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文檔簡介
1、人防地下室設計若干問題探討1、人防結構設計的特點人防即人民防空,人民防空的任務是根據(jù)國防的需要,動員和組織群眾采取防護措施,防范和減輕空襲危害。除采取人員疏散的措施之外,也是戰(zhàn)時防空的最重要的措施之一。防空地下室結構設計的主要內容包含兩方面:一是主體結構設計,包括頂板、外側墻、底板等其它構件的結構設計,二是孔口防護設計,包括出入口的防護和消波系統(tǒng)(防護設備),其中出入口的防護包含防護密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算、出入口通道(包括風
2、井)的計算等幾個方面,而消波系統(tǒng)則包含防爆破活門的選用和擴散室(箱)的設計,那么,這些內容的結構設計與一般的結構設計有何不同呢第一、結構設計的可靠性可以降低,一般建筑結構pf≈10%,而人防結構pf≈6%;第二、考慮結構的動力響應;第三、結構構件可考慮進入塑性工作狀態(tài);第四、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
3、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整系數(shù)來完成的;第五、重視構造要求,人防設計的許多構造要求是與一般的建筑設計不同的,要求更為嚴格,故僅僅只考慮受力計算,不考慮構造措施是不合理的。根據(jù)以上所述的結構設計的特點,我們可以確定防空地下室結構設計的一般原則,①平戰(zhàn)結合,取控制條件,在民用建筑的人防地下室的結構設計中,一般只涉及5級或6級人防設計,結構的頂板基本上都由戰(zhàn)時控制,而側墻
4、和底板則因地下室的結構型式的不同而由實際情況確定;②只進行強度的驗算,由于在核爆動荷載作用下,結構構件變形極限已用允許延性比的控制,且在確定各種構件允許延性比時,已考慮了對變形的限制,因而在防空地下室結構設計中,不必再單獨對結構構件的變形與裂縫開展進行驗算;③只考慮一次核襲擊;④注意各部件的協(xié)調,以免因設計控制標準不一致而導致結構的局部先行破壞,失去整個防護建筑的作用;⑤地面與地下承重結構體系要協(xié)調,不能出現(xiàn)兩者強弱相差較大的情況。了解
5、了結構人防設計的特點及原則之后,我們首先就必須確定計算所需的荷載值。2、人防荷載的確定如前所述,人防地下室結構設計主要考慮抵抗空氣沖擊波。當核武器在空中爆炸時,當沖擊波傳播到地表時,形成反射沖擊波,因反射波是在被入射波壓密和加熱過的空氣中傳播,且壓力又高,所以反射波的傳播速度要比入射波快,當反射波波陣面終于趕上入射波波陣面后,則匯合成為一單一的沖擊波,即合成波,合成波波陣面靠近地面部分是垂直于地面的,即合成波是水平方向傳播的,對抗力等級
6、較低的防空地下室來說,所受的沖擊波即為這種合成波(即地面沖擊波)。防空地下室的頂板一般就直接承受地面沖擊波的超壓和負壓作用,而對于側壁和底板,因空氣沖作用于地表,壓迫土體并使其產生運動,上層土體受壓后連續(xù)向下傳遞壓力,這種土體的壓縮狀態(tài)由上向下逐層傳播過程稱為土中壓縮波的傳播,當遇到側壁或底板的阻擋后,則會產生超壓、動壓和負壓作用,這就是側壁和底板需考慮的問題。如某工程人防地下室防護等級為6級(級別的確定是根據(jù)國家制訂的《人民防空工程戰(zhàn)
7、術技術要求》確定的,是由人防部門確定后發(fā)文予設計單位),采用全埋式現(xiàn)澆鋼筋混凝土人防地下室,各部位等效靜荷載取值分別為:①頂板:首層外墻為180mm實心磚填充墻,且墻面開孔面積大于50%,故不計上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓作用的影響,等效靜荷載標準值q=60KNm2。②側墻:上部建筑物為抗震設防的框架—剪力墻結構,故應放入上部建筑物對地面空氣沖問題。4、孔口防護和平戰(zhàn)兼顧孔口防護包含三部分的設計內容:一是防護密閉門與消波系統(tǒng)的設計,二
