人防设计要点之结构篇广东中人内部培训资料

人防地下室结构设计若干问题探讨目录概述一人防荷载二结构类型与内力三其它结构措施四常见错误五

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，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1.15～1.5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β3.21.55失效概率pf0.069%6.1%脆性破坏可靠度β3.72.4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)：广岛：1.2~1.5d万吨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，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工程抵抵御的的常规规武器器主要要指航航空炸炸弹（（简称称炸弹弹或航航弹））。根根据破破坏作作用的的不同同，炸炸弹可可分为为普通通爆破破弹、、混凝凝土爆爆破弹弹、穿穿甲弹弹和半半穿甲甲弹。。炸弹的的大小小一般般按““口径径”分分级，，所谓谓口径径是指指炸弹弹的名名义重重量，，如250公斤炸炸弹、、500磅炸弹弹等。。常规武武器破破坏作作用▪整整体破破坏作作用▪局部破破坏作作用一般防防空地地下室室不考考虑抗抗炸弹弹直接接命中中。防护级别武器类型主体防护口部防护常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属偶然荷载能量大、作用时间短且不断衰减冲击波遇孔即入、遇障反射、进大散弱外围结构承受的荷载分空气冲击波和土中压缩波只考虑核武器或常规武器的一次的最不利情况，不需叠加等效静载的计算常规武武器爆爆炸动动荷载载和核核武器器爆炸炸动荷荷载作作用下下,人防地地下室室结构构动力力分析析可采采用等等效静静荷载载法,在等效效静荷荷载和和静荷荷载确确定后后按静静力计计算方方法进进行结结构内内力分分析。。(1)核爆炸炸等效效静荷荷载qe:ΔPm→ΔPms→Ph→→Pc→→qe;ΔPms——空气冲冲击波波最大大超压压值;ΔPms—空气冲冲击波波超压压计算算值;Ph——核武器器爆炸炸土中中h深处压压缩波波的最最大压压力;Ρc—动荷载载q。(2)室常规规武器器爆炸炸等效效静荷荷载qce:ΔPcm→Pch→pc→→qceΔPcm—常规武武器地地面爆爆炸空空气冲冲击波波最大大超压压;Pch—空气冲冲击波波感生生的土土中压压缩波波的最最大压压力;pc——常规武武器地地面爆爆炸作作用在在土中中结构构上的的动荷荷载人防地下室等效静载的取值查规范范表《人民防防空地地下室室设计计规范范》在第4.7节和4.8节以表表格形形式分分别给给出了了各类类人防防构件件常规规武器器爆炸炸均布布等效效静荷荷载值值和核核爆炸炸均布布等效效静荷荷载值值，极极大的的方便便了一一般的的设计计人员员。由由于表表内所所列荷荷载值值都是是在假假定条条件下下根据据规范范公式式计算算得到到的,因此若若实际际工程程不满满足查查表条条件,就需按按公式式计算算。结构设计师的任任务之之一是是正确确的选选用表表格给给出的的人防防等效效静载载等级部位条件等效静载人防地下室等效静载的取值设计人人员有有时可可能习习惯认认为人人防是是由核核爆动动起控控制，，但以以下3种情况况由常常规爆爆动荷荷载起起控制制，设设计时时应着着重注注意。。核武器与常规武器器01常规武器起控制作用顶板底面高出室外外地面的常5、常6级防空地下室，其其外墙在弹塑性工工作阶段设计时，，其等效静载标准准值qce2较核爆动大。出入口临空墙的等等效静载标准值在在室外直通式及室室外单向式，且其其L（L为室外出入口至防防密门的距离）≤≤5m时，常规武器等效效静载标准值较核核武器等效静载标标准值大。当抗力级别为核六六、常五（如一等等人员掩蔽所）时时，部分部位的（（覆土小于1米的顶板和覆土小小于1.5的外墙）常规武器等效静载载标准值较核武器器等效静载标准值值大人防地下室等效静载取值表注：表格括号内内数值为考虑上部部建筑影响的……考虑上部建筑的影影响02适用条件上部建筑不少于两两层或单层的顶板板为钢筋混凝土底层外墙为钢筋混混凝土墙或砌体承承重墙底层外墙任一面开开洞面积小于50%抗震构造厚度不小小于240、非空心或轻质砌砌块效果与原理顶板外墙顶板荷载折减外墙荷载加大墙、窗消弱冲击波波墙反射冲击波打击击地面形成压缩波波叠加引用人防顶板上方有管管道层、夹层及普普通地下室时顶板荷载折减外墙荷载不变人防地下室等效静载取值口部荷载值03防密门、防爆波活门超压门框墙等效静载临空墙等效静载口部形式核5级核6级室外单向、直通式出入口坡度<30度550240口部形式核5级核6级穿廊式或垂直式0.20.1直通式或坡向式0.30.12口部形式核5级核6级室外单向、直通式出入口坡度<30度

