人防地下室結(jié)構(gòu)設計

1、人防地下室結(jié)構(gòu)設計（續(xù)）２０１２．０７,一、人防地下室基本概況、結(jié)構(gòu)設計中常 用術語二、人防地下室結(jié)構(gòu)的主要特征三、結(jié)構(gòu)設計基本原則、規(guī)定、設計步驟四、常規(guī)武器、核武器爆炸動荷載五、等效靜荷載六、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、截面設計七、常用結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計要求八、混凝土構(gòu)件構(gòu)造規(guī)定九、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設計十、人防地下室施工圖設計,四、常規(guī)武器、核武器爆炸動荷載１、常規(guī)武器爆炸動荷載　　常規(guī)武器爆炸在地面產(chǎn)生沖擊波作用時

2、間較短，升壓時間較短。常規(guī)武器爆心距防空地下室外墻出入口有一定距離，其爆炸對地下室結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體破壞效應，應按整體效應進行設計，可不考慮局部破壞作用?！　〕Ｒ?guī)武器地面爆炸空氣沖擊波最大超壓ΔPcm，等效作用時間t0，土中壓縮波Pch等按規(guī)范附錄B公式進行計算?！　∑渲谐Ｒ?guī)武器等效TNT裝藥量、爆心至外墻、口部的水平距離均按國家現(xiàn)行有關規(guī)定取值。,２、核武器爆炸動荷載 　核武器爆炸方式按“空爆”考慮，防空地下室所受的沖擊波作用按

3、平行于地表傳播的地面空氣沖擊波考慮?！　〕瑝菏堑孛婵諝鉀_擊波主要參數(shù)，防空地下室抗力級別是按不同的地面超壓值劃分的?！　〗Y(jié)構(gòu)設計時，采用地面沖擊波最大超壓ΔPcm按圖示現(xiàn)行有關規(guī)定取值，其他主要設計參數(shù)按規(guī)范表4.4.1采用?！　『吮ㄍ林袎嚎s波最大壓力Ph及土中壓縮波升壓時間tch按規(guī)范4.4.3. 1—3進行計算。,３、動力計算（１）宜將結(jié)構(gòu)體系拆成頂板、外墻、底板等結(jié)構(gòu)工件。（２）結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)均可用結(jié)構(gòu)的允許延性比[β]

4、表示?！　　∑鲶w結(jié)構(gòu)允許延性比[β] = 1　　　鋼筋混凝土允許延性比按表4.6.2取值。（３）均布等效靜荷載標準值取值按下列公式確定　　　　qe = kdPc　　　　　　kd － 動力系數(shù) k值取值分別按照常規(guī)武器、核武器在空氣中沖擊波、土中壓波簡化波形，根據(jù)構(gòu)件圓頻率ω，動荷載升壓時間、動荷載等效作用時間及允許延性比確定?！　c －作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上動荷載最大壓力。 常規(guī)武器爆炸動荷載作用

5、在頂板，外墻上最大壓力Pc按附錄B有關公式計算。,核武器爆炸動荷載作用在頂板、外墻、底板上最大壓力Pc1、Pc2及Pc3 （ａ）作用在頂板上最大壓力Pc1　　　　Pc1 = k Ph　　　　　　k － 頂板核武器爆炸動荷載綜合反射系數(shù)，按規(guī)范　　　　　　　　4.5.3條確定　　　　　　Ph －核武器爆炸土中壓縮波最大壓力，按規(guī)范　　　　　　　　　4.4.3條確定（ｂ）作用在外墻上最大壓力Pc2　　　　Pc2 = ξ Ph

6、 　　　　　 ξ－土的側(cè)壓系數(shù)，按表4.5.5采用（ｃ）作用在底板上最大壓力Pc3　　　　Pc3 = η Ph　　　　　　　η － 底壓系數(shù)，底板位于地下水位以上取0.7 －　　　　　　　　　　0.8，位于地下水位以下取0.8 －1.0（ｄ）出入口通道臨空墻、門框墻上空氣沖擊波最大壓力值Pc，　　　Pc按表4.5.8確定。,五、等效靜荷載　　常規(guī)武器、核武器爆炸動荷載簡化成等效靜荷載標準值，需要注意的是，等效靜荷載

