---人防设计要点之结构篇---(广东中人内部培训资料)

1、目目 录录一二三四五六一、概述防护的理解误解战时进入人防地下室是安全的；根本防不住导弹，做人防地下室没有用标准城市居民不是精确打击的重点；平战合用的原则受国家经济实力的制约；标准人防工程结构要达到的是在一定的假设条件下保证最大程度的生存概率的相对安全。安全适用合理经济核冲击波-假设常规武器-非直接命中抗打击能力-一次武器及次生灾害主体口部出入口通风口化学武器围护结构密闭，有一定室内空间密闭门防毒通道洗消间密闭阀门滤毒器生物武器核武器放射性沾染早期核辐射有一定结构厚度顶板上方覆土通道拐弯通道长度密闭阀门热辐射城市火灾冲击波空气冲击波结构抗力防护密闭门防爆波活门扩散室土中压缩波房屋倒塌出入口数量防

2、倒塌棚架防塌风口防堵篦子常规武器防护单元抗爆单元人防地下室防护人防地下室结构设计主要内容主体结构孔口防护顶板外墙底板人防隔墙柱、基础等出入口消波系统防密门选用口门临空墙口门门框墙口门 出入口通道门风井门防爆波活门选用扩散室人防地下室结构设计的特点1结构设计的可靠性降低由于核爆动荷载是偶然性荷载，钢筋混凝土构件又允许开裂，因此比之静荷载作用下构件的安全度可适当降低。2考虑结构的动力响应在动荷载作用下，结构产生动力响应3构件可考虑进入塑性工作状态允许有残余塑性变形存在，可考虑塑性内力重分布4 材料设计强度可以提高实验表明，在快速加载的情况下，这时材料力学性能发生比较明显的变化， 主要表现为强度提高

3、，但变形性能包括塑性性能等基本不变，这对结构工作起到有利作用， 例如钢材强度可提高1.151.5倍，对砼强度可提高1.5倍，这是在设计中考虑材料强度综合 调整系数来完成的5只做结构承载力验算对结构变形、裂缝展开以及地基承载力和地基变形可不进行验算指标平时结构人防结构延性破坏可靠度3.21.55失效概率pf0.069%6.1%脆性破坏可靠度3.72.4失效概率pf0.011%0.8%二、人防荷载核武器效应核武器空中爆炸距地面一定高度之上（小于 30千米）的核爆炸。爆炸瞬间先出现强烈明亮的闪光，后形成不断增大和发光的火球。冲击波经过地面反射回到火球后使火球变形，呈上圆下扁的“馒头”状，最后，从地面

4、升起的尘柱和烟云共同形成高大的蘑菇云。在冲击波所到之处还可听到多声巨响。火球的最大直径和发光时间、蘑菇云稳定时的高度主要决定于爆炸的 TNT当量。对于2万吨TNT当量的核爆炸， 火球最大直径约为440米，发光时间约为2.4秒，稳定蘑菇云的高度约为11千米。不同当量核弹对不同状态人员的杀伤半径数据如下(单位：公里)：空气冲击波与土中压缩波人防地下室结构设计主要考虑抵抗空气冲击波。当核武器在空中爆炸时，当冲击 波传播到地表时，形成反射冲击波，因反射波是在被入射波压密和加热过的空气中传播，且 压力又高，所以反射波的传播速度要比入射波快，当反射波波阵面终于赶上入射波波阵面后 ，则汇合成为一单一的冲击波

5、，即合成波，合成波波阵面靠近地面部分是垂直于地面的，即 合成波是水平方向传播的，对抗力等级较低的防空地下室来说，所受的冲击波即为这种合成 波(即地面冲击波)。防空地下室的顶板一般就直接承受地面冲击波的超压和负压作用，而对 于侧壁和底板，因空气冲作用于地表，压迫土体并使其产生运动，上层土体受压后连续向下传递压力，这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程称为土中压缩波的传播，当遇到侧壁或底板的阻挡后，则会产生超压、动压和负压作用，这就是侧壁和底板需考虑的问题。常规武器效应人防工程抵御的常规武器主要指航空炸弹（简称炸弹或航弹）。根据破坏作用的不同，炸弹可分为普通爆破弹、混凝土爆破弹、穿甲弹和半穿甲弹。