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160动力系数Kd=2[β]/(2[β]-1)[β]=1Kd=2[β]=2Kd=1.33防护密闭门门框墙墙是一种特殊的临临空墙。规范4.5.8中规定出入口通道道内门框墙与临空空墙设计压力取值值一致，但在计算算等效静荷载时，，临空墙是按照弹弹塑性工作阶段确确定，而防护密闭闭门门框墙由于需需要更严格的控制制其变形，以保证证受力时能和门扇扇共同作用，因此此时按照弹性工作作阶段确定的，由由此可以看出虽然然出入口通道内门门框墙与临空墙处处在相邻的位置，，但作用在门框墙墙上的等效静荷载载要比作用在临空空墙上的等效静荷荷载值大。——倒塌范围与室外出出入口设置战时作为主要出入入口的室外出入口口，其敞开段宜设设置在地面建筑倒倒塌范围以外。在在倒塌范围以外的的室外出入口口部部建筑宜采用单层层轻型建筑。因受受条件限制，室外外出入口通道敞开开段设置在地面建建筑倒塌范围以内内时，其口部建筑筑应采用防倒塌棚棚架。防倒塌棚架周围相邻建筑！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——倒塌范围与室外出出入口设置当条件限制（满占占红线），核6、6B级满足下列条件的的不设置室外出入入口：1与有可靠出入口的的其他人防工程（（抗力级别不低于于本工程）相连通通；2当上部建筑为钢结结构或钢筋混凝土土结构，且其主要要出入口满足下列列各项条件时：▪首层楼梯间直直通室外地面，且且地下室至首层的的梯段上端与室外外的距离不大于2米；▪首层由梯段至至通向室外的门洞洞之间，应设置与地面建筑结构脱脱开的防倒塌棚架；▪首层楼梯间直直通室外的门洞外外侧上方，应设有有挑出长度不小于于1米的防倒塌挑檐；；▪主要出入口与与其中一个次要出出入口的防护密闭闭门之间的水平直直线距离不小于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地面层与地面以上主体脱脱开与地下室主体结构构不脱在方案协调阶段时时就要注意加设防防倒塌结构后车道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防倒塌防倒塌棚架是否需需要做到出入口出出地面后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防倒塌在地面平地上存在在全部堵死的概率率极小，虚线范围围不需要做防倒塌塌棚架防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值防倒塌棚架04水平荷载是冲击波波产生的等效静载载01竖向荷载规范给的的是等效静载，可可考虑材料强度提提高竖向荷载是房屋倒倒塌等产生的堆积积等效荷载水平荷载先到达，，两者不同时作用用，计算模型应分分开算020304人防地下室等效静载取值出入口楼梯05战时次要出入口战前确保使用战后不确保使用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人防地下室等效静载取值底板荷载值06筏板基础

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06桩基础顶板人防荷载通过柱----承台----桩----地基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；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06独基或条基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。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墩基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饱和土

