地下人防工程設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題

1、地下人防工程設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題 1.0        1.0        1.05        2        1.0        1.0        1.10        3        0.9        1.0 

2、;       1.05        4        0.9        1.0        1.10        5        0.9        1.2        1.10       

3、 6        0.9        1.4        抗浮力安全系數(shù)應(yīng)大于1.051.1“水位不急劇變化的水壓力按永久荷載考慮；水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮” 。在抗浮驗(yàn)算時(shí)，有利恒載分項(xiàng)系數(shù)最高取0.9，水浮力分項(xiàng)系數(shù)最低取1.2，這也是我們?cè)趫D審工作中一貫堅(jiān)持的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于地下室抗浮問(wèn)題(2007-07-02 17:23:38)  分類(lèi)：第三部分：網(wǎng)上問(wèn)答 近來(lái)有不少讀者來(lái)信詢(xún)問(wèn)關(guān)于地下室抗浮的問(wèn)題，現(xiàn)答復(fù)如下：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)用圖解手

4、冊(cè)第443頁(yè)關(guān)于抗浮設(shè)計(jì)的原則，是按原“荷載規(guī)范”（50009-2001）編寫(xiě)的，2006版“荷載規(guī)范”對(duì)抗浮設(shè)計(jì)進(jìn)行了修改，因此相關(guān)內(nèi)容可作為參考。現(xiàn)補(bǔ)充如下：   關(guān)于地下室的抗浮驗(yàn)算問(wèn)題關(guān)于地下室的抗浮驗(yàn)算，國(guó)家規(guī)范和各地方規(guī)范及相關(guān)專(zhuān)門(mén)規(guī)范提出了不同的要求，應(yīng)根據(jù)工程所在地和工程的具體情況執(zhí)行相應(yīng)的規(guī)定。當(dāng)工程所在地?zé)o具體規(guī)定時(shí)，可參考執(zhí)行下列相關(guān)規(guī)定：1）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001的規(guī)定：2006年版“荷載規(guī)范”“對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗(yàn)算，荷載的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)按有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定采用”。在傾覆、滑移或漂浮等有關(guān)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算中，永久荷載

5、一般對(duì)結(jié)構(gòu)有利，荷載分項(xiàng)系數(shù)一般應(yīng)取小于1。目前在其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍沿用單一的安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，當(dāng)其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂移的驗(yàn)算有具體規(guī)定時(shí)，應(yīng)執(zhí)行規(guī)范的規(guī)定，當(dāng)沒(méi)有具體規(guī)定時(shí)，對(duì)永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)按工程經(jīng)驗(yàn)確定。2）廣東省標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：W/F1.05         式中 W地下室自重及其上作用的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的總和；     F地下水浮力。【注意】：此處F應(yīng)為地下水浮力的標(biāo)準(zhǔn)值。3）北京技術(shù)細(xì)則的規(guī)定建筑物重量（不包括活載）/水浮力1.0&#

6、160;         建筑物重量及水浮力的分項(xiàng)系數(shù)取1.0。4）水池設(shè)計(jì)規(guī)程的規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范有關(guān)問(wèn)題的探討中南建筑設(shè)計(jì)院鄭小慶內(nèi)容摘要：本文探討的是建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中有關(guān)荷載效應(yīng)控制的組合、地下室抗浮、地下室外墻和底板的荷載組合以及消防車(chē)等效均布荷載的確定等內(nèi)容。一、 荷載效應(yīng)控制的組合：在建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（以下簡(jiǎn)稱(chēng)荷載規(guī)范）GB50007-2002中，增加了“由永久荷載效應(yīng)控制的設(shè)計(jì)組合值”，其目的是使結(jié)構(gòu)可靠度達(dá)到目標(biāo)值。對(duì)于結(jié)構(gòu)整體由電腦軟件計(jì)算而言，是由可變荷載效應(yīng)控制的組合確定荷載效應(yīng)

7、組合的設(shè)計(jì)值還是由永久荷載效應(yīng)控制的組合確定荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值作為設(shè)計(jì)荷載，該項(xiàng)選擇易如反掌。然而，對(duì)于一些需要人工計(jì)算的構(gòu)件，如樓梯、懸挑板、簡(jiǎn)支樓板等，就要計(jì)算兩種組合值來(lái)比較大小，取其大者作為設(shè)計(jì)值。在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，如果構(gòu)件的計(jì)算中只有一個(gè)活荷載，就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方法判定由何種荷載效應(yīng)的組合值作為設(shè)計(jì)值。由于只有一個(gè)活荷載，所以，荷載規(guī)范的公式（3.2.3-1）可以寫(xiě)成：S=G SGK +Q1 SQ1K . (1)上式是由可變荷載效應(yīng)控制的組合，其中：G = 1.2， Q1 =1.4 。SGK - 按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值GK 計(jì)算的荷載效應(yīng)值。SQ1K - 按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q1K 計(jì)算的荷載效

