射波所到之處介質(zhì)壓力增高。當(dāng)它返回到自由地表時(shí)，因地表為自由界面必然使土體趨于疏松，同時(shí)產(chǎn)生向下傳播的拉伸波，拉伸波所到之處壓力將隨之下降，當(dāng)它傳到頂板時(shí)，頂板壓力亦隨之減小形成卸載作用。若結(jié)構(gòu)埋置較淺，由于拉伸波造成的卸載作用會(huì)部分抵消入射波在頂板上的反射作用；若埋置較深，雖然反射壓力在結(jié)構(gòu)變形到最大值過(guò)程中全起作用，但隨著深度增加，結(jié)構(gòu)動(dòng)力作用越來(lái)越小。,,6)、當(dāng)結(jié)構(gòu)最大變位時(shí)間等于

23、反射壓力作用時(shí)間時(shí)，荷載總的動(dòng)力響應(yīng)最大，產(chǎn)生此最大動(dòng)力響應(yīng)的深度稱(chēng)為“不利覆土厚度”。7)、 結(jié)構(gòu)頂板不利覆土厚度，其值與抗力等級(jí)、結(jié)構(gòu)短邊凈跨大小有關(guān)，結(jié)構(gòu)頂板不利覆土厚度確定后，由試驗(yàn)得出綜合反射系數(shù)由1近似線(xiàn)性地增至不利覆土處的Km值，當(dāng)大于不利覆土厚度時(shí)，對(duì)非飽和土按大于不利覆土厚度時(shí)確定的規(guī)律隨深度減小。8)、對(duì)飽和土當(dāng)覆土厚度h大于或等于結(jié)構(gòu)最不利覆土厚度hm時(shí)，K值可按以下規(guī)定確定：①當(dāng)ΔPm（N/mm2）>

24、20α1時(shí)，平頂結(jié)構(gòu)K=2.0，非平頂結(jié)構(gòu)K=1.8；②當(dāng)ΔPm（N/mm2）<16α1時(shí)，K值按非飽和土確定；③當(dāng)16α1≥ΔPm（N/mm2）≤20α1時(shí)，K值可按線(xiàn)性?xún)?nèi)插確定。,5.2.2 壓縮波對(duì)底板作用,Pc3=η×Pc1 式中：Pc3---結(jié)構(gòu)底板上核爆動(dòng)荷載最大壓力（KN/M2）； η---底壓系數(shù)，當(dāng)?shù)装逦挥诘叵滤灰陨蠒r(shí)，取0.7—0.8，其中4B級(jí)及4級(jí)取小值；當(dāng)?shù)装逦挥诘叵滤?/p>

25、以下時(shí)，取0.8—1.0，其中含氣量α≤0.1％時(shí)，取大值。,6 人防結(jié)構(gòu)核爆動(dòng)荷載計(jì)算,6.1 地面建筑物對(duì)防空地下室結(jié)構(gòu)核爆動(dòng)荷載的影響,1、在防空地下室的結(jié)構(gòu)頂板計(jì)算中，對(duì)抗△Pm=0.1、0.05MPa防空地下室，當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可計(jì)入上部建筑物對(duì)地面空氣沖擊波超壓作用的影響。 ①上部建筑物層數(shù)不少于二層，其底層外墻為不低于240mm磚砌體強(qiáng)度的墻體，且任何一面外墻墻面開(kāi)孔面積不大于該墻面面積的50％；

26、 ②上部為單層建筑物，其承重外墻使用的材料和開(kāi)孔比例符合上述規(guī)定，且屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 ·對(duì)符合第1條規(guī)定的抗△Pm=0.05MPa防空地下室，作用在其上部建筑物底層地面的空氣沖擊波超壓波形，可采用有升壓時(shí)間的平臺(tái)形，空氣沖擊波超壓計(jì)算值可取△Pm,升壓時(shí)間可取0.025s。,,·對(duì)符合第(1)條規(guī)定的抗△Pm=0.1MPa防空地下室作用在其上部建筑物底層地面的空氣沖擊波超壓波形，可采用有升壓時(shí)間的平臺(tái)形

