《人防地下室结构设计》

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1、人 防 结 构,一、概 述,1、人防荷载的特点,1.1 人防荷载的来源：来源于核爆炸冲击波 1.2 人防荷载的作用时间：很短，1秒钟左右 1.3 人防荷载的作用次数：一次（整个结构寿命期内一次） 1.4 人防荷载的性质：突加快卸的瞬时动力荷载 1.5 人防荷载的分布：同时、均匀、满布 1.6 人防荷载的分项系数：分项系数=1，原因是：偶然性荷载 不乘分项系数；人防结构可靠度要求比工民建结构低。,2、人防结构的特点,2.1 人防结构的受力特性：承受突加的动荷载，是一种特殊的 动力结构 2.2 结构构件可以进入弹塑性阶段工作 2.3 结构的重要性系数=1 （已体现在抗力等级上） 2.4 结构材料强

2、度提高 对HPB235级钢筋（原级钢）：1.5 对HRB335级钢筋（原级钢）：1.35 对小于C60的混凝土： 1.5 对砌体： 1.5 对材料强度提高原因的解释.,3、人防结构设计的特点,3.1 可用“等效静载法”、可拆开为单个构件进行计算（规 范用三 个系数过渡到等效静载） 3.2 各部位抗力（强度）相协调 3.3 可考虑塑性内力重分布 3.4 充分保证结构的延性，“强柱弱梁（板）”、“强剪弱弯”,二、人防荷载的确定及选用,1、人防荷载的种类,1.1 空气冲击波超压：空气冲击波传播过程中产生的高出正 常大气压的那部分 压力。入射压力与反射压力的概念。 1.2 承受空气冲击波超压的构件：直

3、接暴露在空气中的结构 构件： 出入口：人防门门扇； 人防门门框墙； 口部的临空墙； 楼梯间墙体； 筒体的墙体。,竖井： 井壁内侧。 内墙： 人防区与非人防区之间的防护密闭墙 外墙： 符合外露条件的外墙顶部 顶板： 无复土直接暴露在空气中的顶板 除顶板外，以上垂直构件均承受的为空气冲击波的反射压力， 因此数 值高出2倍以上。,1.3空气冲击波的荷载图形,图中的Pm按前述的规定，6级：50KN/，5级：100KN/。,1.4 土中的压缩波 空气冲击波沿地面的传布，压缩土壤，使土壤的质点产 生压缩，有一定速度，上层土壤受压后，继续压缩下一 层土壤，这种压缩状态由上而下传播的过程叫做压缩波。 1.5

4、承受土壤压缩波压力的构件 有复土的外墙（挡土墙）， 有复土的顶板。,1.6 土壤压缩波的荷载图形,图中的Ph根据Pm以及土壤深度及参数计算。,2、从地面超压向等效静载的过渡,等效：动荷载构件在主振型下的最大位移Wmax与相同形 式相同构件静载下的位移W静等效。 2. 1 对直接承受空气冲击波的构件（临空墙、门框墙等）： 由2个系数转变为等效静载, 对反射系数K反，规范中没有给出符号而直接给出数值 （表4.3.9及表4.3.10） 对结构的动力系数Kd，查表4.4.4 2.2 对承受土中压缩波的构件（复土的顶板，外墙等） 由3个系数转变为等效静载, 衰减系数：规范中没有设代换，即1-hv1t2(

5、1-)， （4.2.3-1）的中括号项 当复土厚度1.5m时，取1 当复土超过1.5m时，要计算，1 综合反射系数：规范中为K（K=11.45）,对反射系数及不利埋深的解释。, 动力系数：由于土中压缩波对应的荷载图形是有升压时间 的图形，说明其动力效应降低，Kd=1.051.96 之间，最高值与最低值比直接承受空气冲击波 的构件低。,3、常用结构的等效静载,为方便使用，规范给出了常用结构的等效静载值供选用。 对有关问题说明如下： 3.1 人防顶板的等效静载 计入上部建筑物影响的问题： 注意上部建筑物底层的条件是否符合规范的条件 ,对上部建筑影响的解释。 上部影响： A、有升压时间：改变了波形；

