人防工程结构讲课1.ppt

一 概述二 人防工程结构的特点三 防空地下室主体结构四 口部结构构件五 防护设备与设施六 结构构造要求七防护功能平战转换 人防工程结构知识 一概述1 人防工程承受的杀伤破坏作用2 人防工程的综合防护3 人防工程的防护标准 1 人防工程承受的杀伤破坏作用 光辐射 早期核辐射 放射性粘染 空气冲击波 核电磁脉冲 地震与冲击 冲击破坏作用 建筑倒塌 城市大火 生物武器 化学武器 爆炸破坏作用 氢弹爆炸景象 原子弹爆炸景象 1 核武器 荷载陡然达到最大值超压和动压正压和负压无孔不入 可以绕过障碍物遇障碍物反射 核武器爆炸地面空气冲击波 空气冲击波特征 荷载陡然达到最大值超压和动压正压和负压无孔不入 可以绕过障碍物 空气冲击波特征 时程曲线和压力分布 遇障碍物反射 空气冲击波特征 正反射超压 正反射超压是入射压力的2至8倍 核武器与常规武器比较 非直接命中地面爆炸效应 常规武器爆炸动荷载核爆动荷载均属于偶然性荷载 荷载具有量值大 作用时间短且不断衰减等特点 常规武器爆炸空气冲击波 土中压缩波是球面波 一般几毫秒 几十毫秒 核爆炸空气冲击波 土中压缩波是一平面波 一般几百毫秒 几秒 核武器爆炸空气冲击波 早期核辐射 1 以光速传播2 能透射不透明物体3 可使人员致伤 致死 工程防护剩余剂量计算土特别是潮湿的土壤是防护早期核辐射的良好材料 放射性沾染 放射性沾染云迹图 形成原因 核裂变碎片未反应的核燃料感生放射性物质特点 作用面积大作用时间长污染水源和食品长期效应严重 2 常规武器杀伤破坏作用 常规武器分类按发射方式分 炮弹 航弹 导弹按破坏效应分 爆破弹型穿甲弹型半穿甲弹型两种破坏效应 冲击 爆炸 2 人防工程的防护标准 甲类防空地下室 常规武器 核武器 生化武器乙类防空地下室 常规武器 生化武器常规武器抗力标准 距外墙距离均为XX米核武器抗标准 3 防护措施 冲击波荷载的防护主要有 破坏出入口和通风口附近的地面建筑物 使得工程口部堵塞 直接进入工程的各种孔口 破坏口部通道 临空墙以及孔口防护设备 杀伤内部人员 压缩地表面产生土中压缩波 通过压缩波破坏工程被复结构 人防地下室受力特点 防空地下室从本质上讲是战时防空袭的防护结构 但在平时和战时具有不同的功能 平时作为上部地面建筑物的基础结构 既要承受上部建筑物作用的平时荷载 战时作为防护结构又应当能承受防护等级规定的核爆炸 常规武器地面冲击波的作用 防空地下室主体结构在按平时荷载设计的同时 又应按战时荷载进行校核 各部构件按最不利工况进行截面设计 人防荷载的特点 来源 核爆炸 常规武器冲击波作用时间 很短 1秒钟左右作用次数 一次 整个结构寿命期内一次 性质 突加快卸的瞬时动力荷载分布 同时 均匀 满布偶然性荷载 3 防护措施 热辐射和早期核辐射的防护热辐射对地下工程没有直接破坏作用 但可能引起大面积的持续火灾防护 密 门 防爆活门等宜避开热辐射直接照射 早期核辐射防护 保证地下工程有一定的埋深 口部通道一定长度 保证一定的结构厚度 二人防工程结构的特点1 结构可靠度降低2 动力效应3 可进入塑性阶段工作4 材料设计强度可提高5 重视构造要求6 只进行强度计算 二 人防工程结构特点 结构可靠度降低民用结构人防工程 pf 0 5 6 1 二 人防工程结构特点 动力效应动力与静力区别动力反应使结构的最大变形和内力更大 P t t t Y Y P t 等效静载概念 P t t Y 3 结构允许进入塑性阶段工作 二 人防工程结构特点 材料强度可以提高原因 