8、是出入口通道內臨空墻、門框墻的設計,三是孔口其它構件,如風井、防倒塌棚架、開敞式通道、相鄰單元之間的隔墻等的設計,其中第二、三條中的臨空墻、相鄰單元之間的隔墻已在上節(jié)中談到了荷載的確定,設計人員可按一般墻體的計算模式,考慮人防設計的特點計算出內力和鋼筋,而門框墻的設計一般是按懸臂梁計算,但需注意的就是因平時使用時需要的出入口通道均較寬,而戰(zhàn)時又相應較窄,這樣有可能會使門框墻的懸臂長度過長,而使水平筋過大,這種情況下,可考慮在不影響功能使
9、用的前提下,加設柱、梁改變門框墻的受力型式,得到較為經濟的設計效果,風井的設計中只計算土中壓縮波的壓力,對空氣沖擊波則不予考慮,因兩者不會同時作用。開敞式通道更不考慮核爆動荷載,只考慮靜土側壓力,而防倒塌棚架的設計分豎向和橫向兩項,豎向力即為倒塌荷載50KNm2,屬靜載,橫向力即動壓設計值q,由《規(guī)范》第4.5.10條確定,這兩項受力作用時間存在間隔,故不考慮同時作用,下面主要談談第一條的設計內容。當空氣沖擊波到達出入口通道時,雖然有通
10、道出入口的擴散作用,但遇墻體和門的反射作用使作用在門上的總效應大于空氣沖擊波的壓力,約為2.0~3.5倍。為方便工程設計人員,國家將防密門進行系列化處理,依據(jù)設計壓力和門洞尺寸就可輕松地選擇定型的防密門。而消波系統(tǒng)的產生是因為濾毒通風設備所能承受的允許壓力遠小于空氣沖擊波,若其防護措施不能與主體抗力相適應,將直接影響整體工程防護能力。消波系統(tǒng)的基本思想是以堵為主,堵消結合,堵就是采用防爆波活門將沖擊波的大部分阻擋在室外,消就是使從活門孔
11、進入的少量沖擊波通過擴散室的擴散膨脹作用削弱其壓力,使其進入內部的壓力不超過設備的允許壓力,規(guī)范表4.9.1給出了消波系統(tǒng)選擇表,可按抗力等級與允許余壓值予以確定,一般由防爆波活門及擴散室組成,防爆波活門的選用和擴散室各部分尺寸的確定均可在《規(guī)范》中找到相應的表格和公式得到落實。這項工作在設計過程中既可由結構專業(yè)完成,也可由建筑、通風專業(yè)完成。擴散室前墻即安裝懸板活門的墻面為臨空墻,墻面本身受的荷載及活門傳來荷載均按臨空墻荷載取值,擴散
12、室與土相鄰的頂?shù)装寮巴鈮Π赐林袎嚎s波壓力確定荷載。平戰(zhàn)兼顧設計是深入貫徹“平戰(zhàn)結合”建設方針一個重要環(huán)節(jié),由于人防工程是戰(zhàn)時遭受敵襲擊時作為保障城市居民生命安全和堅持工作的一種具有特殊功能要求的建筑物,因此它需要承受的荷載較一般結構大幾十倍至數(shù)百倍,而且密閉要求很高,所以在設計中應盡量減小結構跨度,減少并縮小直通大氣的各種孔口,而這種處理原則,恰為平時使用造成諸多困難,《規(guī)范》第4.8條中對此點作了指導性的規(guī)定,所以具體做法應根據(jù)平時和
13、戰(zhàn)時的具體要求和工程本身的實際條件綜合研究確定。平戰(zhàn)轉換設計的基本原則是:1.工程平戰(zhàn)用途相近;2.轉換工作要小;3.一次設計,分兩步施工;4.考慮兼容性和通用性;5.轉換措施要求快速、經濟、簡便、可靠。人民防空工程設計文件要求:二、人民防空工程施工圖設計文件內容與深度要求。1人防結構設計說明。內容要求:設計依據(jù),結構類型,抗力等級,人防荷載及其組合要求,人防材料強度,人防各部位結構尺寸,以及控制因素,對人防頂板以及人防荷載控制的構件,
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