6、 B、对5级：压力衰减5%。, 首层架空层条件下人防顶板荷载： 按不考虑上部建筑物的影响计，按相应条件查表，也可按公式计算确定。 伸到绿地下的人防顶板荷载：原则上应按公式计算确定，也可按相应条件查表。 首层外墙为装饰性或玻璃围护结构时，也按不考虑上部建筑 物影响计 人防顶板上方有管道层、夹层及普通地下室时的顶板荷载： 规范没有明确，一般参照考虑上部建筑物影响计，即6级55KN/，5级100 KN/ 多层人防时中间板上的荷载（新增条文）： 6级取50KN/，5级取100KN/,3.2 人防侧墙的等效静载： 外墙（挡土墙） 在查取表4.5.3-1时，注意以下问题： A.顶板计入上部建筑物影响时，外

7、墙荷载要加大； B. 该表按单层地下室计算的，即墙高5m，当人防处 于地下二层或更下层时，应进行计算（或偏下限取）。 口部临空墙：按表4.5.7查取 人防区与非人防区（车库）之间的临空墙：按表4.5.8-2 查取，与口部临空墙略低（考虑了扩散作用）, 门框墙：按表4.5.6-1查取 注意一：门框墙比同一面临空墙的荷载取高，原因是： 临空墙=2，门框墙=1； 注意二：门框墙的范围：一般限于人防门所在的一个跨 间或暗柱暗梁范围内。 人防单元间的隔墙：按表4.5.8-1，4.5.8-2查取 平时设备房间与人防区之间的隔墙：当前可以参照第 条取，但可以作为建议向规范编写组提出。,3.3 底板上的人防底

8、板的等效静载： 无桩基底板，按表4.5.5查取 带桩基底板（新增条文）： 带桩基底板的等效静载（KN/）, 当下层有普通地下室时的底板等效静载： 对规范第4.5.15条推荐的做法的解释。另一种做法仍沿 用过去的方法，底板等效静载可参照顶板取值并考虑一 定折减，两种方法应进行比较后确定。 对规范方法与过去方法的解释。 3.4 室外出入口通道上的等效静载（新增条文）： 只考虑外压，即通道结构外侧的荷载，不考虑内压。来自外压的等效静载按4.5.11条执行。 3.5 室外楼梯式出入口荷载（新增条文）： 单层： 梯段板与平台板的荷载按表4.5.13查取；出入口的临 空墙、门框上的荷载按表4.5.6-1、

9、表4.5.7查取。, 多层： 梯段板、平台板的荷载同上。但门框墙、临空墙取上述 相应数值0.9。 3.6 作为主要出入口的室内出入口（仅用于6级，新增条文）： 该处的荷载与结构比较复杂； 要加强至二层的楼面，形成内嵌的防倒塌棚架； 各部位荷载按第4.5.18确定。 荷载点包括： 首层楼梯间的墙体上； 或首层楼梯间的框架柱梁上； 首层至二层楼面的梯段板、平台板上；, 地下室至首层的梯段板、平台板上； 首层出口门洞上方的挑檐上。 3.7 各部位封堵构件上的等效静载（新增条文）： 各部位封堵构件上的荷载种类较多，设计中一般直接选用 通用的封堵构件，不再单独设计。 3.8 室外主要出入口上开敞式防塌棚

10、架的等效静载：按表4.5.10 查取。下一步要出通用图，直接选用，不再单独设计。但 现在起要在出入口封口圈梁上预埋件。,4、荷载组合问题,荷载组合按表4.3.14执行。 4.1 对顶板： 人防等效静载、自重、复土重等； 不需要迭加消防车的荷载。 4.2 对外墙： 水平荷载：人防等效静载、水压力、土压力； 垂直荷载：按传力路线传来的上部建筑自重（5级、砌体外墙时为一半）、顶板传来的等效静载、外墙自重 等。 注：上部传来的为自重，不计入上部的活荷载。,4.3 底板： 新规范主要明确了人防荷载与水压力的组合问题（新增 条文）： 无桩基的底板： 地基反力中没有计入水浮力时：不与水压力组合； 地基反力中

11、计入水浮力时：应与水压力组合。 带桩基的底板：与水压力组合。,三、人防结构设计,1、常用结构构件厚度的确定,确定结构厚度的三个因素： 最小厚度要求（构造及安装要求）； 防早期核辐射的厚度要求（非力学因素）； 结构承载力的厚度要求（力学因素）。,1.1 有关构造要求的厚度： 人防钢筋混凝土构件最小厚度=200mm 单扇防护密闭门门框墙厚度=300mm 双扇防护密闭门门框墙厚度=300mm-500mm 防护单元隔墙上的连通口（同一墙体两边开门）厚 度=500mm 风井在两边安门的井壁厚度=400-500mm,1.2 防早期核辐射的厚度要求： 防早期核辐射的钢筋混凝土顶板厚度（mm）,注：a. 当顶