6、 炸弹的大小一般按“口径”分级，所谓口径是指炸弹的名义重量，如250公斤炸弹、500磅炸弹等。 常规武器破坏作用整体破坏作用 局部破坏作用一般防空地下室不考虑抗炸弹直接命中。 防护级别防护级别武器类型武器类型主体防护主体防护口部防护口部防护常5级1000磅低阻爆破弹距外墙外侧水平距离10米处地面爆炸口部外10米处爆炸常6级1000磅低阻爆破弹人防地下室荷载的特点荷载特点等效静载的计算常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载作用下,人防地下室结构动力分析可采用等效静荷载法,在等效静荷载和静荷载确定后按静力计算方法进行结构内力分析。(1) 核爆炸等效静荷载qe:Pm Pms Ph Pc qe;Pms空

7、气冲击波最大超压值;Pms空气冲击波超压计算值;Ph核武器爆炸土中h深处压缩波的最大压力;c动荷载q。 (2)室常规武器爆炸等效静荷载qce:Pcm Pch pc qcePcm常规武器地面爆炸空气冲击波最大超压;Pch空气冲击波感生的土中压缩波的最大压力;pc常规武器地面爆炸作用在土中结构上的动荷载人防地下室等效静载的取值查规范表人民防空地下室设计规范在第4.7节和4.8节以表格形式分别给出了各类人防构件常规武器爆炸均布等效静荷载值和核爆炸均布等效静荷载值，极大的方便了一般的设计人员。由于表内所列荷载值都是在假定条件下根据规范公式计算得到的,因此若实际工程不满足查表条件,就需按公式计算。结构设

8、计师的任务之一是正确的选用表格给出的人防等效静载等效静载人防地下室等效静载的取值设计人员有时可能习惯认为人防是由核爆动起控制，但以下3种情况由常规爆动荷载起控制，设计时应着重注意。核武器与常规武器01顶板底面高出室外地面的常5、常6级防空地下室，其外墙在弹塑性工作阶段设计时，其等效静载标准值qce2较核爆动大。出入口临空墙的等效静载标准值在室外直通式及室外单向式，且其L（L为室外出入口至防密门的距离）5m时，常规武器等效静载标准值较核武器等效静载标准值大。当抗力级别为核六、常五（如一等人员掩蔽所）时，部分部位的（覆土小于1米的顶板和覆土小于1.5的外墙）常规武器等效静载标准值较核武器等效静载标

9、准值大人防地下室等效静载取值表注：表格括号内数值为考虑上部建筑影响的考虑上部建筑的影响02上部建筑不少于两层或单层的顶板为钢筋混凝土底层外墙为钢筋混凝土墙或砌体承重墙底层外墙任一面开洞面积小于50%抗震构造厚度不小于240、非空心或轻质砌块人防顶板上方有管道层、夹层及普通地下室时人防地下室等效静载取值口部荷载值03口部形式口部形式核核5级级核核6级级室外单向、直通式出入口坡度30度550240口部形式口部形式核核5级级核核6级级穿廊式或垂直式0.20.1直通式或坡向式0.30.12口部形式口部形式核核5级级核核6级级室外单向、直通式出入口坡度30度 370 160防护密闭门门框墙是一种特殊的临

10、空墙。规范4.5.8中规定出入口通道内门框墙与临空墙设计压力取值一致，但在计算等效静荷载时，临空墙是按照弹塑性工作阶段确定，而防护密闭门门框墙由于需要更严格的控制其变形，以保证受力时能和门扇共同作用，因此时按照弹性工作阶段确定的，由此可以看出虽然出入口通道内门框墙与临空墙处在相邻的位置，但作用在门框墙上的等效静荷载要比作用在临空墙上的等效静荷载值大。 倒塌范围与室外出入口设置倒塌范围与室外出入口设置战时作为主要出入口的室外出入口，其敞开段宜设置在地面建筑倒塌范围以外。在倒塌范围以外的室外出入口口部建筑宜采用单层轻型建筑。因受条件限制，室外出入口通道敞开段设置在地面建筑倒塌范围以内时，其口部建筑

11、应采用防倒塌棚架。 防倒塌棚架周围相邻建筑！周围相邻建筑！口部建筑设计口部建筑设计！防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值倒塌范围与室外出入口设置倒塌范围与室外出入口设置倒塌范围的取值防核武器抗力等级地面建筑结构类型砌体结构钢筋混凝土结构钢结构4、4B建筑高度建筑高度5、6、6B0.5倍建筑高度5.0m0.5H防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值倒塌范围与室外出入口设置倒塌范围与室外出入口设置 当条件限制（满占红线），核6、6B级满足下列条件的不设置室外出入口：1与有可靠出入口的其他人防工程（抗力级别不低于本工程）相连通；2当上部建筑为钢结构或钢筋混凝土结构，且其主要出入口满足下列各项条件时：首

