人防設計要點之結構篇廣東中人內(nèi)部培訓資料

人防地下室室結構設計計若干問題題探討目錄錄概述一人防荷載二結構類型與內(nèi)力三其它結構措施四常見錯誤五

六一、概述防護的理解誤解戰(zhàn)時進入人防地下室是安全的；根本防不住導彈，做人防地下室沒有用標準城市居民不是精確打擊的重點；平戰(zhàn)合用的原則受國家經(jīng)濟實力的制約；標準人防工程結構要達到的是在一定的假設條件下保證最大程度的生存概率的相對安全。安全適用合理經(jīng)濟核沖擊波----假設常規(guī)武器---非直接命中中抗打擊能力力----一次武器及次生災害主體口部出入口通風口化學武器圍護結構密閉，有一定室內(nèi)空間密閉門防毒通道洗消間密閉閥門濾毒器生物武器核武器放射性沾染早期核輻射有一定結構厚度頂板上方覆土通道拐彎通道長度密閉閥門熱輻射城市火災沖擊波空氣沖擊波結構抗力防護密閉門防爆波活門擴散室土中壓縮波房屋倒塌出入口數(shù)量防倒塌棚架防塌風口防堵篦子常規(guī)武器防護單元抗爆單元人防地下室防護人防地下室結構設計主要內(nèi)容主體結構孔口防護頂板外墻底板人防隔墻柱、基礎等出入口消波系統(tǒng)防密門選用口門臨空墻口門門框墻口門出入口通道門風井門防爆波活門選用擴散室人防地下室結構設計的特點1結構設計的可靠性降低由于核爆動荷載是偶然性荷載，鋼筋混凝土構件又允許開裂，因此比之靜荷載作用下構件的安全度可適當降低。2考慮結構的動力響應在動荷載作用下，結構產(chǎn)生動力響應3構件可考慮進入塑性工作狀態(tài)允許有殘余塑性變形存在，可考慮塑性內(nèi)力重分布4

材料設計強度可以提高實驗表明，在快速加載的情況下，這時材料力學性能發(fā)生比較明顯的變化，

主要表現(xiàn)為強度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結構工作起到有利作用，

例如鋼材強度可提高1.15～1.5倍，對砼強度可提高1.5倍，這是在設計中考慮材料強度綜合

調(diào)整系數(shù)來完成的5只做結構承載力驗算對結構變形、裂縫展開以及地基承載力和地基變形可不進行驗算指標平時結構人防結構延性破壞可靠度β3.21.55失效概率pf0.069%6.1%脆性破壞可靠度β3.72.4失效概率pf0.011%0.8%二、人防荷荷載核武器效應核武器空中爆炸距地面一定定高度之上上（小于30千米）的核核爆炸。爆爆炸瞬間先先出現(xiàn)強烈烈明亮的閃閃光，后形形成不斷增增大和發(fā)光光的火球。。沖擊波經(jīng)經(jīng)過地面反反射回到火火球后使火火球變形，，呈上圓下扁的的“饅頭”狀，最后，從從地面升起的的塵柱和煙云云共同形成高高大的蘑菇云云。在沖擊波波所到之處還還可聽到多聲聲巨響。火球球的最大直徑徑和發(fā)光時間間、蘑菇云穩(wěn)定時的高度度主要決定于于爆炸的TNT當量。對于2萬噸TNT當量的核爆炸炸，火球最大直徑徑約為440米，發(fā)光時間間約為2.4秒，穩(wěn)定蘑菇菇云的高度約約為11千米。不同當量核彈彈對不同狀態(tài)態(tài)人員的殺傷傷半徑數(shù)據(jù)如如下(單位：公里)：廣島：1.2~1.5d萬噸空氣沖擊波與土中壓縮波人防地下室結結構設計主要要考慮抵抗空空氣沖擊波。。