8、應(yīng)值。同時(shí)，由永久荷載效應(yīng)控制的組合值的表達(dá)式（3.2.3-2）可以寫(xiě)為：S=G SGK +Q1 C1 SQ1K (2)其中：G = 1.35， Q1 =1.4 ，C1 =0.7 。為尋求（1）和（2）式的關(guān)系，可設(shè)（1）（2），各系數(shù)代入后，得到：1.2 SGK +1.4 SQ1K 1.35 SGK +0.98 SQ1K . (3)化簡(jiǎn)，得： SQ1K / SGK 0.36 (4)式（4）的意義在于只要可變荷載效應(yīng)值與永久荷載效應(yīng)值的比值大于0.36，設(shè)計(jì)值就是由可變荷載效應(yīng)控制的組合值。反之亦然。為了方便記憶，0.36可以近似取為1/3，誤差小于設(shè)計(jì)值的1%。因此，只要可變荷載效應(yīng)值與永久

9、荷載效應(yīng)值的比值大于1/3，設(shè)計(jì)值就是由可變荷載效應(yīng)控制的組合值。以下是兩個(gè)例外：1 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于4KN/m2的工業(yè)廠房樓面結(jié)構(gòu)此時(shí)（2）式的 Q1 =1.3 ，重復(fù)以上步驟，可得：SQ1K / SGK 0.3 (5) 公式（5）的意義由讀者自行體會(huì)。由于活荷載比較大，一般情況下，設(shè)計(jì)值就是由可變荷載效應(yīng)控制的組合值。 2 荷載規(guī)范中表4.1.1中的第6、7項(xiàng)該兩項(xiàng)為書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)、貯藏室、密集柜書(shū)庫(kù)、通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房等場(chǎng)所，其共同的特點(diǎn)是活荷載較大，所以，設(shè)計(jì)值也基本是由可變荷載效應(yīng)控制的組合值。二、 地下室抗浮驗(yàn)算：由于曾經(jīng)發(fā)生多起建筑地下室上浮事故，現(xiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，地下室的抗浮驗(yàn)算也

10、顯得十分重要。但在荷載規(guī)范中，除了在第3.2.5條說(shuō)明結(jié)構(gòu)抗浮驗(yàn)算時(shí)永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)為0.9外，沒(méi)有進(jìn)一步明確應(yīng)該按哪一個(gè)公式計(jì)算。顯然，結(jié)構(gòu)的抗浮計(jì)算的組合值不管是取可變荷載效應(yīng)控制的組合還是取永久荷載效應(yīng)控制的組合都顯得不恰當(dāng)。關(guān)鍵在于水浮力的分項(xiàng)系數(shù)如何取值？水浮力應(yīng)算為永久荷載還是可變荷載？有人設(shè)計(jì)時(shí)將水浮力的分項(xiàng)系數(shù)取為1.2，也有的取為1.4。在給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50069-2002中的第5.2.3條明確說(shuō)明，抗浮的設(shè)計(jì)穩(wěn)定性系數(shù)KS=1.05，抗浮驗(yàn)算時(shí)，抵抗力應(yīng)只計(jì)入永久荷載作用，可變荷載和側(cè)壁上的摩擦力不應(yīng)計(jì)入，抵抗力采用標(biāo)準(zhǔn)值。在給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)

11、范GB50332-2002的第4.2.10條也說(shuō)明：對(duì)埋設(shè)在地表水或地下水以下的管道，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件計(jì)算管道結(jié)構(gòu)的抗浮穩(wěn)定。計(jì)算時(shí)各項(xiàng)作用均應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值，并應(yīng)滿(mǎn)足抗浮穩(wěn)定性抗力系數(shù)不低于1.10。借鑒市政結(jié)構(gòu)規(guī)范的條款，筆者認(rèn)為在抵抗上浮的結(jié)構(gòu)永久荷載乘以0.9的前提下，地下水的浮力只需取標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)前者大于后者時(shí)，結(jié)構(gòu)的抗浮驗(yàn)算就是安全的。用公式表示，則為：G SGK SWK . (6)其中：G = 0.9SGK - 按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值GK 計(jì)算的荷載效應(yīng)值。SWK - 地下水對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生浮力的標(biāo)準(zhǔn)值。結(jié)構(gòu)的抗浮并不需要很大的安全度，（6）式與市政結(jié)構(gòu)規(guī)范有關(guān)抗浮的安全度相當(dāng)。地下水對(duì)建筑產(chǎn)生的浮力