12、层楼梯间直通室外地面，且地下室至首层的梯段上端与室外的距离不大于2米；首层由梯段至通向室外的门洞之间，应设置与地面建筑结构脱开的防倒塌棚架；首层楼梯间直通室外的门洞外侧上方，应设有挑出长度不小于1米的防倒塌挑檐；主要出入口与其中一个次要出入口的防护密闭门之间的水平直线距离不小于15.0米。防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值车道主要出入口地面层与地面以上主体脱开与地下室主体结构不脱在方案协调阶段时就要注意加设防倒塌结构后车道的净宽防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值车道主要出入口防倒塌防倒塌棚架是否需要做到出入口出地面后5米以外？防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值车道主要出入口防倒塌在地面平

13、地上存在全部堵死的概率极小，虚线范围不需要做防倒塌棚架防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值防倒塌棚架04水平荷载是冲击波产生的等效静载01竖向荷载规范给的是等效静载，可考虑材料强度提高竖向荷载是房屋倒塌等产生的堆积等效荷载水平荷载先到达，两者不同时作用，计算模型应分开算020304人防地下室等效静载取值出入口楼梯05战时次要出入口战时主要出入口战前确保使用战后确保使用正反面不同时受力分别计算战前确保使用战后不确保使用人防地下室等效静载取值底板荷载值06 从本质来说，筏板基础所承受的人防荷载是由于顶板受到人防荷载压力后向下运动从而产生地基反力引起的。与静荷载不同的是由于人防荷载是瞬间加载卸载，底

14、板等效静载要小于顶板等效静载。人防地下室等效静载取值底板荷载值06u顶板人防荷载通过柱- 承台 - 桩-地基u对于支承在岩层等地基上的端承桩，底板不产生向下的运动，荷载为零 ；u对于非端承桩，会产生沉降变形，底板人防荷载值按桩筏共同作用推算出来；对单纯抗拔桩，按无桩考虑。人防地下室等效静载取值底板荷载值06p独基或条基加防水底板的底板人防荷载机理与非端承桩的情况类似。p对无地下水的非端承桩、支承在非岩层的独基或条基结构，不允许不做钢筋混凝土底板，避面由于地下室在人防荷载作用下沉降引起地面隆起影响使用人防地下室等效静载取值底板荷载值06底部支承在岩层上的墩基或独基（条基）加防水底板的底板人防荷载

15、机理与端承桩的情况类似。对无地下水的底部支承在岩层上的墩基或独基（条基） ，允许不做钢筋混凝土底板，而只做素砼底板人防地下室等效静载取值底板荷载值06 在饱和土中，由于土中含水量高，可能会产生压缩波从侧面绕射到底板上的荷载，绕射波荷载可以看成是由侧压力产生的侧压力。人防地下室等效静载取值多层地下室07l向上荷载与向下荷载分别计算配筋，含钢量大，墙柱支座位置钢筋过多l同层钢筋向上与向下受力筋的搭接位置矛盾l人防组合荷载大于平时荷载，下层承重结构破坏造 成灾难性后果人防地下室等效静载取值多层地下室07下层围护结构按上层人防同抗力等级设计 人防地下室等效静载取值多层地下室07n当上下相邻楼层划分为不

16、同防护单元时，下层可以不划分防护单元和抗爆单元n两层间楼板人防等效静载按单元间隔墙取值n两层间楼板人防等效静载只考虑向下作用人防地下室等效静载取值多层地下室07局部存在向上冲击波 人防地下室等效静载取值多层地下室07n对应上层人防区按同抗力围护结构设计n扩大人防区与上层相对应-土建成本增加设备成本减少 人防地下室等效静载取值多层地下室07下层围护结构抗力不小上层人防地下室等效静载取值多层地下室07下层对应上层高抗 力单元加设单元隔墙人防地下室等效静载取值多层地下室07中间楼板按高抗 力单元隔墙向下作用6B6B级级6 6级级5 5级级4B4B级级4 4级级地面超压地面超压(Mpa)(Mpa)0.