27、，空氣沖擊波超壓計(jì)算值可取0.95△Pm，升壓時(shí)間可取0.025s。2、抗△Pm=0.2、0.3MPa的防空地下室不考慮上部地面建筑物對(duì)頂板核爆動(dòng)荷載的影響。 當(dāng)?shù)孛鏇_擊波超壓比上述試驗(yàn)資料（100KN/M2）增大3～6倍時(shí)（相應(yīng)于△Pm=0.2MPa級(jí)以上抗力），一般地面建筑將會(huì)在更短的時(shí)間內(nèi)被摧毀，對(duì)于防空地下室頂板荷載而言，這個(gè)影響可能是微不足道的，此外也由于目前缺乏更進(jìn)一步的試驗(yàn)和理論分析資料，此類(lèi)防空地下室暫

28、不考慮這一影響也是偏于安全的。,,3、地面建筑物對(duì)防空地下室迎爆面的土中外墻核爆動(dòng)荷載的影響 根據(jù)國(guó)外資料，對(duì)上部建筑為鋼筋混凝土承重墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)孛娉瑝簽?.2MPa以上時(shí)才倒塌；對(duì)抗震的砌體結(jié)構(gòu)（包括框架結(jié)構(gòu)中填充墻），當(dāng)?shù)孛娉瑝簽?.07MPpa左右才倒塌?？紤]到在預(yù)定沖擊波地面超壓作用下，上部建筑物不倒塌，或不立即倒塌，必然會(huì)使沖擊波產(chǎn)生反射、環(huán)流等效應(yīng)。由于試驗(yàn)資料不足，在參考國(guó)外有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，對(duì)上述條件下的

29、地面超壓峰值予以適當(dāng)提高。 在計(jì)算土中外墻核爆動(dòng)荷載時(shí)，對(duì)△Pm≤0.2MPa的防空地下室，當(dāng)上部建筑物的外墻為鋼筋混凝土承重墻，或?qū)ι喜拷ㄖ餅榭拐鹪O(shè)防的砌體結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)，△Pm=0.05Mpa的防空地下室，均應(yīng)計(jì)入上部建筑物對(duì)地面空氣沖擊波超壓值的影響，其計(jì)算值△Pms按表4-3的規(guī)定采用。,6.2 人防結(jié)構(gòu)的爆動(dòng)荷載,,6.2.1 結(jié)構(gòu)頂板的核爆動(dòng)荷載,1、頂板計(jì)算中不計(jì)入上部建筑物影響的防空地下室：

30、 Pcl=KPh,,2、頂板計(jì)算中計(jì)入上部建筑物影響的防空地下室 Pcl=KPh,6.2.2 結(jié)構(gòu)外側(cè)墻的核爆動(dòng)荷載,Pc2=ξPh,6.2.3 結(jié)構(gòu)底板的核爆動(dòng)荷載,Pc3=ηPh,6.2.4 出入口通道內(nèi)臨空墻、門(mén)框墻及防護(hù)密閉門(mén)、防爆波活門(mén)的核爆動(dòng)荷載,1、作用于臨空墻、門(mén)框墻的最大壓力值Pc,可按表4-4取值。2、作用于通道內(nèi)防護(hù)密閉門(mén)、防爆活門(mén)的設(shè)計(jì)壓力值，按表4

31、-5選用定型產(chǎn)品。,6.2.5 其它部分結(jié)構(gòu)荷載,1、防空地下室室外出入口土中有頂板的通道結(jié)構(gòu)，按承受土中壓縮波產(chǎn)生的核爆動(dòng)荷載計(jì)算，計(jì)算方法與主體結(jié)構(gòu)相同，無(wú)頂板敞開(kāi)段通道結(jié)構(gòu)，可不驗(yàn)算核爆動(dòng)荷載作用。土中豎井結(jié)構(gòu)，無(wú)論有無(wú)頂板，均按土中壓縮波產(chǎn)生的法向均布動(dòng)荷載計(jì)算，計(jì)算方法與主體結(jié)構(gòu)外墻同。2、作用在擴(kuò)散室與防空地下室內(nèi)部房間相鄰的隔墻上最大壓力，可按消波系統(tǒng)的余壓確定。擴(kuò)散室與土直接接觸的外墻、頂板及底板均可按外部核爆動(dòng)荷載