7、標準值僅供設計計算時采用，并不是荷載作用的方法。１、等效靜荷載取值?。ǎ保┏Ｒ?guī)武器、核武器爆炸動荷載作用下，設計采用結(jié)構(gòu)構(gòu)件的等效靜荷載標準值，在符合規(guī)范4.7、4.8中各條文相關條件時，可按各表確定。,提示：a）4.8.2核爆炸頂板等效荷載，頂板區(qū)格最大短邊凈跨小　　于3m時，可采用通道頂板等效荷載標準值。b）頂板為鋼筋混凝土無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，設計可近似按梁板　　結(jié)構(gòu)頂板等效荷載標準值確定。c）外墻計算高度大于5.0m時，可

8、近似采用表4.8.3.1－2　　及4.7.3-1－2中取值。d）當頂板埋置深度大于3.0m，或防空地下室位于二層及　　以下，土中外墻等效荷載標準值可近似按頂板埋置深　　度等于3.0m時確定。e）甲類防空地下室底板只考慮核武器爆炸作用，可不考　　慮常規(guī)武器作用。乙類防空地下室不計入常規(guī)武器爆　　炸產(chǎn)生等效靜荷載，但底板設計必須滿足相關規(guī)定構(gòu)　　造要求。,（２）當不符合規(guī)范相關條件時，應按規(guī)范中有關公式分別計算等效荷載標準值

9、。 例１　核5級甲類防空地下室，頂板厚300mm，采用C25，雙向短邊 b = 4.8m，長邊 a = 6.0m，頂板覆土厚 h = 1.2m，粘性土，波速比γc = 2，土起始壓力波速v0 = 200m/s，地面鋼筋混凝土高層剪力墻結(jié)構(gòu)，底層外墻開孔面積小于該墻面積50%。求：頂板等效荷載標準值。,解： qe1 = k d1 Pc1 k d1— 底板的動力系數(shù)，與允許延性比[β]，板自振圓頻率ω，升壓時間t

10、oh有關。 Pc1 — 用在頂板上最大壓力。 Pc1 = k Ph設計時，應考慮上部建筑對地面空氣沖擊波超壓作用的影響?！　∫?guī)范4.4.4 當符合下列條件之一時，可考慮上部建筑對地面沖擊波影響： ? 上部建筑層數(shù)不少于二層，其底層外墻為鋼筋混凝土或砌體承重墻，且任何一面外墻開孔面積不大于該墻面面積的50%。 ? 上部為單層建筑，其承重外墻使用材料及開孔比例符合上款規(guī)定，且屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?！　、偻?/p>

11、中壓縮波最大壓力Ph 　　土計算深度h：1.2m＜1.5m，按4.4.3條；當土計算深度小于或等于1.5m時，Ph可近似取ΔPm 按規(guī)范4.4.6，符合4.4.4條規(guī)定核5級防空地下室，空氣沖擊波計算值　可取0.95ΔPm　　　則Ph = 0.95ΔPm,②壓縮波升壓時間toh　　　按規(guī)范4.5.2及公式4.5.2-4,③頂板的不利覆土厚度hm　 核5級頂板不利覆土hm，查表4.5.4—1，當板跨4.8m時

12、 hm = 2.38m ④頂板符合反射系數(shù)K　 按規(guī)范4.5.3條，當覆土h = 0時，K = 1.0；當頂板覆土厚度小 于結(jié)構(gòu)不利的覆土厚度hm時，K值可按線性內(nèi)插法確定?！?查表4.5.3 當hm = 2.38m K = 1.38⑤頂板核爆炸動荷載最大壓力PC1,⑥板自振圓頻率ω 頂板按四邊固定板 查規(guī)范附錄C表C

13、0.2得板頻率系數(shù)Ω = 30.1 d — 板厚 d = 0.3m K — 混凝土強度等級影響系數(shù)，C25 K = 1.0 ⑦允許延性比[β] 按表4.6.2 [β] = 3 ⑧頂板動力系數(shù) Kd1 當[β] = 3 查表4.6.5 Kd1 = 1.05 ⑨地下室頂板等效靜荷載值 qe1 = k d1 P

14、c1= 1.05Ⅹ1.13ΔPm = 1.19ΔPm,二、多層甲類防空地下室等效靜荷載標準值（１）上、下層為同一防護單元，中間樓板可不計入武器爆炸動荷載作　用，頂板、外墻、底板設計采用等效靜荷載同單層甲類防護地下室?！　　　?樓板厚≥200，且符合規(guī)范構(gòu)造要求。（２）相鄰樓層劃分為上、下兩個抗力級別相同，兩防護單元樓板應按　防護單元隔墻上等級荷載取值；抗力級別不同，且下層抗力級別大于　上層抗力級別時，兩防護單元樓板應按下層防