當核武器在在空中爆炸時時，當沖擊波傳播到地表表時，形成反反射沖擊波，，因反射波是是在被入射波波壓密和加熱熱過的空氣中中傳播，且壓力又高，所所以反射波的的傳播速度要要比入射波快快，當反射波波波陣面終于于趕上入射波波波陣面后，則匯合成為為一單一的沖沖擊波，即合合成波，合成成波波陣面靠靠近地面部分分是垂直于地地面的，即合成波是水平平方向傳播的的，對抗力等等級較低的防防空地下室來來說，所受的的沖擊波即為為這種合成波(即地面沖擊波波)。防空地下室室的頂板一般般就直接承受受地面沖擊波波的超壓和負負壓作用，而而對于側壁和底板板，因空氣沖沖作用于地表表，壓迫土體體并使其產(chǎn)生生運動，上層層土體受壓后后連續(xù)向下傳傳遞壓力，這這種土體的壓壓縮狀態(tài)由上上向下逐層傳傳播過程稱為為土中壓縮波波的傳播，當當遇到側壁或或底板的阻擋擋后，則會產(chǎn)產(chǎn)生超壓、動動壓和負壓作作用，這就是是側壁和底板板需考慮的問問題。常規(guī)武器效應人防工程抵御御的常規(guī)武器器主要指航空空炸彈（簡稱稱炸彈或航彈彈）。根據(jù)破破壞作用的不不同，炸彈可可分為普通爆爆破彈、混凝凝土爆破彈、、穿甲彈和半半穿甲彈。炸彈的大小一一般按“口徑徑”分級，所所謂口徑是指指炸彈的名義義重量，如250公斤炸彈、500磅炸彈等。常規(guī)武器破壞壞作用?整體破壞壞作用?局部破壞作用用一般防空地下下室不考慮抗抗炸彈直接命命中。防護級別武器類型主體防護口部防護常5級1000磅低阻爆破彈距外墻外側水平距離10米處地面爆炸口部外10米處爆炸常6級1000磅低阻爆破彈人防地下室荷載的特點荷載特點屬偶然荷載能量大、作用時間短且不斷衰減沖擊波遇孔即入、遇障反射、進大散弱外圍結構承受的荷載分空氣沖擊波和土中壓縮波只考慮核武器或常規(guī)武器的一次的最不利情況，不需疊加等效靜載的計算常規(guī)武器爆炸炸動荷載和核核武器爆炸動動荷載作用下下,人防地下室結結構動力分析析可采用等效效靜荷載法,在等效靜荷載載和靜荷載確確定后按靜力力計算方法進進行結構內(nèi)力力分析。(1)核爆爆炸炸等等效效靜靜荷荷載載qe:ΔPm→ΔPms→Ph→Pc→→qe;ΔPms—空氣沖擊擊波最大大超壓值值;ΔPms—空氣沖擊擊波超壓壓計算值值;Ph—核武器爆爆炸土中中h深處壓縮縮波的最最大壓力力;Ρc—動荷載q。(2)室常規(guī)武武器爆炸炸等效靜靜荷載qce:ΔPcm→Pch→pc→→qceΔPcm—常規(guī)武器器地面爆爆炸空氣氣沖擊波波最大超超壓;Pch—空氣沖擊擊波感生生的土中中壓縮波波的最大大壓力;pc—常規(guī)武器器地面爆爆炸作用用在土中中結構上上的動荷荷載人防地下室等效靜載的取值查規(guī)范表表《人民防空空地下室室設計規(guī)規(guī)范》在第4.7節(jié)和4.8節(jié)以表格格形式分分別給出出了各類類人防構構件常規(guī)規(guī)武器爆爆炸均布布等效靜靜荷載值值和核爆爆炸均布布等效靜靜荷載值值，極大大的方便便了一般般的設計計人員。。由于表表內(nèi)所列列荷載值值都是在在假定條條件下根根據(jù)規(guī)范范公式計計算得到到的,因此若實實際工程程不滿足足查表條條件,就需按公公式計算算。結構設計師的任務務之一是是正確的的選用表表格給出出的人防防等效靜靜載等級部位條件等效靜載人防地下室等效靜載的取值設計人員員有時可可能習慣慣認為人人防是由由核爆動動起控制制，但以以下3種情況由由常規(guī)爆爆動荷載載起控制制，設計計時應著著重注意意。核武器與與常規(guī)武武器01常規(guī)武器起控制作用頂板底面面高出室室外地面面的常5、常6級防空地地下室，，其外墻墻在彈塑塑性工作作階段設設計時，，其等效效靜載標標準值qce2較核爆動動大。