32、計(jì)算。3、防空地下室的室內(nèi)出入口，除臨空墻外，其它與防空地下室無(wú)關(guān)的墻、樓梯踏步和休息平臺(tái)等均不計(jì)入核爆動(dòng)荷載作用。這是由于遭受核襲擊時(shí)，室內(nèi)出入口難以解決被上部建筑的倒塌物及鄰近建筑的飛散物所堵塞的問(wèn)題。如再考慮這些構(gòu)件的防護(hù)加固，不僅加固范圍不好確定，也難以保證其不被堵塞，故無(wú)實(shí)際意義。,三、核爆等效靜載,,1. 等效靜載法,qe1=kd1pc1 qe2=kd2pc2 qe3

33、=kd3pc3 式中：kd1、kd2、kd3分別為頂板、外墻和底板的動(dòng)力系數(shù)。qe1、 qe2、qe3分別為頂板、外墻和底板的等效靜載。,2. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的等效靜載,2.1、頂板為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，其頂板的等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值qe1，可按表4-7采用。2.2、人防工程土中外墻的等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值qe2,當(dāng)未計(jì)入上部建筑物對(duì)外墻影響時(shí)，可按表4-8取值。2.3、防空地下室鋼筋混凝土底板的等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值qe3，可按表4-9取值。2.4、防

34、空地下室其它構(gòu)件的等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.5、相鄰防護(hù)單元之間防護(hù)隔墻的等效靜載值,,為方便使用，規(guī)范給出了常用結(jié)構(gòu)的等效靜載值供選用。對(duì)有關(guān)問(wèn)題說(shuō)明如下： 1) 人防頂板的等效靜載 ① 計(jì)入上部建筑物影響的問(wèn)題： 注意上部建筑物底層的條件是否符合規(guī)范，對(duì)上部建筑影響的解釋。 上部影響：A、有升壓時(shí)間：改變了波形；B、 對(duì)5級(jí)：壓力衰減5%。 ② 首層架空層條件下人防頂板

35、荷載： 按不考慮上部建筑物的影響計(jì)，按相應(yīng)條件查表，也可按公式計(jì)算確定 ③ 伸到綠地下的人防頂板荷載：原則上應(yīng)按公式計(jì)算確定，也可按相應(yīng)條件查表。,,④ 首層外墻為裝飾性或玻璃圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，按不考慮上部建筑物影響計(jì) ⑤ 人防頂板上方有管道層、夾層及普通地下室時(shí)的頂板荷載： 規(guī)范沒(méi)有明確，一般參照考慮上部建筑物影響計(jì)，即6級(jí)55KN/㎡，5級(jí)100KN/㎡ ⑥ 多層人防時(shí)中間板上的

36、荷載（新增條文）： 6級(jí)取50KN/㎡，5級(jí)取100KN/㎡,2)人防側(cè)墻的等效靜載：,① 外墻（擋土墻） 在查取表4.5.3-1時(shí)，注意以下問(wèn)題： A. 頂板計(jì)入上部建筑物影響時(shí)，外墻荷載要加大； B.該表按單層地下室計(jì)算的，即墻高≤5m，當(dāng)人防處于地下二層或更下層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行計(jì)算（或偏下限取）。 ② 口部臨空墻：按表4.5.7查取 ③ 人防區(qū)與非人防區(qū)（車(chē)庫(kù)）之間的

37、臨空墻：按表4.5.8-2查取，與口部臨空墻略低（考慮了擴(kuò)散作用）,,④ 門(mén)框墻：按表4.5.6-1查取注意一：門(mén)框墻比同一面臨空墻的荷載取高，原因是：臨空墻[β]=2，門(mén)框墻[β]=1；注意二：門(mén)框墻的范圍：一般限于人防門(mén)所在的一個(gè)跨間或暗柱暗梁范圍內(nèi)。⑤ 人防單元間的隔墻：按表4.5.8-1，4.5.8-2查取⑥ 平時(shí)設(shè)備房間與人防區(qū)之間的隔墻：當(dāng)前可以參照第③條取，但可以作為建議向規(guī)范編寫(xiě)組提出。,3)人防底板的等效靜載,