12、板上有复土时，可以折算成混凝土厚度（1.4）； b. 顶板上方的找平层及刚性面层可以计入厚度； c. 顶板上方有夹层或普通地下室时，夹层及普通地 下室的顶板厚度可以计入。,防早期核辐射对出入口临空墙的厚度要求（mm）,注：如不满足时，可以在墙的反面砌240mm或370mm砖墙（平时砌好）。,1.3 按受力要求的参考尺寸： 顶板：对6级：一般取200 250mm； 对5级：一般取300 350mm； 如果5级处于负二、负三层时，也可以取250mm，由 计算确定。 顶板梁：按梁的截面要求定，跨度及荷载较大时， 高宽比可以放宽，即方梁甚至扁梁。 外墙：通常300mm，由计算确定； 防护单元隔墙：20

13、0mm(五级取250mm)； 密闭隔墙：200mm；, 临空墙：250300mm(五级为300mm)六级为(250mm)； 底板：在广州地区，由于地下水位较高，底板一般较厚， 大多数情况下不由人防控制。 结构厚度应首先满足防早期核辐射要求，然后满足受力要求。,2、结构内力计算及截面设计,2.1计算工具 利用高层结构计算软件： 不能定义人防参数，因此应作近似处理 利用“理正”人防结构计算软件： 仅适用于规则的、典型化的板块 对由人防控制的构件（顶板、顶板梁等等），可拆 开为单个构件手工计算或复核。 2.2 内力计算与截面设计中应注意的有关问题 人防板或无梁楼盖的计算弯矩可以折减，按规范 4.6.

14、6条；, 人防梁板可以考虑内力重分布（即进行弯矩调幅），建 议在25%以内； 人防无梁楼盖的正负弯矩调幅按附录C； 进行抗剪计算及受压验算时，混凝土的材料强度提高系 数要降低，即1.50.8=1.2。 为保证受弯构件不出现脆性破坏，必须满足规范的构造 要求，即： 对板：受压区应配钢筋，配筋率为0.25%； 对梁：受压区与受拉区的配筋率应满足4.6.5条； 拉结筋必须要设，包括顶板、墙体，在广州地区也包括 底板。,四、关于结构的功能转换,1、对外的孔口不允许封堵,包括：平时汽车及摩托车坡道式出入口； 平时的汽车升降式出入口； 平时非机动车出入口； 平时的永久性设备出入口； 平时风井的取风口； 平

15、时的电梯间出入口； 平时的楼梯间出入口； 平时通往设备房的门； 通向非人防区的汽车道。 以上平时使用战时不使用的孔口，用人防门代替封堵。,2、内部行车道通过防护单元之间隔墙处可以封堵，直 接选用封堵构件,3、平战结合水池开向水泵房的人孔（气孔）可以封堵,4、当跨度12米时，允许临战加柱，但要求：, 平时作好柱上、下端的预埋件； 后加柱的梁应满足两种状态的受力及配筋要求； 每个房间（区格）不得超过4根； 一般只加主梁。,五、结构设计中的有关问题,1、 顶板外露问题,埋深要求是人防结构的基本要求，必须严格掌握顶板外露 的条件：上部为砌体结构。,2、外墙局部外露问题,外墙局部长度上的局部高度外露：平时加挡土墙，档土墙顶 面厚度1000mm。,3、关于桩基的设计,桩基设计的两个内容： 桩本身的强度验算； 桩的承载力计算。,新规范明确了： 对第项即桩基本身的强度计算中要考虑传到桩上的人防等效静载，但桩的混凝土及钢筋的 强度要提高。 桩的承载力仍不考虑人防荷载。,4、战时主要出入口的加强,主要出入口一个单元就一个； 主要出入口就是带简易洗消间或淋浴洗消的口； 踏步板、平台板厚度一般取200mm；配筋：双面对称，并加 拉结筋。,5、6级室内出入口代替室外口的加强,梯段板、平台板同上，但一直加强到二层楼面； 防倒塌挑檐平时做好。,6、开向架空层