快速加载作用 养护龄期长 快速加载提高1 2砼后期强度提高1 2动载作用下结构构件经历快速变形的过程 工作状态与静载下有一定区别 所以表现的性能也可能不同 静载设计时 人们习惯于单纯从强度 最大抗力 看问题 一般的设计规程也只列出强度的计算公式而不提供变形的能力方面的数据但动力分析和动载设计则需要了解整个抗力函数关系 仅有最大抗力 还要有延性 砼总提高系数1 5 二 人防工程结构特点 应重视防护结构的构造要求特点 大变形 振动环境 对延性要求高 措施 保证足够的延性保证延性破坏 考虑地面的建筑物对地下结构的影响 二 人防工程结构特点 防空地下室结构在核爆动荷载作用下 应验算结构承载力 对结构变形 裂缝开展以及地基承载力与地基变形可不进行验算 防空地下室结构除按本规范设计外 尚应根据其上部建筑在平时使用条件下对防空地下室结构的要求进行设计 并应取其中控制条件作为防空地下室结构设计的依据 二 人防工程结构特点 三防空地下室主体结构1 等效静载确定思路2 核武器等效静载3 常规武器等效静载4 荷载组合5 内力与截面设计 1 核爆炸等效荷载确定思路 地面冲击波超压值 工程等级 空气冲击波超压 土中压缩波 结构动荷载 结构等效静载 1 空气冲击波及地面建筑影响 首层地面冲击波超压值 工程等级 不计入上部建筑影响 计入上部建筑影响 顶板外墙 地面建筑影响条件开孔率墙体强度屋顶强度 1 顶板计入的影响对核6B级 核6级 核5级和核4B级的防空地下室 符合下列条件之一 计入上部建筑物影响 上部建筑物层数不少于二层 其底层外墙为不低于240mm砖砌体强度的墙体 且任何一面外墙墙面开孔面积不大于该墙面面积的50 上部为单层建筑物 其承重外墙使用的材料和开孔比例符合上述规定 且屋顶为钢筋混凝土结构 6B 6级 取 Pd5级 取0 95 Pd4B级 4级 不考虑上部地面建筑物对顶板核爆动荷载的影响 2 外墙计入影响 条件 核4B级及以下 外墙为钢筋混凝土承重墙时 核5级 上部建筑物为抗震设防的砌体结构或框架结构 2 结构动荷载 顶板动载底板动载外墙动荷载 3 结构等效静载 等效静载法顶板外墙底板常用结构 主体结构 的等效静载查表确定 动力系数 动载单调 梁为振动 在t t0时为强迫振动 化爆主要是自由振动 核爆主要是强迫振动 自振周期是一重要参数最大动位移发生在振动曲线中的第一个峰值 最大位移Ym 与动载峰值P0作为静载作用时的静位移YI不相同动力反应的大小不仅与荷载峰值有关 与自振频率的比值t0 T有很大关系 P t t t Y Y P 动力系数确定 三系数法 4 查表确定等效静载 顶板等效静载 外墙等效静载 4 查表确定等效静载 底板 有桩基时底板等效静荷载 2 查表确定等效静载 顶板等效静载 外墙等效静载 底板等效静载 两层不同防护单元结构荷载 单层防空地下室荷载 两层同一单元结构荷载 两层下层是防空地下室荷载 3 常规武器等效静载确定思路 常规武器距外墙一定距离爆炸地面爆空气冲击波土中压缩波顶板的均布动荷载顶板等效静载 两种武器作用结构等效荷载比较1 顶板等效荷载同级别常规武器比核武器等效静载小很多2 外墙等效荷载同级别常规武器比核武器等效静载稍大3 底板等效静载常规武器不考虑底板等效静载武器爆炸荷载与民用荷载相比大出5 10倍 4 荷载组合 a 静载 地面建筑 土 结构重量 b 核武器荷载c 常规武器荷载荷载组合乙类 a c 甲类 a c a b 5 内力计算与截面设计 内力计算 静力计算方法截面设计 