人防工程范仲兴讲课提纲.docx

讲 课 提 纲华优建筑设计院 教授级高级工程师 范仲兴讲课共分八个部分：一、预告防空地工程结构实用设计手册明年一季度即将出版发行1本手册为适应我国防空地下工程建设的需要，根据国家人民防空办公室下达的任务，由主编单位中国建筑设计研究院和主编范仲兴、范重负责完成编制工作。2本手册全面论述了防空地下工程结构防护设计的基本概念、设计方法、设计要点和编制了大量的结构实用计算图表。它是一套可供人防结构设计人员藉以提高设计工作效率，保证防空地下工程设计质量的实用手册。3本手册在有关章节中列举了若干计算实例和荷载示例，这对正确理解和运用规范起到了示范作用。4本手册在编写中，还吸收了我国核效应试验的科研成果，充分体现了它的先进性、系统性、可靠性和实用性。5本手册实用性很强，是各省、市建筑设计院、人防专业设计院、防空地下工程施工图设计审查组人员和人防工程监理工程师必备的工具资料，并可供各大军区、各省、市人民防空办公室的技术人员和大专院校土建专业的师生以及其它有关单位参考使用。6本手册共分四册。想利用这次讲课机会在编制内容上请各位多提宝贵意见。现将总目录和第一册的目录附后(详附件2)。二、防空地下室的防护1。防护要求2。防护标准3。甲类防空地下室防护标准4乙类防空地下室防护标准三、介绍常规武器和核武器对人员和建筑物的杀伤和破坏作用，重点介绍防护级别与作用在防空地下室结构上的等效静荷载之间的因果关系以及为什么防空地下室不考虑抗震要求。四、各级人防主管部门领导要尽最大努力修建防空地下室修改防空地下室有利于：1有利于就近掩蔽，保存有生力量2修建高层建筑下部的防空地下室更具有安全感3有利于防早期核辐射4有利于防地震5造价低于单建人防工程五、防空地下室设计原则1。防护要求2结构选型3设计原则4。结构设计一般原则5。结构设计的一般规定6结构设计的一般步骤六、防空地下室和单建人防工程计算公式汇总(详附件1)规范编制等效静荷载标准值选用表的说明：自编制人民防空地下室设计规范(GBj38-79)以来，考虑到使用对象，大部分来自于搞工业与民用建筑工程的结构设计人员，他们对防空地下室工程的设计不太熟悉，从而将等效静荷载标准值选用表编入了人民防空地下室设计规范，供设计人员选用。近十多年来，由于城市地下空间的开发利用和贯彻“平战结合”的方针，结构跨度和地下室净高增大、顶板上部覆土厚度加厚、顶板结构选型的多样性等等，规范所提供的等效静荷载标准值选用表已经不能适应当前人防工程建设发展的需要。另一方面，因为规范不是设计手册，为减少规范表格数量，将选用参数级差拉大，致使设计人员在选用等效静荷载标准值时，容易出现选大而不选小等问题，造成材料用量过多。在这里为设计人员提供了一套简易、直观的等效静荷载标准值的计算公式。这样，既能查表，又能计算，遇到问题，就可以迎刃而解。“核爆”动荷载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值的计算 公式(详附件1)。七、防空地下室的防护重点在口部现将有关防倒塌棚架和楼梯荷载的确定，经西部核试验和“模爆”试验所取得的成果向大家作一介绍。八、在人防工程领域内极需开展科学研究。例如：1应研制一种新结构新材料的防护密闭门代替现有的钢结构门。目前钢结构门存在五大缺点：钢结构不能防早期核辐射中子流；钢结构大门在冲击波作用下变形大，爆后开启不灵；造价高；平时维护管理费用高；施工复杂。2在高层建筑的多层地下室中，防空地下室布置在负二层或以下时，作用在防空地下室顶板上的等效静荷载应衰减多少？现不得而知。应开展试验研究，具有重大的经济效益；3对于带有桩基的防空地下室底板，作用在桩基和底板上的等效静荷载分布比例应为多少？现不得而知。应开展这项课题的试验研究，验证现有假定是否正确，这对带有桩基的防空地下室底板的设计正确性具有重要意义。诸如此类的问题极需开展科学研究工作，使防空地下室的设计水平向前迈进。