38、① 無(wú)樁基底板，按表4.5.5查?、?帶樁基底板（新增條文）：帶樁基底板的等效靜載（KN/㎡）③ 當(dāng)下層有普通地下室時(shí)的底板等效靜載： 對(duì)規(guī)范第4.5.15條推薦的做法的解釋。另一種做法仍沿用過(guò)去的方法，底板等效靜載可參照頂板取值并考慮一定折減，兩種方法應(yīng)進(jìn)行比較后確定。 對(duì)規(guī)范方法與過(guò)去方法的解釋。,,4) 室外出入口通道上的等效靜載（新增條文）： 只考慮外壓，即通道結(jié)構(gòu)外側(cè)的荷載，不考慮內(nèi)壓。來(lái)自外壓的等效靜載按

39、4.5.11條執(zhí)行。5) 室外樓梯式出入口荷載（新增條文）： ① 單層： 梯段板與平臺(tái)板的荷載按表4.5.13查??；出入口的臨空墻、門(mén)框上的荷載按表4.5.6-1、表4.5.7查取。 ② 多層： 梯段板、平臺(tái)板的荷載同上。但門(mén)框墻、臨空墻取上述相應(yīng)數(shù)值×0.9。,,6) 作為主要出入口的室內(nèi)出入口（僅用于6級(jí)，新增條文）： 該處的荷載與結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜； 要加強(qiáng)至二層的樓面，形成

40、內(nèi)嵌的防倒塌棚架； 各部位荷載按第4.5.18確定。 荷載點(diǎn)包括：,,① 首層樓梯間的墻體上；② 或首層樓梯間的框架柱梁上；③ 首層至二層樓面的梯段板、平臺(tái)板 上；④ 地下室至首層的梯段板、平臺(tái)板上；⑤ 首層出口門(mén)洞上方的挑檐上。,,7) 各部位封堵構(gòu)件上的等效靜載（新增條文）： 各部位封堵構(gòu)件上的荷載種類(lèi)較多，設(shè)計(jì)中一般直接選用通用的封堵構(gòu)件，不再單獨(dú)設(shè)計(jì)。 8) 室外主要出入口

41、上開(kāi)敞式防塌棚架的等效靜載：按表4.5.10查取。下一步要出通用圖，直接選用，不再單獨(dú)設(shè)計(jì)。但現(xiàn)在起要在出入口封口圈梁上預(yù)埋件。,四、荷載組合,作用在防空地下室結(jié)構(gòu)上的荷載，應(yīng)包括核爆動(dòng)荷載、上部建筑物自重、上部結(jié)構(gòu)荷載、土壓力、水壓力及防空地下室自重等。防空地下室結(jié)構(gòu)不同部位應(yīng)考慮的荷載組合見(jiàn)表4-15。,,荷載組合按表4.3.14執(zhí)行。 1 對(duì)頂板： 人防等效靜載、自重、復(fù)土重等； 不需要迭加消防車(chē)

42、的荷載。 2 對(duì)外墻： 水平荷載：人防等效靜載、水壓力、土壓力； 垂直荷載：按傳力路線(xiàn)傳來(lái)的上部建筑自重（5級(jí)、砌體外墻時(shí)為一半）、頂板傳來(lái)的等效靜載、外墻自重等。 注：上部傳來(lái)的為自重，不計(jì)入上部的活荷載。,,4.3 底板： 新規(guī)范主要明確了人防荷載與水壓力的組合問(wèn)題（新增條文）： ① 無(wú)樁基的底板：地基反力中沒(méi)有計(jì)入水浮力時(shí)：不與水壓力組合；地基反力中計(jì)入水浮力

43、時(shí)：應(yīng)與水壓力組合。② 帶樁基的底板：與水壓力組合。,五、內(nèi)力分析、截面設(shè)計(jì)與主要構(gòu)造規(guī)定,1. 內(nèi)力分析2. 承載力設(shè)計(jì)表達(dá)式3. 核爆動(dòng)荷載下結(jié)構(gòu)構(gòu)件載面設(shè)計(jì)的特點(diǎn)4. 主要構(gòu)造要求,1. 內(nèi)力分析,在核爆動(dòng)荷載作用下，防空地下室結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析采用等效靜荷載法，即將動(dòng)力作用下求內(nèi)力問(wèn)題轉(zhuǎn)化成靜力作用下求內(nèi)力問(wèn)題，防空地下室結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可按一般靜力結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，并可采用靜力計(jì)算手冊(cè)和相應(yīng)圖表來(lái)計(jì)算內(nèi)力。,2. 承載力設(shè)