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07向上荷载与向下荷荷载分别计算配筋筋，含钢量大，墙墙柱支座位置钢筋筋过多同层钢筋向上与向向下受力筋的搭接接位置矛盾人防组合荷载大于于平时荷载，下层层承重结构破坏造造成灾难性后果果错误人防区设在上层，，下层为非人防区区人防地下室等效静载取值多层地下室07下层围护结构按上上层人防同抗力等等级设计解决方案人防区设在上层，，下层为非人防区区人防地下室等效静载取值多层地下室07当上下相邻楼层划划分为不同防护单单元时，下层可以以不划分防护单元元和抗爆单元两层间楼板人防等等效静载按单元间间隔墙取值两层间楼板人防等等效静载只考虑向向下作用原理上下层均为人防区区人防地下室等效静载取值多层地下室07局部存在向上冲击击波错误下层局部为非人防防区人防地下室等效静载取值多层地下室07对应上层人防区按按同抗力围护结构构设计扩大人防区与上层层相对应----土建成本增加设备备成本减少解决方案下层局部为非人防防区人防地下室等效静载取值多层地下室07下层围护结构抗力力不小上层缺点上层防护等级大于于下层人防地下室等效静载取值多层地下室07下层对应上层高抗抗力单元加设单单元隔墙解决方案上层防护等级大于于下层人防地下室等效静载取值多层地下室07中间楼板按高抗力力单元隔墙向下下作用解决方案下层防护等级大于于上层6B级6级5级4B级4级地面超压(Mpa)0.030.050.10.20.3穿廊或竖井式0.10.150.30.40.6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压力08五级与五级或五级级与六级间连通口口防密门可选用（（6）级门人防地下室等效静载取值单元连通口设计压压力08五级与五级或五级级与六级间双向受受力大门需选用(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、结构类型与内内力分析结构类型有次梁的梁板结构构01SATWE的分析没有考虑次次梁的作用，而次次梁配筋计算时没没有读取人防荷载载。人防中次梁应按主主梁输入。2人防等效静载的选选取时板跨取次梁梁围合的板跨3抗震性能好，有利利于控制裂缝开展展1结构类型无次梁的梁板结构构02由于板厚较大，可可以考虑采用弹性性板61主梁受力优于次梁梁结构，截面小于于次梁结构，经济济指标优于次梁结结构（构造引起））2结构类型加腋梁板结构03设备管线可以从截截面较小的跨中通通过，有效降低建建筑层高1截面与弯矩包络图图适应，充分利用用支座的有效高度度，经济指标优于于一般梁板结构2结构类型无梁楼盖结构04荷载取值板跨按柱柱轴线1造型美观，降低层层高2弯矩计算可折减0.9（内拱效应）3内力计算可用弹性性板64结构类型宽扁梁结构05介于梁板结构和无无梁结构之间的一一种结构，可以改改善无梁楼盖结构构抗震性能差的弱弱点1梁高小于1/10，梁宽大于1.5倍柱宽2扁梁可视作带肋的的无梁楼盖，梁内内力按梁与柱上板板带的线刚比分配配3没有成熟的软件计计算，内力采用电电算与手算结合4结构类型预应力结构06对控制超长结构使使用期间的裂缝有有良好效果，解决决大型人防地下室室超长不能留伸缩缩缝的难题1充分发挥钢材的强强度，减少板厚与与梁高，有明显的的经济效益2预应力筋延性差，，能否在人防工程程中的运用有争议议，缺少理论和实实验支持3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10~22分贝）结构类型空心楼盖07有效降低建筑物高高度结构类型空心楼盖07在人防工程中应用用的缺点:1、减少的自重在人人防设计中所起的的影响很小: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在人防工程中应用用的缺点:计算问题：1、防等效静载取值问题题：现人防地下室室规范所列等效静静载值的取值与动动力系数有关，动动力系数与结构延延性比和结构自振振圆频率有关，目目前相关规范没有有给出空心楼盖的的等效静载值，相相关的文献也没看看到关于空心楼盖盖等效静载或动力力系数方面的理论论或试验研究结论。2、顶板在人防等效静载作作用下可以按弹塑塑性计算，空心楼楼盖的塑性变形能能力如何，调幅系系数如何取值，没没有规范、文献献理论或试验依据据，设计时可暂按按人防地下室规范范取值，但如果审审图公司提出这个个问题将无法解答答。结构类型空心楼盖07在人防工程中应用用的缺点:构造问题1、空心楼盖填充体上皮一一般厚100～120，不满足防水规范范关于防水混凝土土最小厚度250的要求，如果出现现上皮渗漏，下皮皮更无法满足抗渗渗要求，并且无法法采取注浆等补漏漏措施。2、模盒尺寸一般为1000x300和700x300，不满足人防地下下室规范关于上下下层钢筋网间拉结结筋间距不小于500的要求（GB50038-2005第22条）3、空心楼盖填充体下皮一一般厚60～100，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人防工程应用时应应注意问题1、冲切计算不仅要计算算柱边与柱帽的冲冲切，而且要计算算柱帽与平板边以以及实心板与空心心板交接处的冲切切2、冲切和抗剪计算时混混凝土动力强度值值应乘以0.8折减系数（GB50038-2005第4.10.5条）结构类型空心楼盖07人防工程中应用时时注意的问题:1、空心楼盖应复核其折算算厚度是否满足人人防地下室规范关关于结构折合最小小厚度200的要求（GB50038-2005第4.11.3条），如果是首层层，还需复核其最最小厚度满足防早早期核幅射的最小小厚度要求2、暗梁配筋要满足人人防地下室规范关关于结构最小配筋筋率的要求。空心板板底要满足足人防地下室规范范关于结构最小配配筋率(应取全截面)的要求3、空心板上皮如果采用配配双层双向钢筋网网形式，要注间复复核两层钢筋间最最小净空，保证混混凝土的浇筑质量量。结构类型空心楼盖07内力计算与截面设设计中应注意的有有关问题