出入口臨臨空墻的的等效靜靜載標準準值在室室外直通通式及室室外單向向式，且且其L（L為室外出出入口至至防密門門的距離離）≤5m時，常規(guī)規(guī)武器等等效靜載載標準值值較核武武器等效效靜載標標準值大大。當抗力級級別為核核六、常常五（如如一等人人員掩蔽蔽所）時時，部分分部位的的（覆土土小于1米的頂板板和覆土土小于1.5的外墻））常規(guī)武器器等效靜靜載標準準值較核核武器等等效靜載載標準值值大人防地下室等效靜載取值表注：表表格括號號內(nèi)數(shù)值值為考慮慮上部建建筑影響響的……考慮上部部建筑的的影響02適用條件件上部建筑筑不少于于兩層或或單層的的頂板為為鋼筋混混凝土底層外墻墻為鋼筋筋混凝土土墻或砌砌體承重重墻底層外墻墻任一面面開洞面面積小于于50%抗震構造造厚度不不小于240、非空心心或輕質(zhì)質(zhì)砌塊效果與原原理頂板外墻頂板荷載載折減外墻荷載載加大墻、窗消消弱沖擊擊波墻反射沖沖擊波打打擊地面面形成壓壓縮波疊疊加引用人防頂板板上方有有管道層層、夾層層及普通通地下室室時頂板荷載載折減外墻荷載載不變?nèi)朔赖叵率业刃ъo載取值口部荷載載值03防密門、、防爆波活活門超壓門框墻等效靜載載臨空墻等效靜載載口部形式核5級核6級室外單向、直通式出入口坡度<30度550240口部形式核5級核6級穿廊式或垂直式0.20.1直通式或坡向式0.30.12口部形式核5級核6級室外單向、直通式出入口坡度<30度

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160動力系數(shù)數(shù)Kd=2[β]/(2[β]-1)[β]=1Kd=2[β]=2Kd=1.33防護密閉閉門門框框墻是一一種特殊殊的臨空空墻。規(guī)規(guī)范4.5.8中規(guī)定出出入口通通道內(nèi)門門框墻與與臨空墻墻設計壓壓力取值值一致，，但在計計算等效效靜荷載載時，臨臨空墻是是按照彈彈塑性工工作階段段確定，，而防護護密閉門門門框墻墻由于需需要更嚴嚴格的控控制其變變形，以以保證受受力時能能和門扇扇共同作作用，因因此時按按照彈性性工作階階段確定定的，由由此可以以看出雖雖然出入入口通道道內(nèi)門框框墻與臨臨空墻處處在相鄰鄰的位置置，但作作用在門門框墻上上的等效效靜荷載載要比作作用在臨臨空墻上上的等效效靜荷載載值大。?！顾秶鷩c室外外出入口口設置戰(zhàn)時作為為主要出出入口的的室外出出入口，，其敞開開段宜設設置在地地面建筑筑倒塌范范圍以外外。在倒倒塌范圍圍以外的的室外出出入口口口部建筑筑宜采用用單層輕輕型建筑筑。因受受條件限限制，室室外出入入口通道道敞開段段設置在在地面建建筑倒塌塌范圍以以內(nèi)時，，其口部部建筑應應采用防防倒塌棚棚架。防倒塌棚架周圍相鄰鄰建筑！！口部建筑筑設計！防倒塌棚棚架04人防地下室等效靜載取值——倒塌范圍圍與室外外出入口口設置倒塌范圍圍的取值值防核武器抗力等級地面建筑結構類型砌體結構鋼筋混凝土結構鋼結構4、4B建筑高度建筑高度5、6、6B0.5倍建筑高度5.0m0.5H防倒塌棚棚架04人防地下室等效靜載取值——倒塌范圍圍與室外外出入口口設置當條件限限制（滿滿占紅線線），核核6、6B級滿足下下列條件件的不設設置室外外出入口口：1與有可靠靠出入口口的其他他人防工工程（抗抗力級別別不低于于本工程程）相連連通；2當上部建建筑為鋼鋼結構或或鋼筋混混凝土結結構，且且其主要要出入口口滿足下下列各項項條件時時：?