44、計(jì)表達(dá)式,γ0(γGSGK+γQSQK)≤R式中：γ0--結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0 γG--永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)取1.2，有利時(shí)取1.0； SGK--永久荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值 γQ--等效靜載分項(xiàng)系數(shù)，取1.0； SQK--等效靜載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； R--結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值。,3. 核爆動(dòng)荷載下結(jié)構(gòu)構(gòu)件載面設(shè)

45、計(jì)的特點(diǎn),3.1.1) 計(jì)算梁板體系中板的抗彎承載能力，且板的周邊支座橫向伸長(zhǎng)受到約束時(shí)，跨中截面的計(jì)算彎矩值可乘以折減系數(shù)0.7；2)當(dāng)計(jì)算板柱結(jié)構(gòu)平板的抗彎承載能力，板的橫向伸長(zhǎng)受到約束時(shí)，其跨中截面的計(jì)算彎矩值可乘以折減系數(shù)0.9；3)當(dāng)在設(shè)計(jì)中已考慮板的軸力影響時(shí)，可不再乘折減系數(shù)。4)由于受彎構(gòu)件的橫向變形受到約束時(shí)，將產(chǎn)生面內(nèi)力效應(yīng)，從而會(huì)提高構(gòu)件的抗彎能力。為計(jì)算簡(jiǎn)便在計(jì)算內(nèi)力時(shí)不直接考慮面力效應(yīng)的有利作用，但對(duì)

46、跨中截面的計(jì)算彎矩予以折減。,,3.2 按等效靜荷載進(jìn)行梁、柱斜截面受剪承載能力驗(yàn)算時(shí)，混凝土及砌體在動(dòng)荷作用下強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)0.8。當(dāng)按等效靜荷載進(jìn)行墻、柱受壓截面承載能力驗(yàn)算時(shí)，混凝土及砌體在動(dòng)荷載作用下軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)0.8。 實(shí)驗(yàn)表明，屬脆性破壞的構(gòu)件安全儲(chǔ)備小，屬延性破壞的構(gòu)件安全儲(chǔ)備大，為了協(xié)調(diào)這一不合理的狀況，防護(hù)結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)采取上述處理方法進(jìn)行了調(diào)整。,,3.3 動(dòng)荷載作用下混凝土

47、構(gòu)件斜截面受剪承載能力按下式計(jì)算： Vcd=ψcψ1Vc 混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于C30時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)的影響修正系數(shù)應(yīng)按下式確定： 跨高比影響的修正系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定確定： （1）跨度與截面有效高之比（l/h0）不大于8時(shí)，修正系數(shù)可取1.0； （2）跨度與截面有效高度之比（l/h0）大于8時(shí)，修正系數(shù)按下式計(jì)算：,3 核爆動(dòng)荷載下結(jié)構(gòu)構(gòu)件載面設(shè)計(jì)的特點(diǎn),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按彈塑性工

48、作階段設(shè)計(jì)時(shí)，受拉鋼筋的配筋率不宜超過(guò)1.5％。當(dāng)必須超過(guò)時(shí)受彎構(gòu)件或大偏心受壓構(gòu)件的允許延性比應(yīng)符合下列要求： (1) （2）,4 主要構(gòu)造要求,4.1 防空地下室結(jié)構(gòu)選用的材料強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于表4-17規(guī)定。4.2 防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件最小厚度應(yīng)符合表4-18規(guī)定。4.3 防空地下室結(jié)構(gòu)變形縫的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定。4.4 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，宜在受壓區(qū)配置構(gòu)造鋼筋，構(gòu)造鋼筋面積不小于按受拉鋼筋的最小配筋百分

49、率的計(jì)算量；在連續(xù)梁支座和框架節(jié)點(diǎn)處，不小于受拉主筋的1/3。4.5 雙面配筋的鋼筋混凝土板、墻體應(yīng)設(shè)置梅花形排列的拉結(jié)鋼筋，拉結(jié)鋼筋長(zhǎng)度應(yīng)能拉住最外層受力鋼筋。,,4.6 連續(xù)梁及框架在距支座邊緣1.5倍梁的截面高度范圍內(nèi)，箍筋配筋百分率不抵于0.15％，箍筋間距不宜大于ho/4，且不宜大于主筋直徑的5倍。對(duì)受拉鋼筋搭接處，宜采用封閉箍筋，箍筋間距不應(yīng)大于主筋直徑的5倍，且不應(yīng)大于100mm。4.7 受核爆動(dòng)荷載的鋼筋混凝土