12、不會(huì)大于相同排水體量的物體浸入純凈水液所產(chǎn)生的浮力。三、 筏板下的向上反力組合系數(shù)對(duì)于采用筏板基礎(chǔ)的建筑，其筏板下的反力比較單一，無(wú)論是全部由地基土承擔(dān)還是部分由地下水的浮力承擔(dān)，其反力總值是不變的。對(duì)于風(fēng)荷載較小同時(shí)抗震設(shè)防烈度在6度及6度以下地區(qū)（比如武漢市），基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的荷載基本組合設(shè)計(jì)值一般取荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值乘以1.35，即為建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002的公式（3.0.5-4）。在水平力比較小的情況下，作用于基礎(chǔ)的豎向力主要由結(jié)構(gòu)的永久荷載產(chǎn)生。所以，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用由永久荷載效應(yīng)控制的基本組合。對(duì)于采用樁基礎(chǔ)（CFG樁除外）同時(shí)帶地下室的建筑，筏板下的向上反力主要由地下水

13、的浮力產(chǎn)生。此時(shí)地下水位的取值可為50年內(nèi)最高的地下水位，而不是取為室外地面標(biāo)高。在底板產(chǎn)生設(shè)計(jì)反力的地下水位與地下室整體抗浮的地下水位取值是可以不同的。因?yàn)殡m然發(fā)生過(guò)地下室整體浮起的事故，卻鮮見(jiàn)地下室底板受到地下水的上頂作用而發(fā)生破壞的現(xiàn)象。地下室底板設(shè)計(jì)時(shí)，地下水荷載的分項(xiàng)系數(shù)可取1.35，底板自重的分項(xiàng)系數(shù)取1.0。四、 地下室外墻計(jì)算的荷載組合：地下室外墻的平時(shí)荷載大致可分為三類(lèi)，一是土的側(cè)壓力；二是地下水的側(cè)壓力；三是地面堆載或汽車(chē)荷載產(chǎn)生的側(cè)壓力。該狀況可以采用荷載規(guī)范公式（3.2.3-2）。荷載規(guī)范的第3.1.1條已經(jīng)說(shuō)明土壓力為永久荷載，所以，地下室外墻計(jì)算時(shí)土的側(cè)壓力分項(xiàng)系數(shù)

14、應(yīng)為1.35；一般說(shuō)來(lái)，地下水位的變化不是很快，在此處可視為永久荷載，地下水側(cè)壓力的荷載效應(yīng)組合時(shí)分項(xiàng)系數(shù)可為1.35；地面堆載或汽車(chē)荷載產(chǎn)生側(cè)壓力的組合分項(xiàng)系數(shù)可取0.98或1.0。關(guān)于地下室外墻計(jì)算的荷載組合存在一定的爭(zhēng)議，筆者認(rèn)為：既然是由永久荷載控制效應(yīng)的組合，就應(yīng)該按照荷載規(guī)范公式（3.2.3-2）計(jì)算。五、 消防車(chē)等效均布荷載：關(guān)于消防車(chē)的等效均布荷載，荷載規(guī)范中的表4.1.1寫(xiě)明：對(duì)于板跨不小于2米的單向板樓蓋，取35.0 kN/m2；對(duì)于雙向板樓蓋和無(wú)梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于6m×6m）,取20.0 kN/m2。按照上述要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)板當(dāng)然是安全的。 但是，考察消防

15、車(chē)實(shí)際可能產(chǎn)生的荷載，感覺(jué)這個(gè)結(jié)果過(guò)于籠統(tǒng)，而且比較保守。消防車(chē)等效均布荷載取值的困難在于其荷載作用的不確定性，即多臺(tái)消防車(chē)排列的不確定性。理論上說(shuō)，應(yīng)該考慮到一切可能的不利荷載組合，但是，從實(shí)際消防現(xiàn)場(chǎng)看，消防車(chē)基本上是呈“一”字形縱向排列，側(cè)面對(duì)著火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，很難看到消防車(chē)橫向排列。一般居住小區(qū)的道路也比較狹窄，兩輛消防車(chē)的橫向排列幾乎不可能，況且消防車(chē)的側(cè)面需要一定的操作空間。因此，地下室頂板消防車(chē)道的荷載，可以根據(jù)總圖平面上道路的布置來(lái)考慮。一般情況下可以考慮為沿道路縱向排列。為了不致使荷載取值偏小，現(xiàn)考慮一臺(tái)質(zhì)量為30噸的消防車(chē)后輪的荷載作用，荷載作用區(qū)域取在使板在簡(jiǎn)支情況下跨中彎矩取