15、護單元抗力級別隔墻上　等級荷載取值。,（３）防空地下室設在下層，上層普通地下室，中間樓板等效靜荷載可按考慮上部建筑影響防空地下室頂板取值。（４）防空地下室設在最上層時，防空地下室頂板及防空地下室及其以下各層內(nèi)、外墻柱及最下層底板均應考慮武器爆炸動荷載作用，防空地下室底板可不考慮核爆炸動荷載作用，按平時使用荷載計算，但符合相關構(gòu)造要求。戰(zhàn)時對防空地下室以下各層采用臨戰(zhàn)封堵轉(zhuǎn)換措施。,5、防空地下室設在中間層，頂板等效靜荷載取值方法同

16、 （3），其余構(gòu)件取值方法同（4）。,３、多層乙類防空地下室等效靜荷載標準值 （１）上下同一防護單元，中間樓板、底板不計常規(guī)武器地面爆炸 動荷載作用，頂板、外墻等效靜荷載取值方法同單元。,（２）相鄰樓層劃分上、下兩個抗力級別相同或不同防護單元時，　　　中間樓板及底板不計常規(guī)武器地面爆炸荷載作用，頂板、　　　外墻等效靜荷載取值方法同單層。,（３）防空地下室設在下層，上層普通地下室時，防空地下

17、室頂板、 底板均不 計入爆炸產(chǎn)生的等效靜荷載，外墻等效靜荷載同單層。（４）防空地下室設在最上層，防空地下室頂板和防空地下室及其以 下各層內(nèi) 外墻、柱應考慮常規(guī)武器爆炸動荷載作用，防空地下 室底板可不計入。常規(guī)武器爆炸動荷載作用，按平時動荷載計算 應符合規(guī)定構(gòu)造要求。,（５）防空地下室設在中間，頂板、底板均不計入常規(guī)武器地面爆炸　　　動荷載作用，但要符合規(guī)范中構(gòu)造要求，外墻等效靜

18、荷載取值　　　方法同單層防空地下室。,六、結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、截面設計?。薄⒑奢d組合　　防空地下室結(jié)構(gòu)上作用荷載：武器爆炸動荷載、上部建筑物的土壓力、水壓力及防空地下室自重等?！。ǎ保┢綍r使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)荷載?！。ǎ玻?zhàn)時常規(guī)武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時作　　　　用?！。ǎ常?zhàn)時核武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時作用。　　甲類防空地下室?。?）、（2）、（3）荷載組合進行設計；乙類防空地下室?。?）、（2）荷載組合進行設計；并取

19、各自最不利效應組合作為設計依據(jù)。 常規(guī)武器及核武器荷載組合分別見規(guī)范表4.9.2，4.9.3。,２、內(nèi)力分析　　內(nèi)力分析采用等效荷載法，按一般靜力構(gòu)造進行分析，可采用靜力計算手冊和相應圖表來計算內(nèi)力。　　內(nèi)力分析可按結(jié)構(gòu)整體計算圖形來計算內(nèi)力，也可拆成單個構(gòu)件來分析內(nèi)力?！　ωQ井、通道可作為平面應變問題按整體計算簡圖確定。　　對比較復雜的防空地下室主體結(jié)構(gòu)，往往拆成頂板、外墻、底板、內(nèi)墻、柱等構(gòu)件，按各自所設荷載值和不

20、同的動力特征計算內(nèi)力。應注意邊界條件應接近支承情況進行處理。,３、截面設計（１）在承載力極限狀態(tài)設計中，相關系數(shù)取值 　　a）結(jié)構(gòu)重要系數(shù)1.0　　 b）等效靜荷載分項系數(shù)1.0 c）永久荷載分項系數(shù)，對結(jié)構(gòu)有利取1.0，不利取1.2 d）各材料采用動力強度設計值 （２）計算梁板結(jié)構(gòu)中板抗彎承載能力，當板周邊支座橫向 伸長受到約束時，跨中彎矩乘以折減系數(shù)0.7；對無梁