50、結(jié)構(gòu)構(gòu)件，縱向受力鋼筋的配筋百分率最小值應(yīng)符合表4-19的規(guī)定。4.8 平板防護(hù)密閉門(mén)框墻的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求。 1、門(mén)框墻厚度不應(yīng)小于300mm； 2、門(mén)框墻的受力鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm，間距不宜大于250mm，配筋率不宜小于0.25％； 3、門(mén)洞四角的內(nèi)外側(cè)，每角應(yīng)配置兩根直徑16mm的斜向鋼筋，其長(zhǎng)度不應(yīng)小于1000mm。,1、常用結(jié)構(gòu)構(gòu)件厚度的確定 確定結(jié)構(gòu)厚度的三個(gè)因素：

51、 ① 最小厚度要求（構(gòu)造及安裝要求）； ② 防早期核輻射的厚度要求（非力學(xué)因素）； ③ 結(jié)構(gòu)承載力的厚度要求（力學(xué)因素）。,六、人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1.1.有關(guān)構(gòu)造要求的厚度,① 人防鋼筋混凝土構(gòu)件最小厚度=200mm ② 單扇防護(hù)密閉門(mén)門(mén)框墻厚度=300mm ③ 雙扇防護(hù)密閉門(mén)門(mén)框墻厚度=300mm-500mm ④ 防護(hù)單元隔墻上的連通口（同一墻體兩邊開(kāi)門(mén)）厚度=500mm

52、 ⑤ 風(fēng)井在兩邊安門(mén)的井壁厚度=400-500mm,1.2 防早期核輻射的厚度要求：,,防早期核輻射的鋼筋混凝土頂板厚度（mm）,注：a. 當(dāng)頂板上有復(fù)土?xí)r，可以折算成混凝土厚度（÷1.4）； b. 頂板上方的找平層及剛性面層可以計(jì)入厚度； c. 頂板上方有夾層或普通地下室時(shí)，夾層及普通地下室頂板厚度可以計(jì)入。 。,,防早期核輻射對(duì)出入口臨空墻的厚度要求（mm）注：如不滿(mǎn)足時(shí)，可以在墻的反面砌240mm或

53、370mm磚墻（平時(shí)砌好）,,1.3 按受力要求的參考尺寸： ① 頂板：對(duì)6級(jí)：一般取200 – 250mm；對(duì)5級(jí)：一般取300 – 350mm；如果5級(jí)處于負(fù)二、負(fù)三層時(shí)，也可以取250mm，由計(jì)算確定。② 頂板梁：按梁的截面要求定，跨度及荷載較大時(shí)，高寬比可以放寬，即方梁甚至扁梁。,,④ 防護(hù)單元隔墻：≥200mm；⑤ 密閉隔墻：≥200mm；⑥ 臨空墻：250～300mm；⑦ 底板：在南方地區(qū)，由于地下

54、水位較高，底板一般較厚，大多數(shù)情況下不由人防控制。結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)首先滿(mǎn)足防早期核輻射要求，然后滿(mǎn)足受力要求。,③ 外墻：通?！?00mm，由計(jì)算確定；,2、 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算及截面設(shè)計(jì),2.1計(jì)算工具① 利用高層結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件：不能定義人防參數(shù)，因此應(yīng)作近似處理② 利用“理正”人防結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件：僅適用于規(guī)則的、典型化的板塊 ③ 對(duì)由人防控制的構(gòu)件（頂板、頂板梁等等），可拆開(kāi)為單個(gè)構(gòu)件手工計(jì)算或復(fù)核。,,2.2 內(nèi)力計(jì)算與截面