首層層樓梯間間直通室室外地面面，且地地下室至至首層的的梯段上上端與室室外的距距離不大大于2米；?首層層由梯段段至通向向室外的的門洞之之間，應應設置與地面建建筑結構構脫開的防倒塌塌棚架；；?首層層樓梯間間直通室室外的門門洞外側側上方，，應設有有挑出長長度不小小于1米的防倒倒塌挑檐檐；?主要要出入口口與其中中一個次次要出入入口的防防護密閉閉門之間間的水平平直線距距離不小小于15.0米。防倒塌棚棚架04人防地下室等效靜載取值車道主要要出入口口地面層層與地面以以上主體體脫開與地下室室主體結結構不脫脫在方案協(xié)協(xié)調(diào)階段段時就要要注意加加設防倒倒塌結構構后車道道的凈寬寬防倒塌棚棚架04人防地下室等效靜載取值車道主要要出入口口防倒塌塌防倒塌棚棚架是否否需要做做到出入入口出地地面后5米以外？？防倒塌棚棚架04人防地下室等效靜載取值車道主要要出入口口防倒塌塌在地面平平地上存存在全部部堵死的的概率極極小，虛虛線范圍圍不需要要做防倒倒塌棚架架防倒塌棚棚架04人防地下室等效靜載取值防倒塌棚棚架04水平荷載載是沖擊擊波產(chǎn)生生的等效效靜載01豎向荷載載規(guī)范給給的是等等效靜載載，可考考慮材料料強度提提高豎向荷載載是房屋屋倒塌等等產(chǎn)生的的堆積等效荷載水平荷載載先到達達，兩者者不同時時作用，，計算模模型應分分開算020304人防地下室等效靜載取值出入口樓樓梯05戰(zhàn)時次要出入口戰(zhàn)前確保使用戰(zhàn)后不確保使用戰(zhàn)時主要出入口戰(zhàn)前確保使用戰(zhàn)后確保使用正反面不同時受力分別計算人防地下室等效靜載取值底板荷載載值06筏板基礎

從本質(zhì)來說，筏板基礎所承受的人防荷載是由于頂板受到人防荷載壓力后向下運動從而產(chǎn)生地基反力引起的。與靜荷載不同的是由于人防荷載是瞬間加載卸載，底板等效靜載要小于頂板等效靜載。人防地下室等效靜載取值底板荷載載值06樁基礎頂板人防荷載通過柱----承臺----樁----地基對于支承在巖層等地基上的端承樁，底板不產(chǎn)生向下的運動，荷載為零；對于非端承樁，會產(chǎn)生沉降變形，底板人防荷載值按樁筏共同作用推算出來；對單純抗拔樁，按無樁考慮。人防地下室等效靜載取值底板荷載載值06獨基或條基獨基或條基加防水底板的底板人防荷載機理與非端承樁的情況類似。對無地下水的非端承樁、支承在非巖層的獨基或條基結構，不允許不做鋼筋混凝土底板，避面由于地下室在人防荷載作用下沉降引起地面隆起影響使用人防地下室等效靜載取值底板荷載載值06墩基底部支承在巖層上的墩基或獨基（條基）加防水底板的底板人防荷載機理與端承樁的情況類似。對無地下水的底部支承在巖層上的墩基或獨基（條基），允許不做鋼筋混凝土底板，而只做素砼底板人防地下室等效靜載取值底板荷載載值06飽和土

在飽和土中，由于土中含水量高，可能會產(chǎn)生壓縮波從側面繞射到底板上的荷載，繞射波荷載可以看成是由側壓力產(chǎn)生的側壓力。人防地下室等效靜載取值多層地下下室07向上荷載載與向下下荷載分分別計算算配筋，，含鋼量量大，墻墻柱支座座位置鋼鋼筋過多多同層鋼筋筋向上與與向下受受力筋的的搭接位位置矛盾盾人防組合合荷載大大于平時時荷載，，下層承承重結構構破壞造造成災災難性后后果錯誤人防區(qū)設設在上層層，下層層為非人人防區(qū)人防地下室等效靜載取值多層地下下室07下層圍護護結構按按上層人人防同抗抗力等級級設計解決方案案人防區(qū)設設在上層層，下層層為非人人防區(qū)