7(附件1) “核爆”动荷载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值的计算 第一节 顶板等效静荷载标准值计算公式表1-1 核5级防空地下室顶板等效静荷载标准值计算公式上部地面建筑首层条件计入上部建筑的影响(防空地下室工程)不计入上部建筑的影响 (单建人防工程)顶板覆土厚度h0.5 mqe= KdP5ms 0.95 Kd P5m (公式1-1)qe= KdP5m (公式1-5)0.5 mh1.5 mqe= Kf KdP5ms 0.95 Kf KdP5m (公式1-2)qe= Kf Kd P5m (公式1-6)h1.5 mqe=Ks Kf KdP5ms 0.95 Ks Kf KdP5m (公式1-3)qe= Ks Kf Kd P5m (公式1-7)升压时间 (s)t0h=0.025(C -1)h/v0 (公式1-4)t0h= (C -1)h/v0 (公式1-8)表1-2 核 6级防空地下室顶板等效静荷载标准值计算公式上部地面建筑首层条件计入上部建筑的影响(防空地下室工程)不计入上部建筑的影响 (单建人防工程)顶板覆土厚度h0.5 mqe= KdP6ms KdP6m (公式1-9)qe= Kd P6m (公式1-13)0.5 mh1.5 mqe= Kf KdP6msKfKdP6m (公式1-10)qe= KfKdP6m (公式1-14)h1.5 mqe= Ks Kf KdP6ms = Ks KfKdP6m (公式1-11)qe= Ks KfKd P6m (公式1-15)升压时间 (s)t0h=0.025(C-1)h/v0 (公式1-12)t0h = (C -1)h/v0 (公式1-16)表1-3 核6B级防空地下室顶板等效静荷载标准值计算公式上部地面建筑首层条件计入上部建筑的影响(防空地下室工程)不计入上部建筑的影响 (单建人防工程)顶板覆土厚度h0.5 mqe= KdP6Bms KdP6Bm (公式1-17)qe= KdP6Bm (公式1-21)0.5 mh1.5 mqe= KfKdP6BmsKfKdP6Bm (公式1-18)qe= KfKdP6Bm (公式1-22)h1.5 mqe= KsKfKdP6Bms = Ks KfKdP6Bm (公式1-19)qe= Ks KfKd P6Bm (公式1-23)升压时间 (s)t0h=0.025(C-1)h/v0 (公式1-20)t0h = (C -1)h/v0 (公式1-24)表中： P5ms 5级防空地下室上部建筑底层冲击波计算超压值(kN/m2)； P6ms 6级防空地下室上部建筑底层冲击波计算超压值(kN/m2)；P6Bms6B级防空地下室上部建筑底层冲击波计算超压值(kN/m2)；P5m 5级防空地下室室外地面冲击波最大超压值(kN/m2)(依据国家现行的有关规定确定)；P6m 6级防空地下室室外地面冲击波最大超压值(kN/m2)(依据国家现行的有关规定确定)；P6Bm 6B级防空地下室室外地面冲击波最大超压值(kN/m2)(依据国家现行的有关规定确定)。表13使用说明：表中： qe 作用在顶板上的等效静荷载标准值；Kj上部建筑物影响系数；Ks土中压缩波衰减系数；Kf土中压缩波作用于结构顶板上的综合反射系数；Pms防空地下室上部建筑底层冲击波计算超压值；Pm核武器爆炸地面空气冲击波最大超压。Kj、Ks 、Kf、Kd系数的确定上部建筑物影响系数Kj 当空气冲击波从门、窗孔洞进入防空地下室上部建筑物底层大空间时，空气冲击波将产生扩散作用，空气冲击波超压峰值会有所降低,波形会出现升压时间。此时，在确定防空地下室顶板荷载时，在一定条件下可考虑Pm进入地面建筑物后，冲击波所产生的扩散作用。故此在规范中规定，当符合下列条件之一时, 即可考虑上部建筑物的影响： 上部建筑层数不少于二层，其底层外墙为钢筋混凝土或砌体承重墙,且任何一面外墙墙面的开孔面积不大于该墙面面积的50； 上部为单层建筑,其承重外墙使用的材料和开孔比例符合上款规定,且屋顶为钢筋混凝土结构。