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1、人人 防防 结结 构构 一、概一、概 述述1 1、人防荷载的特点、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 2、人防结构的特点、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
2、体现在抗力等级上)2.4 结构材料强度提高 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 3、人防结构设计的特点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二、人防荷载的确定及选用 1 1、人防荷载的种类人防荷载的种类 1.1 空气冲击波超压:空气冲击波传播过程中产生
3、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
4、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 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 2、从地面超压向等效静载的过渡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4.4.42.2 对承受
5、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-h-v1t2(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 3、常用结构的等效静载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
6、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; 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100
7、KN/ 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.
8、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/) 非饱和土饱和土端承非 端承端承非 端承5级025506级01225 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
9、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、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
10、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 4、荷载组合问题荷载组合问题 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。
11、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、人防结构设计三、人防结构设计1 1、常用结构构件厚度的确定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
12、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) 类别顶板6级5级战时医疗救护站460专业队队员掩蔽部460二等人员掩蔽部250360 注:a. 当顶板上有复土时,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) 类别一般室外口的临空墙附壁式室外口的临空墙室内口的临空墙6级5级6级
13、5级6级5 级医疗救护站 250 650 300专业队队员掩蔽部 250 650 300二等人员掩蔽部250250250550250250 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:200mm(五级取250mm); 密闭隔墙:200mm; 临空墙:250300mm
14、(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 2、结构内力计算及截面设计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 4.6.6条; 人防梁板可以考虑内力重分布(即进行弯矩调幅),建
15、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四、关于结构的功能转换 1 1、对外的孔口不允许封堵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; 平时的电梯间出入
16、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 2、内部行车道通过防护单元之间隔墙处可以封堵,直、内部行车道通过防护单元之间隔墙处可以封堵,直 接选用封堵构件接选用封堵构件3 3、平战结合水池开向水泵房的人孔(气孔)可以封堵平战结合水池开向水泵房的人孔(气孔)可以封堵 4 4、当跨度当跨度1212米时,允许临战加柱,但要求: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五、结构设计中的有关问题 1 1、 顶板外露问题顶板外露问题 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 2、外墙局部外露问题外墙局部外露问题 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 3、关于桩基的设计关于桩基的设计 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