人防地下室结构设计.ppt

人防结构 一 概述 1 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 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 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 1 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 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 1 1 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 05 1 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 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100KN 多层人防时中间板上的荷载 新增条文 6级取50KN 5级取100KN 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 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 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 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 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 1 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 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 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 250 300mm 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 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 5 0 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 1 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 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 3 平战结合水池开向水泵房的人孔 气孔 可以封堵 4 当跨度 12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 1 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 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 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 但桩的混凝土及钢筋的强度要提高 桩的承载力仍不考虑人防荷载 4 战时主要出入口的加强 主要出入口一个单元就一个 主要出入口就是带简易洗消间或淋浴洗消的口 踏步板 平台板厚度一般取200mm 配筋 双面对称 并加拉结筋 5 6级室内出入口代替室外口的加强 梯段板 平台板同上 但一直加强到二层楼面 防倒塌挑檐平时做好 6 开向架空层的口不能作为室外口7 关于门框墙的设计 对门框