55、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的有關(guān)問(wèn)題 ① 人防板或無(wú)梁樓蓋的計(jì)算彎矩可以折減，按規(guī)范4.6.6條； ② 人防梁板可以考慮內(nèi)力重分布（即進(jìn)行彎矩調(diào)幅），建議在25%以?xún)?nèi)； ③ 人防無(wú)梁樓蓋的正負(fù)彎矩調(diào)幅按附錄C； ④ 進(jìn)行抗剪計(jì)算及受壓驗(yàn)算時(shí)，混凝土的材料強(qiáng)度提高系數(shù)要降低，即1.5×0.8=1.2。 ⑤ 為保證受彎構(gòu)件不出現(xiàn)脆性破壞，必須滿(mǎn)足規(guī)范的構(gòu)造要求，即： 對(duì)板：受壓區(qū)應(yīng)配鋼筋，配

56、筋率為0.25%； 對(duì)梁：受壓區(qū)與受拉區(qū)的配筋率應(yīng)滿(mǎn)足4.6.5條； ⑥ 拉結(jié)筋必須要設(shè)，包括頂板、墻體，包括底板。,七、關(guān)于結(jié)構(gòu)的功能轉(zhuǎn)換,1、對(duì)外的孔口不允許封堵 包括：平時(shí)汽車(chē)及摩托車(chē)坡道式出入口； 平時(shí)的汽車(chē)升降式出入口； 平時(shí)非機(jī)動(dòng)車(chē)出入口； 平時(shí)的永久性設(shè)備出入口；

57、 平時(shí)風(fēng)井的取風(fēng)口； 平時(shí)的電梯間出入口； 平時(shí)的樓梯間出入口； 平時(shí)通往設(shè)備房的門(mén)； 通向非人防區(qū)的汽車(chē)道。 以上平時(shí)使用戰(zhàn)時(shí)不使用的孔口，用人防門(mén)代替封堵。,,2、 內(nèi)部行車(chē)道通過(guò)防護(hù)單元之間隔墻處可以封堵，直接選用封堵構(gòu)件3、 平戰(zhàn)結(jié)合水池開(kāi)向水泵房的人孔（氣孔）可以封堵4、

58、60; 當(dāng)跨度≥12米時(shí)，允許臨戰(zhàn)加柱，但要求： ① 平時(shí)作好柱上、下端的預(yù)埋件； ② 后加柱的梁應(yīng)滿(mǎn)足兩種狀態(tài)的受力及配筋要求； ③ 每個(gè)房間（區(qū)格）不得超過(guò)4根； ④ 一般只加主梁。,八、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題,1、 頂板外露問(wèn)題埋深要求是人防結(jié)構(gòu)的基本要求，必須嚴(yán)格掌握頂板外露的條件：上部為砌體結(jié)構(gòu)。2、  外墻局部外露問(wèn)題 外墻局部長(zhǎng)度上的局部高度外露：平時(shí)加擋土墻，擋土墻頂

59、面厚度≥1000mm。,,3、 關(guān)于樁基的設(shè)計(jì) 樁基設(shè)計(jì)的兩個(gè)內(nèi)容：① 樁本身的強(qiáng)度驗(yàn)算；② 樁的承載力計(jì)算。新規(guī)范明確了： 對(duì)第①項(xiàng)即樁基本身的強(qiáng)度計(jì)算中要考慮傳到樁上的人防等效靜載，但樁的混凝土及鋼筋的強(qiáng)度要提高。 樁的承載力仍不考慮人防荷載。,,4、戰(zhàn)時(shí)主要出入口的加強(qiáng)主要出入口一個(gè)單元就一個(gè)；主要出入口就是帶簡(jiǎn)易洗消間或淋浴洗消的口；踏步板、平臺(tái)板厚度一般取200mm；配筋：雙面對(duì)稱(chēng)

60、，并加拉結(jié)筋。,,5、 6級(jí)室內(nèi)出入口代替室外口的加強(qiáng) 梯段板、平臺(tái)板同上，但一直加強(qiáng)到二 層樓面； 防倒塌挑檐平時(shí)做好。,,6.開(kāi)向架空層的口不能作為室外口7.關(guān)于門(mén)框墻設(shè)計(jì)對(duì)門(mén)框墻的計(jì)算，反映出很多問(wèn)題： ① 對(duì)公式中的參數(shù)取值不清楚，其中Pc要按表3.4.9查取，門(mén)扇搭接長(zhǎng)度一般取100mm；② 門(mén)框墻出現(xiàn)懸臂過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題。建議：1)參照通用圖配筋；2) 加暗柱或暗梁，壁柱或壁梁，減小懸臂長(zhǎng)度。,8、對(duì)