21、 樓盤，乘以折減系數(shù)0.9；當設計中已考慮板軸向力影 響時，可不予折減。,（３）當按等效靜荷載分析出內(nèi)力，進行墻、柱受壓構(gòu)件承載力驗算時，混凝土、砌體抗壓動力強度設計值乘以折減系數(shù)0.8；對梁、柱斜截面受剪能力驗算時，混凝土、砌體動力強度設計值乘以折減系數(shù)0.8。?。ǎ矗┊攲炷亮盒苯孛媸芗舫休d力驗算時，斜截面抗剪承載力能力按規(guī)范4.10.7—1－2進行修正?！。ǎ担┌磸椝苄栽O計時，受柱鋼筋配筋率不宜

22、大于1.5%。當大于1.5%時，受彎構(gòu)件或大偏讓受壓構(gòu)件，應適當加大縱向受壓鋼筋配筋率，使延性比滿足規(guī)范4.10.3要求。同時應按控制受柱鋼筋最大配筋率： 　　　 C25 　 HRB335 2.2% HRB400 2.0% 　　　≥C300 HRB335 2.5% HRB400 2.4%,七、常用結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計要求 1、外墻可按偏心受壓構(gòu)件計算，簡單偏于安全，外墻可

23、 不考慮軸向壓力，將壓彎構(gòu)件按純彎構(gòu)件驗算。 2、底板，按平時使用荷載確定底面積，按核爆炸動荷載 驗算基礎底板強度，不需要驗算變形和裂縫。 3、臨空墻，當計入頂板傳來豎向靜荷載時，可按大偏心 受壓構(gòu)件計算，當僅考慮水平荷載時根據(jù)墻長和墻寬 不同比值按四邊支承雙向板或兩邊支承的單向板受彎 構(gòu)件 用彈塑性方法計算內(nèi)力。,4、防護密閉門框墻 — 按彈性分析方法計算內(nèi)力

24、 作用在門框墻上水平等效靜荷載由兩部分組成，一部分直接 作用在門框墻上，另一部分由門扇傳來的。 當山洞邊墻體懸挑長度≤1/2倍該邊邊長時，按懸臂構(gòu)件進行 計算。當懸挑長度＞1/2倍該邊邊長時設梁或柱。 上、下門框（過梁）除考慮水平等效靜荷載外，還要考慮豎 向荷載作用。,例 核5級、常5級甲類防空地下室，頂板荷載考慮上部建筑 物

25、影響的室內(nèi)出入口，門框墻門洞側(cè)邊基本條件如圖所 示，門型號FM1020—5，砼C30，HRB335。求：鋼筋混凝土防護密閉門一側(cè)邊框墻配筋。,解： 由已知條件查規(guī)范4.8.7，直接作 用在門框墻上等效靜荷載標準值 qe = 380 KN/m L1 = L — 100/3 = 350 — 100/3 = 317mm L2 = 350 — 100 =

26、 250mm 平板防護密閉門 FM1020—5， a = 1200 b = 2200 由a/b = 1200/2200 = 0.545 查表4.7.5 — 2 γb = 0.455,作用在兩側(cè)門框墻上單位長度作用力標準值qib qib = γb qe a = 0.455Ⅹ380Ⅹ1.2 = 208 N/m 查

27、表 M = 77.8 AS = 732 mm2 采用Φ12?150 C30 300mm厚墻體斜截面抗剪承載力 Vcd =324.32KN＞303KN。 門框墻斜截面混凝土滿足抗剪要求，不需配置箍筋。,5、樓梯 （1）甲類防空地下室作用在出入口樓梯踏步及平臺核武器爆炸動荷載應按平均構(gòu)件正面和反面不同時受力分別計算，動荷載作用方向與構(gòu)件表面垂直，如核6，正面荷載60

28、KN/m2，反面荷載30 KN/m2。 （2）乙類防空地下室作用在出入口樓梯踏步及平臺常規(guī)武器爆炸動荷載應按正面受荷計算，動荷載作用方向與構(gòu)件表面垂直，如常6，正面荷載50KN/m2。,八、混凝土構(gòu)件構(gòu)造規(guī)定 1、材料強度等級 混凝土：柱≥C30，其余基礎、梁、板、墻≥C25 2、最小厚度（mm） 外墻、臨空墻、密閉門門框墻 250 頂板、中間樓板、內(nèi)墻 2

29、00 防護密閉門門框墻 300 3、最小配筋率（按表4.11.7） 混凝土強度等級 C25 — C35 時： 受壓鋼筋全部縱向鋼筋0.60（0.40），括號內(nèi)為 砼墻體受壓全部鋼筋。 偏心受壓（拉）一側(cè)受壓鋼筋0.2 受彎構(gòu)件、偏心受壓（拉）一側(cè)受拉鋼筋0.25,注意： ? 當內(nèi)力由平時設計荷載控