人防地下室等效靜載取值多層地下下室07當上下相相鄰樓層層劃分為為不同防防護單元元時，下下層可以以不劃分分防護單單元和抗抗爆單元元兩層間樓樓板人防防等效靜靜載按單單元間隔隔墻取值值兩層間樓樓板人防防等效靜靜載只考考慮向下下作用原理上下層層均為為人防防區(qū)人防地下室等效靜載取值多層地地下室室07局部存存在向向上沖沖擊波波錯誤下層局局部為為非人人防區(qū)區(qū)人防地下室等效靜載取值多層地地下室室07對應上上層人人防區(qū)區(qū)按同同抗力力圍護護結構構設計計擴大人人防區(qū)區(qū)與上上層相相對應應----土建成成本增增加設設備成成本減減少解決方方案下層局局部為為非人人防區(qū)區(qū)人防地下室等效靜載取值多層地地下室室07下層圍圍護結結構抗抗力不不小上上層缺點上層防防護等等級大大于下下層人防地下室等效靜載取值多層地地下室室07下層對對應上上層高高抗力力單單元加加設單單元隔隔墻解決方方案上層防防護等等級大大于下下層人防地下室等效靜載取值多層地地下室室07中間樓樓板按按高抗抗力力單元元隔墻墻向下下作用用解決方方案下層防防護等等級大大于上上層6B級6級5級4B級4級地面超壓(Mpa)0.030.050.10.20.3穿廊或豎井式0.10.150.30.40.6直通或單向式0.60.9人防地下室等效靜載取值單元連連通口口設計計壓力力08五級與與五級級或五五級與與六級級間連連通口口防密密門可可選用用（6）級門門人防地下室等效靜載取值單元連連通口口設計計壓力力08五級與與五級級或五五級與與六級級間雙雙向受受力大大門需需選用用(5)級門人防地下室等效靜載取值單元連連通口口設計計壓力力08人防地下室等效靜載取值荷載組組合09分項項數(shù)為1.05級砌體結構的上部建筑自重取一半除筏基外，底板應考慮水壓力與人防荷載的組合三、結結構類類型與與內(nèi)力力分析析結構類型有次梁梁的梁梁板結結構01SATWE的分析析沒有有考慮慮次梁梁的作作用，，而次次梁配配筋計計算時時沒有有讀取取人防防荷載載。人防中中次梁梁應按按主梁梁輸入入。2人防等等效靜靜載的的選取取時板板跨取取次梁梁圍合合的板板跨3抗震性性能好好，有有利于于控制制裂縫縫開展展1結構類型無次梁梁的梁梁板結結構02由于板板厚較較大，，可以以考慮慮采用用彈性性板61主梁受受力優(yōu)優(yōu)于次次梁結結構，，截面面小于于次梁梁結構構，經(jīng)經(jīng)濟指指標優(yōu)優(yōu)于次次梁結結構（（構造造引起起）2結構類型加腋梁梁板結結構03設備管管線可可以從從截面面較小小的跨跨中通通過，，有效效降低低建筑筑層高高1截面與與彎矩矩包絡絡圖適適應，，充分分利用用支座座的有有效高高度，，經(jīng)濟濟指標標優(yōu)于于一般般梁板板結構構2結構類型無梁樓樓蓋結結構04荷載取取值板板跨按按柱軸軸線1造型美美觀，，降低低層高高2彎矩計算可可折減減0.9（內(nèi)拱拱效應應）3內(nèi)力計計算可可用彈彈性板板64結構類型寬扁梁梁結構構05介于梁梁板結結構和和無梁梁結構構之間間的一一種結結構，，可以以改善善無梁梁樓蓋蓋結構構抗震震性能能差的的弱點點1梁高小小于1/10，梁寬寬大于于1.5倍柱寬寬2扁梁可可視作作帶肋肋的無無梁樓樓蓋，，梁內(nèi)內(nèi)力按按梁與與柱上上板帶帶的線線剛比比分配配3沒有成成熟的的軟件件計算算，內(nèi)內(nèi)力采采用電電算與與手算算結合合4結構類型預應力力結構構06對控制制超長長結構構使用用期間間的裂裂縫有有良好