17、03 0.05 0.1 0.2 0.3 穿廊或竖井式穿廊或竖井式0.10.150.30.40.6直通或单向式直通或单向式0.60.9人防地下室等效静载取值单元连通口设计压力08五级与五级或五级与六级间连通口防密门可选用（6）级门人防地下室等效静载取值单元连通口设计压力08五级与五级或五级与六级间双向受力大门需选用(5)级门人防地下室等效静载取值单元连通口设计压力08人防地下室等效静载取值荷载组合09分项项数为1.05级砌体结构的上部建筑自重取一半除筏基外，底板应考虑水压力与人防荷载的组合三、结构类型与内力分析结构类型有次梁的梁板结构01SATWE的分析没有考虑次梁的作用，而次梁配筋计算时没有读

18、取人防荷载。人防中次梁应按主梁输入。人防等效静载的选取时板跨取次梁围合的板跨抗震性能好，有利于控制裂缝开展结构类型无次梁的梁板结构02由于板厚较大，可以考虑采用弹性板6主梁受力优于次梁结构，截面小于次梁结构，经济指标优于次梁结构（构造引起）结构类型加腋梁板结构03设备管线可以从截面较小的跨中通过，有效降低建筑层高截面与弯矩包络图适应，充分利用支座的有效高度，经济指标优于一般梁板结构结构类型无梁楼盖结构04荷载取值板跨按柱轴线造型美观，降低层高弯矩计算可折减0.9（内拱效应）内力计算可用弹性板6结构类型宽扁梁结构05介于梁板结构和无梁结构之间的一种结构，可以改善无梁楼盖结构抗震性能差的弱点梁高小

19、于1/10，梁宽大于1.5倍柱宽扁梁可视作带肋的无梁楼盖，梁内力按梁与柱上板带的线刚比分配没有成熟的软件计算，内力采用电算与手算结合结构类型预应力结构06对控制超长结构使用期间的裂缝有良好效果，解决大型人防地下室超长不能留伸缩缝的难题充分发挥钢材的强度，减少板厚与梁高，有明显的经济效益预应力筋延性差，能否在人防工程中的运用有争议，缺少理论和实验支持结构类型空心楼盖07一、分类： 圆形型薄壁筒芯（筒芯） 方形薄壁箱体（箱体）二、优点： 减轻自重 降低地震作用 提高隔热作用（导热系数0.39,一般楼板1.74） 提高隔声作用（提高1022分贝）结构类型空心楼盖07有效降低建筑物高度结构类型空心楼盖

20、07在人防工程中应用的缺点:1、减少的自重在人防设计中所起的影响很小:减轻混凝土自重=0.3x25=7.5人防等效静静=70结构类型空心楼盖07在人防工程中应用的缺点:计算问题：1、防等效静载取值问题：现人防地下室规范所列等效静载值的取值与动力系数有关，动力系数与结构延性比和结构自振圆频率有关，目前相关规范没有给出空心楼盖的等效静载值，相关的文献也没看到关于空心楼盖等效静载或动力系数方面的理论或试验研究结论。2、顶板在人防等效静载作用下可以按弹塑性计算，空心楼盖的塑性变形能力如何，调幅系数如何取值， 没有规范、文献理论或试验依据，设计时可暂按人防地下室规范取值，但如果审图公司提出这个问题将无法

21、解答。结构类型空心楼盖07在人防工程中应用的缺点:构造问题1、空心楼盖填充体上皮一般厚100120，不满足防水规范关于防水混凝土最小厚度250的要求，如果出现上皮渗漏，下皮更无法满足抗渗要求，并且无法采取注浆等补漏措施。2、模盒尺寸一般为1000 x300和700 x300，不满足人防地下室规范关于上下层钢筋网间拉结筋间距不小于500的要求（GB50038-2005第22条）3、空心楼盖填充体下皮一般厚60100，下皮混凝土浇筑的密实度不容易保证，易出现蜂窝麻面。结构类型空心楼盖07人防工程应用时应注意问题1、冲切计算不仅要计算柱边与柱帽的冲切，而且要计算柱帽与平板边以及实心板与空心板交接处的冲切2、冲切和抗剪计算时混凝土动力强度值应乘以0.8折减系数（GB50038-2005第4.10.5条）结构类型空心楼盖07人防工程中应用时注意的问题:1、空心楼盖应复核其折算厚度是否满足人防地下室规范关于结构折合最小厚度200的要求（GB50038-2005第4.11.3条），如果是首层，还需复核其最小厚度满足防早期核幅射的最小厚度要求2、暗梁配筋要满足人防地下室规范关于结构最小配筋率的要求。空心板板底要满足人防地下室规范关于结构最小配筋率(应取全截面)的要求3、空心板上皮如果采用配双层双向钢筋网形式，要注间复核两层钢筋间最小净空，保证混凝土的浇筑质量。结构类型空心楼盖07内力计算与截