对符合上述条件之一的核6级和核6B级防空地下室,上部建筑物的影响系数Kj仍取1；升压时间可取0.025s。即：空气冲击波超压计算值P6msP6m、P6BmsP6Bm对符合上述条件之一的核5级防空地下室, 上部建筑物的影响系数Kj取0.95；升压时间取0.025s。即：空气冲击波超压计算值P5ms0.95P5m，对于上部无地面建筑物的单建人防工程，上部建筑物的影响系数Kj取1。即：空气冲击波超压计算值P6msP6m、P6BmsP6Bm、P5msP5m。 土中压缩波衰减系数KsKs t2地面空气冲击波按等冲量简化的等效作用时间(s)，可按规范表4.4.1采用：1土的峰值压力波速（m/s）； v1=v0/c 土的应变恢复比，当无实测资料时，可按规范4.4.3-1，表4.4.3-2注24采用；C 波速比，当无实测资料时，可按规范4.4.3-1，表4.4.3-2注24采用；0土的起始压力波速（m/s），当无实测资料时，可按规范4.4.3-1，表4.4.3-2 h土的计算深度(m)，取顶板的覆土厚度。当覆土计算深度小于或等于1.5m时，可不考虑衰减，Ks1.0。 综合反射系数Kf，可按下列规定确定： 1) 覆土厚度h0.5m时, Kf1.0；2) 覆土厚度h大于或等于结构不利覆土厚度hm时, 非饱和土的Kf值可按规范表4.5.3确定；饱和土的Kf值可按下列规定确定： 当Pm(N/mm2)201时，平顶结构Kf2.0，非平顶结构Kf1.8； 当Pm(N/mm2)161时，Kf值按非饱和土确定； 当161Pm(N/mm2)201时, K值可按线性内插法确定。 3) 结构顶板覆土厚度h小于结构不利覆土厚度hm时，Kf值可按下列公式计算：Kf1(Km1)hhm 式中： hm 顶板的不利覆土厚度，可按规范表4.5.4-1、4.5.4-2查得；Km 顶板不利覆土厚度hm处的综合反射系数，可按规范表4.5.3查得。 Kd 结构构件动力系数Kd结构构件动力系数可按规范表4.6.5查得。Pm核武器爆炸地面空气冲击波最大超压，依据国家现行的有关规定确定。第二节 外墙等效静荷载标准值计算公式表2-1 防空地下室外墙等效静荷载标准值计算公式上部地面建筑外墙条件计入上部建筑的影响(防空地下室工程)不计入上部建筑的影响(单建人防工程)核5级上部建筑外墙为钢筋混凝土承重墙qe= KsKdP5ms =1.20 KsKdP5m公式(2-1)qe = KsKdP5m公式(2-5)上部建筑外墙为抗震设防砌体结构或框架结构qe=KsKdP5ms=1.00 KsKdP5m公式(2-2)核6级上部建筑外墙为：钢筋混凝土承重墙、抗震设防砌体结构或框架结构qe=KsKdP6ms=1.10 KsKdP6m公式(2-3)qe = KsKdP6m公式(2-6)核6B级上部建筑外墙为：钢筋混凝土承重墙、抗震设防砌体结构或框架结构qe=KsKdP6Bms=1.10 KsKdP6Bm公式(2-4)qe = KsKdP6Bm公式(2-7)升压时间 (s)t0h= (C-1)h/v0 公式(2-8)表中：P5ms 5级防空地下室室外地面冲击波计算超压值(kN/m2)； P6ms 6级防空地下室室外地面冲击波计算超压值(kN/m2)；P6Bms6B级防空地下室室外地面冲击波计算超压值(kN/m2)；P5m 5级防空地下室室外地面冲击波最大超压值(kN/m2)(依据国家现行的有关规定确定)；P6m 6级防空地下室室外地面冲击波最大超压值(kN/m2)(依据国家现行的有关规定确定)；P6Bm 6B级防空地下室室外地面冲击波最大超压值(kN/m2)(依据国家现行的有关规定确定)。表2-1使用说明：表中：上部建筑物影响系数；Ks土中压缩波最大压力衰减系数土的侧压力系数土的侧压力系数；Kd 结构构件动力系数Kd；Pm核武器爆炸地面空气冲击波最大超压，依据国家现行的有关规定确定。 