好效果果，解解決大大型人人防地地下室室超長長不能能留伸伸縮縫縫的難難題1充分發(fā)發(fā)揮鋼鋼材的的強度度，減減少板板厚與與梁高高，有有明顯顯的經(jīng)經(jīng)濟效效益2預應力力筋延延性差差，能能否在在人防防工程程中的的運用用有爭爭議，，缺少少理論論和實實驗支支持3結構類型空心樓樓蓋07一、分分類：：圓形型型薄壁壁筒芯芯（筒筒芯））方形薄薄壁箱箱體（（箱體體）二、優(yōu)優(yōu)點：：減輕自自重降低地地震作作用提高隔隔熱作作用（導熱熱系數(shù)數(shù)0.39,一般樓樓板1.74）提高隔隔聲作作用（提高高10~22分貝））結構類型空心樓樓蓋07有效降降低建建筑物物高度度結構類型空心樓樓蓋07在人防防工程程中應應用的的缺點點:1、減少少的自自重在在人防防設計計中所所起的的影響響很小小:減輕混混凝土土自重重=0.3x25=7.5人防等等效靜靜靜=70結構類型空心樓樓蓋07在人防防工程程中應應用的的缺點點:計算問問題：：1、防等效靜靜載取取值問問題：：現(xiàn)人人防地地下室室規(guī)范范所列列等效效靜載載值的的取值值與動動力系系數(shù)有有關，，動力力系數(shù)數(shù)與結結構延延性比比和結結構自自振圓圓頻率率有關關，目目前相相關規(guī)規(guī)范沒沒有給給出空空心樓樓蓋的的等效效靜載載值，，相關關的文文獻也也沒看看到關關于空空心樓樓蓋等等效靜靜載或或動力力系數(shù)數(shù)方面面的理理論或或試驗驗研究究結論。2、頂板在人防防等效效靜載載作用用下可可以按按彈塑塑性計計算，，空心心樓蓋蓋的塑塑性變變形能能力如如何，，調(diào)幅幅系數(shù)數(shù)如何何取值值，沒沒有有規(guī)范范、文文獻理理論或或試驗驗依據(jù)據(jù)，設設計時時可暫暫按人人防地地下室室規(guī)范范取值值，但但如果果審圖圖公司司提出出這個個問題題將無無法解解答。。結構類型空心樓樓蓋07在人防工程程中應用的的缺點:構造問題1、空心樓蓋填充體體上皮一般般厚100～120，不滿足防防水規(guī)范關關于防水混混凝土最小小厚度250的要求，如如果出現(xiàn)上上皮滲漏，，下皮更無無法滿足抗抗?jié)B要求，，并且無法法采取注漿漿等補漏措施。2、模盒尺寸一般般為1000x300和700x300，不滿足人人防地下室室規(guī)范關于于上下層鋼鋼筋網(wǎng)間拉拉結筋間距距不小于500的要求（GB50038-2005第22條）3、空心樓蓋填充體體下皮一般般厚60～100，下皮混凝土澆筑筑的密實度不容易保證證，易出現(xiàn)蜂窩麻面。。結構類型空心樓蓋07人防工程應應用時應注注意問題1、沖切計算不僅僅要計算柱柱邊與柱帽帽的沖切，，而且要計計算柱帽與與平板邊以以及實心板板與空心板板交接處的的沖切2、沖切和抗剪計計算時混凝凝土動力強強度值應乘乘以0.8折減系數(shù)（（GB50038-2005第4.10.5條）結構類型空心樓蓋07人防工程中中應用時注注意的問題題:1、空心樓蓋應復核核其折算厚厚度是否滿滿足人防地地下室規(guī)范范關于結構構折合最小小厚度200的要求（GB50038-2005第4.11.3條），如果果是首層，，還需復核核其最小厚厚度滿足防防早期核幅幅射的最小小厚度要求2、暗梁配筋要要滿足人防防地下室規(guī)規(guī)范關于結結構最小配配筋率的要要求?？招陌灏宓椎滓獫M足人人防地下室室規(guī)范關于于結構最小小配筋率(應取全截面面)的要求3、空心板上皮如果