30、制時，底板受壓鋼筋最小配筋率不宜小于0.15%。 ? 位于地基上乙類防空地下室，板中受拉鋼筋最小配筋率可適當降低，但不應小于0.15%。4、板、墻體拉結(jié)鋼筋構(gòu)造 截面內(nèi)力由平時設計荷載控制時，且受拉主筋配筋率小于表4.11.7規(guī)定的臥置于地基的核5、核6、核6B級甲類防空地下室，乙類防空地下室結(jié)構(gòu)底板外，雙面配筋墻體、板應設置梅花形排列拉結(jié)鋼筋，直徑≥Φ6，間距≤500。5、防護密閉門、密閉門門框墻

31、 （1）受力鋼筋直徑不應小于12mm，間距不宜大于250mm，配筋率不宜小于0.25%。 （2）門洞四角的內(nèi)外側(cè)，應配置直徑16mm斜向鋼筋，長度不小于1000mm。,九、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設計 1、經(jīng)人防有關部門核準，可采用以下設計方法： （1）防空地下室外墻可設普通通風采光窗。 （2）防護單元通往非防護單元處可設置平時通行口。 （3）頂板不應開設采光窗，設備出入口應設在防護密

32、 閉區(qū)以外。 2、應進行一次性平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設計，結(jié)構(gòu)工件必須滿足轉(zhuǎn) 換前、后兩種不同受力狀態(tài)各項要求，并在圖紙中說 明轉(zhuǎn)換部位、方法及具體實施要求， 結(jié)構(gòu)封堵構(gòu)件等效靜荷載標準值按規(guī)范4.12中有 關規(guī)定采用。 3、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換措施應按不使用機械，不需要熟練工人能在 規(guī)定轉(zhuǎn)換期內(nèi)完成，不應采取現(xiàn)澆混凝土，所需預制構(gòu) 件

33、應在工程施工時一次做好，并做好標志，就近存放。 4、北京地區(qū)不應采用改變結(jié)構(gòu)受力方式的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換。,十、人防地下室施工圖內(nèi)容 1、人防地下室結(jié)構(gòu)計算書 （1）采用手算結(jié)構(gòu)計算書，應給出各結(jié)構(gòu)等效靜荷載及計算值、結(jié)構(gòu)布置圖及計算簡圖，采用計算圖表及不常用計算公式應注明其來源出處，計算結(jié)果應與圖紙吻合。 （2）當采用用于平時荷載作用下的計算軟件進行人防結(jié)構(gòu)設計時，應根據(jù)軟件情況對輸入荷載、材料強

34、度等進行調(diào)整，使之符合人防計算要求，并對構(gòu)件截面抗剪承載力按人防要求進行驗算。,2、人防地下室施工圖內(nèi)容 （1）人防地下室結(jié)構(gòu)設計總說明 a ）工程概況，包括人防地下室平時功能、戰(zhàn)時功能、防護單元劃分 及各防護單元級別。 b）設計依據(jù)，包括安全等級、使用年限、遵循標準、規(guī)范工程地質(zhì) 、 水位地質(zhì)條件、地面建筑抗震設計條件等

35、。 c）各構(gòu)件戰(zhàn)時等效荷載標準值。 d）所使用結(jié)構(gòu)材料規(guī)格、性能，有防水要求的結(jié)構(gòu)抗?jié)B等級。 e）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)造要求。 f）土0.00的絕對標高。 g）所采用通用做法及標準圖集。 h）施工注意事項。例如滲抗措施，后澆帶設置等。,（2）主體結(jié)構(gòu)平面布置圖及配筋圖（頂板、底板、中間 樓板

36、、墻、柱梁樁 基礎等）。 （3）各出入口、連通口、通風口詳圖（比例宜不小于 1：50）、門框墻、 臨空墻、擴散室配筋。 （4）地下室附屬結(jié)構(gòu)詳圖（主要出入口樓梯、防倒塌 棚架、戰(zhàn)時使用通風井 等）。 （5）平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設計詳圖（明確轉(zhuǎn)換部位、方法及具體 實施措施）。 （6）設備專業(yè)綜合合留洞圖。,3、使用國家標準圖集 FG01----05（2007） 防空地下室結(jié)構(gòu)設計0