Ks Kd系数的确定 上部建筑物影响系数表中上部地面建筑首层条件分为：计入上部建筑的影响和不计入上部建筑的影响两种，它根据防空地下室抗力级别和上部建筑物外墙结构选型确定，单建人防工程不考虑上部建筑的影响。值按下列原则确定： 对核5级的防空地下室： 当上部建筑外墙为钢筋混凝土承重墙时，取1.2； 当上部建筑外墙为抗震设防砌体结构或框架结构时，取1.0。 对核6级、核6B级的防空地下室：当上部建筑外墙为钢筋混凝土承重墙、抗震设防的砌体结构或框架结构时，取1.1。上部建筑物的影响系数已反映在表02-1中。 土中压缩波最大压力衰减系数KsKs t2、1、C、0同前 h土的计算深度(m)，取防空地下室结构土中外墙中点至室外地面的深度。当土的计算深度小于或等于1.5m时，可不考虑衰减，Ks1.0。 土的侧压力系数当无实测数据时，可按规范表4.5.5釆用。 结构构件动力系数Kd结构构件动力系数可按规范表4.6.5查得。5.Pm核武器爆炸地面空气冲击波最大超压，依据国家现行的有关规定确定。第三节 底板等效静荷载标准值计算公式在核爆动荷载作用下，当顶板的允许延性比=3时，底板的均布等效静荷载标准值 qe = qe顶/Kd顶 式中： qe顶顶板均布等效静荷载标准值（kN/m2）； Kd顶顶板动力系数； 底压系数，可按下列规定确定。当底板位于地下水位以上时，取=0.70.8。其中：核5级、核6级、核6B级取0.8；核4B级、核4级取0.7。 当底板位于地下水位以下时，取=0.81.0，其中含气量10.1%时取大值。附件2 总 目 录(主要内容)第一册 防常规武器和核武器结构设计计算图表第一章 防空地下室结构设计的一般准则与步骤第二章 核武器空中爆炸、常规武器地面爆炸时，空气冲击波、土中压缩波参数第三章 结构动力计算第四章“核爆”动荷载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值的计算第五章“常爆”动荷载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值的计算第六章“核爆”动荷载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值选用表第七章 甲类、乙类防空地下室结构构件等效静荷载标准值选用表第八章 荷载组合第九章 构造规定第十章 防空地下室结构构件设计要点第十一章强制性条文技术内容解释附录A 材料动力强度设计值附录B 钢筋数据表附件A： 防常规武器和核武器的结构设计目 录第一章 概述第二章“核爆”动载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值的确定第三章“常爆”动载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值的确定第四章 防空地下室室外出入口“核爆”等效静荷载标准值的确定附件B： 防空地下室结构设计施工要点目 录第二册 结构内力分析和计算图表第十二章 板第十三章 梁第十四章 无梁板第十五章 刚 架第十六章 球面扁壳第三册 钢筋混凝土结构计算图表第十七章 钢筋混凝土结构计算图表第四册 钢筋混凝土防护密闭门门框墙、防爆波活门门框墙和临空墙计算图表第十八章 防护密闭门门框墙计算图表第十九章 钢筋混凝土防爆波活门门框墙计算图表第二十章 钢筋混凝土临空墙计算图表第一册 防常规武器和核武器结构设计计算图表目 录第一章 防空地下室结构设计的一般准则与步骤第一节 准则第二节 防护要求第三节 结构选型第四节 结构设计原则第五节 结构设计的一般规定第六节 结构设计的一般步骤一、荷载计算二、确定等效静荷载三、荷载组合四、内力分析五、承载力设计六、材料第二章 核武器空中爆炸、常规武器地面爆炸时，空气冲击波、土中压缩波参数第一节 核武器空中爆炸地面空气冲击波参数第二节 