材料强度综合调整系数 强剪弱弯 强柱弱梁 抗剪强度的跨高比修正 受剪 受压破坏为脆性破坏 保证整体结构有足够的延性 上世纪80年代初 美国进行了代号为FOAMHEST一系列现场模型试验 在试验中发现 土中浅埋钢筋混凝土结构在爆炸荷载作用下原来按抗弯设计的部分结构却发生了脆性剪切破坏 甚至是直剪破坏 强剪弱弯 强柱弱梁 本规范体现 强度降低墙 柱正截面验算 抗压动力强度降低梁 柱斜截面验算 动力强度降低 四口部结构1 临空墙设计2 防护单元隔墙3 出入口通道结构有顶盖通道无顶盖通道土中竖井多跑楼梯4 消波系统 1 临空墙 临空墙是指一面在工程防护门以外受冲击波荷载作用 一面在工程防护门以内不受冲击波荷载作用的墙体 其位置一般在出入口或通风井附近 1 临空墙 特点 受力大有密闭要求 施工对拉螺栓应按外墙防水做 1 临空墙 配筋 2 相邻防护单元隔墙 两个相邻防护单元抗力不同时 防护隔墙上的等效静载两侧不同 防护单元低的一侧所受的荷载值高 防护单元高的一侧所受的荷载值低 五级 六级 竖向墙体计算外墙 临空墙防护隔墙均可按受弯构件计算 2 相邻防护单元隔墙 配筋 3 出入口通道 有顶盖通道与主体相同 可直接查表无顶盖通道同民用挡土墙 3 出入口通道 土中竖井四周受力和主体结构的外墙相同 3 出入口通道 多跑楼梯 4 防倒塌棚架 一般为地面建筑物倒塌范围以内的防倒塌棚架 设在倒塌范围以内的出入口棚架 棚架由现浇顶板 圈梁 钢筋混凝土柱和非承重的脆性围护构件组成 有相应图集刚出了一本图集 轻质钢构 倒塌等效静载标准值50KN m2 五孔口防护设备与设施1 防护设备上的荷载2 防护密闭门及门框墙3 防爆波活门 扩散室和扩散箱 1 防护设备上的荷载 地面冲击波到防护设备上 要经过一系列变化 2 防护密闭门及门框墙 1 防护密闭门组成门扇铰页闭锁密闭胶条钢门框 2 防护密闭门及门框墙 1 门框墙划成门框侧墙上挡墙门槛2 特点门框墙的强度 刚度要求配筋密度大砼浇注难度大有密闭要求 禁用套管 设止水翼环的一次性钢螺栓 3 门框墙配筋要求 1 配筋的锚固要求2 拉结筋的设置3 门洞四角的内外层 均应配置直径为16mm的斜向加强钢筋 其长度不应小于1000mm 3 门框墙配筋要求 门框墙施工要求 1 门框墙与通道一起浇2 模板加强支护3 保证平准 水平 铅直 位置准确 4 浇注前检查 分层浇注 3 防爆波活门与扩散室 1 活门分类消波原理构造2 施工要求 悬板活门 胶管活门 1 扩散室工作原理2 设置要求连接口应设在距后墙面的净长 l 3 处 3 防爆波活门与扩散室 六构造要求1 使用材料要求2 配筋构造要求3 变形缝 施工缝的设置要求 1 混凝土要求强度要求C25以上保护层厚要求垫块厚度保证水泥用量要求不宜过大早强剂和养护要求通过设计院变更砂石材料的要求按人防工程施工及验收规范 1 使用材料要求 1 使用材料要求 2 钢筋施工中要求不应使用冷加工钢筋慎用钢筋替换拉结筋施工应到位外墙钢筋的排放 底板配筋图 1 使用材料要求 2 钢筋施工中要求 1 变形缝防护单元内不宜设变形缝 伸缩缝 抗震缝可不设 2 施工缝顶板 底板不能设施工缝外墙 内墙不能设竖向施工缝外墙施工缝内墙施工缝 3 变形缝 施工缝的设置要求 七平战转换设计1 平战转换的原则2 孔口封堵3 主体结构转换 人防工程防护功能平战转换设计图集 1 平战结合设计原则 国外五六十年代兴起 在我国七八十年代开始 国外叫 预留设计 解决战时防护和平时使用的矛盾 通过预留设计 过战时应急加固