16、得最大值的狀態(tài)。30噸的消防車(chē)的平面尺寸見(jiàn)圖一。后輪可以認(rèn)為是四個(gè)荷載作用點(diǎn)，每一點(diǎn)的作用力為60kN，著地寬度及長(zhǎng)度為0.6m×0.2m。圖一 300KN汽車(chē)車(chē)輪的平面尺寸(單位：m)以下先考慮單向板的荷載狀況。1、單向板本節(jié)是在滿(mǎn)足下列條件時(shí)進(jìn)行的計(jì)算，即板上覆土厚度：0；板面墊層厚度：s=50mm；混凝土頂板厚度：h=200mm。按荷載規(guī)范附錄B樓面等效均布活荷載的確定方法計(jì)算。計(jì)算分為車(chē)行方向垂直于板跨方向（圖二）和車(chē)行方向平行于板跨方向（圖三）兩種情況。計(jì)算方法同荷載規(guī)范的附錄B， 計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表一。圖二(單位：m)圖三(單位：m)表一： 一臺(tái)30噸消防車(chē)后輪產(chǎn)生的等效均布

17、荷載（kN/m2）L(m)22.533.544.555.56圖二方式35.026.320.015.714.012.711.3810.219.18圖三方式35.022.718.5916.614.6612.911.410.179.05表中，L=2m時(shí)取的規(guī)范值。從表一看出，等效均布荷載隨板跨度的增加而減小。兩種車(chē)行方向的等效均布荷載基本相同，為便于設(shè)計(jì)，本文將上述兩種情況產(chǎn)生的荷載統(tǒng)一取值，如表二所示，供設(shè)計(jì)參考。表二： 一列消防車(chē)產(chǎn)生的最大等效均布荷載（kN/m2）L(m)2 2.533.544.555.5 6等效荷載 35.027.020.017.015.013.

18、011.510.510.0當(dāng)L6m時(shí)，等效均布荷載均取為10.0 kN/m2，因?yàn)榭缍仍酱螅＼?chē)空間越大，車(chē)輪荷載排列組合的可能性越大，所以等效均布荷載不宜再折減。2、雙向板計(jì)算消防車(chē)產(chǎn)生的等效均布荷載似乎不應(yīng)有單向板與雙向板的區(qū)別，就像一般樓板設(shè)計(jì)，樓面活荷載的取值應(yīng)沒(méi)有單向板與雙向板之分。按荷載規(guī)范的計(jì)算方法，雙向板的等效均布荷載取值小于單向板，而且計(jì)算比較復(fù)雜。作為板的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，表二的取值既安全又方便。所以，筆者認(rèn)為：雙向板等效均布荷載的取值仍可以參照本文表二。3、頂板梁汽車(chē)荷載作用于梁上的分布情況比作用于板上要簡(jiǎn)單。僅將汽車(chē)后輪荷載作為集中力直接作用于梁上。本節(jié)探討的是設(shè)計(jì)時(shí)按表二取值

19、是否可以直接計(jì)算梁的配筋。如果板的荷載按單向板的傳力方向傳給梁，按本文表二的荷載值可知梁允許承受的使用線(xiàn)荷載約為60 kN/m。若按雙向板的最不利導(dǎo)荷方式傳給梁即荷載峰值出現(xiàn)在跨中的三角形荷載施加在梁上，這時(shí)的等效均布荷載約為荷載峰值的2/3，即40 kN/m。（一）質(zhì)量為20噸消防車(chē)的計(jì)算一臺(tái)質(zhì)量為20噸的消防車(chē)，單排后輪，每個(gè)后輪的最大壓力為65kN， 最不利的荷載作用一般為兩個(gè)后輪同時(shí)壓在梁上，按每個(gè)后輪的有效擴(kuò)散線(xiàn)荷載長(zhǎng)度為1.8米計(jì)算，則局部等效線(xiàn)荷載約為65/1.8=36.1 kN/m，該值小于上一段落所計(jì)算的40 kN/m，所以，對(duì)于質(zhì)量為20噸的消防車(chē)，按本文表二的荷載值進(jìn)行梁的配筋設(shè)計(jì)是偏于安全的。至于前輪荷載對(duì)計(jì)算梁的影響可以不考慮。理由如下： 如果板跨小于4米，前輪的作用點(diǎn)已不再本跨，因?yàn)榍拜営旰筝喌妮S距為4米。 如果板跨大于4米，且板為單向板受力，則前輪對(duì)計(jì)算梁的影響較小，單向板的跨度一般小于7米，經(jīng)計(jì)算，實(shí)際荷載仍小于60 kN/m。 如果板跨大于4米，且板為雙向受力，則前輪對(duì)計(jì)算梁的影響還是較小。除非板跨度比較大，頂板中雙向板的跨度一般小于9×9米，此時(shí)前輪的作用點(diǎn)基本上在板的中間，計(jì)算梁的受力荷載小于40 kN/m。當(dāng)計(jì)算梁的兩邊均為雙向板，且承受峰值出