核武器空中爆炸土中压缩波参数第三节 常规武器地面爆炸空气冲击波参数第四节 常规武器地面爆炸土中压缩波参数第三章 结构动力计算第一节 等效静载法(附例题)第二节 动力系数的确定一、“核爆”动荷载作用下动力系数的计算二、“常爆”动荷载作用下动力系数的计算第三节 结构构件基本自振圆频率的计算一、单跨和等跨梁、板二、双向板三、无粱板四、不等跨梁、板五、钢筋混凝土单跨圆拱六、平板和拱组成的顶、底板连续结构构件七、刚架第四章“核爆”动载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值的计算第一节 顶板等效静荷载标准值计算公式(附例题)第二节 外墙等效静荷载标准值计算公式第三节 底板等效静荷载标准值计算公式第四节 防空地下室顶板、外墙和底板等效静荷载标准值的计算例题第五节 出入口通道内门框墙、临空墙等效静荷载标准值的计算(附例题)第六节 开敞式防倒塌棚架水平等效静荷载标准值的计算第五章“常爆”动荷载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值的计算第一节 顶板等效静荷载标准值的计算(附例题)第二节 外墙等效静荷载标准值的计算(附例题)第六章“核爆”动荷载作用下防空地下室结构构件等效静荷载标准值选用表一、顶板二、外墙三、底板四、有顶盖的室外出入口通道五、出入口通道内支承钢筋混凝土平板防护密闭门的门框墙六、出入口通道内的钢筋混凝土临空墙七、相邻两个防护单元之间的隔墙和门框墙八、室外开敞式防倒塌棚架九、室外楼梯出入口十、在多层地下室中，设置在负二层(含二层)以下的防空地下室十一、多层防空地下室中的门框墙、临空墙十二、多层防空地下室上、下两层防护单元之间的楼板十三、独立柱基、条形基础加防水底板十四、对于可用作室外岀入口的核6级、6B级的室内出入口十五、通风釆光窗井第七章 甲类、乙类 防空地下室结构构件等效静荷载标准值选用表第一节 乙类防空地下室 在“常爆”动荷载作用下结构构件等效静荷载标准值选用表一、对于下列结构构件，可不计入“常爆”等效静荷载的作用二、顶板三、外墙四、在多层地下室中，作用在乙类防空地下室周边上的等效静荷载标准值示意图五、室外出入口通道内的门框墙(附荷载示例)六、室外出入口通道内的临空墙(附荷载示例)七、室內出入口通道内的门框墙、临空墙八、楼梯(附荷载示例)九、室外出入口土中通道结构十、封堵构件十一、扩散室顶板、外墙和底板(附荷载示例)十二、通风釆光窗井第二节 甲类防空地下室结构构件等效静荷载标准值选用表一、顶板二、外墙三、无桩钢筋混凝土底板四、有桩钢筋混凝土底板五、独立柱基、条形基础加防水底板六、在多层地下室中，作用在甲类防空地下室周边上的等效静荷载标准值示意图七、室外出入口通道内的门框墙八、室外出入口通道内的临空墙(附荷载示例)九、相邻两个防护单元之间的隔墙、门框墙(附荷载示例)十、甲类防空地下室上、下两层防护单位之间连通口的设置十一、室外通道，当凈跨小于3米时的顶板和底板十二、室外开敞式防倒塌棚架(附荷载示例)十三、楼梯、休息平台(附荷载示例)十四、出入口通道內的封堵构件十五、扩散室与内部房间相邻的临空墙(附荷载示例)十六、通风釆光窗井等第八章 荷载组合第一节 甲类防空地下室荷载组合第二节 乙类防空地下室荷载组合第九章 构造规定一、防空地下室结构材料强度等级二、防水混凝土设计抗渗等级 三、防空地下室结构构件最小厚度四、混凝土保护层最小厚度五、防空地下室钢筋混凝土结构受拉钢筋最小锚固长度六、钢筋混凝土结构构件纵向受力钢筋最小配筋百分率七、承受动荷载受拉钢筋最大配筋百分率第十章 防空地下室结构构件设计要点第一节 板、梁(附例题)第二节 墙、柱第三节 非承重墙第四节 门框墙一、基本规定二、防护密闭门门框墙类型三、悬板活门门框墙配筋示意图四、例题第五节 临空墙第六节 砌体结构设置圈梁和过梁的规定第七节 室内出入口第八节 室外出入口第九节 室内出入口用做主要出入口