人防地下室结构设计
5、防空地下室设在中间层,顶板等效静荷载取值方法同 (3),其余构件取值方法同(4)。
3、多层乙类防空地下室等效静荷载标准值
(1)上下同一防护单元,中间楼板、底板不计常规武器地面爆炸 动荷载作用,顶板、外墙等效静荷载取值方法同单元。
(2)相邻楼层划分上、下两个抗力级别相同或不同防护单元时,
中间楼板及底板不计常规武器地面爆炸荷载作用,顶板、 外墙等效静荷载取值方法同单层。
其中常规武器等效TNT装药量、爆心至外墙、口部的水
平距离均按国家现行有关规定取值。
2、核武器爆炸动荷载
核武器爆炸方式按“空爆”考虑,防空地下室所受的 冲击波作用按平行于地表传播的地面空气冲击波考虑。 超压是地面空气冲击波主要参数,防空地下室抗力级
别是按不同的地面超压值划分的。
结构设计时,采用地面冲击波最大超压ΔPcm按图示 现行有关规定取值,其他主要设计参数按规范表4.4.1采 用。 核爆炸土中压缩波最大压力Ph及土中压缩波升压时间
(a)作用在顶板上最大压力Pc1 Pc1 = k Ph k - 顶板核武器爆炸动荷载综合反射系数,按规范 4.5.3条确定 Ph -核武器爆炸土中压缩波最大压力,按规范 4.4.3条确定 (b)作用在外墙上最大压力Pc2 Pc2 = ξ Ph ξ-土的侧压系数,按表4.5.5采用 (c)作用在底板上最大压力Pc3 Pc3 = η Ph η - 底压系数,底板位于地下水位以上取0.7 - 0.8,位于地下水位以下取0.8 -1.0 (d)出入口通道临空墙、门框墙上空气冲击波最大压力值Pc, Pc按表4.5.8确定。
kd - 动力系数
k值取值分别按照常规武器、核武器在空气中冲击波、土 中压波简化波形,根据构件圆频率ω,动荷载升压时间、动荷
载等效作用时间及允许延性比确定。
Pc -作用在结构构件上动荷载最大压力。 常规武器爆炸动荷载作用在顶板,外墙上最大压力Pc按附
录B有关公式计算。
核武器爆炸动荷载作用在顶板、外墙、底板上最大压力 Pc1、Pc2及Pc3
例
核5级、常5级甲类防空地下室,顶板荷载考虑上部建筑
物影响的室内出入口,门框墙门洞侧边基本条件如图所 示,门型号FM1020—5,砼C30,HRB335。 求:钢筋混凝土防护密闭门一侧边框墙配筋。 解: 由已知条件查规范4.8.7,直接作 用在门框墙上等效静荷载标准值 qe = 380 KN/m L1 = L — 100/3 = 350 — 100/3 = 317mm L2 = 350 — 100 = 250mm 平板防护密闭门 FM1020—5, a = 1200 b = 2200 由a/b = 1200/2200 = 0.545 查表4.7.5 — 2 γb = 0.455
(5)防空地下室设在中间,顶板、底板均不计入常规武器地面爆炸 动荷载作用,但要符合规范中构造要求,外墙等效静荷载取值 方法同单层防空地下室。
六、结构内力分析、截面设计
1、荷载组合
防空地下室结构上作用荷载:武器爆炸动荷载、上部
建筑物的土压力、水压力及防空地下室自重等。
(1)平时使用状态的结构荷载。 (2)战时常规武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作 用。 (3)战时核武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用。
4、防护密闭门框墙 — 按弹性分析方法计算内力 作用在门框墙上水平等效静荷载由两部分组成, 一部分直接 作用在门框墙上,另一部分由门扇传来的。 当山洞边墙体悬挑长度≤1/2倍该边边长时,按悬 臂构件进行 计算。当悬挑长度>1/2倍该边边长时设梁或柱。 上、下门框(过梁)除考虑水平等效静荷载外, 还要考虑竖 向荷载作用。
承载力验算时,混凝土、砌体抗压动力强度设计值乘以折 减系数0.8;对梁、柱斜截面受剪能力验算时,混凝土、
砌体动力强度设计值乘以折减系数0.8。
(4)当对混凝土梁斜截面受剪承载力验算时,斜截面 抗剪承载力能力按规范4.10.7—1-2进行修正。 (5)按弹塑性设计时,受柱钢筋配筋率不宜大于 1.5%。当大于1.5%时,受弯构件或大偏让受压构件,应 适当加大纵向受压钢筋配筋率,使延性比满足规范4.10.3 要求。同时应按控制受柱钢筋最大配筋率: C25 HRB335 2.2% HRB400 2.0%
(3)防空地下室设在下层,上层普通地下室,中间楼板等 效静荷载可按考虑上部建筑影响防空地下室顶板取值。 (4)防空地下室设在最上层时,防空地下室顶板及防空地 下室及其以下各层内、外墙柱及最下层底板均应考虑武器爆 炸动荷载作用,防空地下室底板可不考虑核爆炸动荷载作用, 按平时使用荷载计算,但符合相关构造要求。战时对防空地 下室以下各层采用临战封堵转换措施。
c)永久荷载分项系数,对结构有利取1.0,不利取1.2
d)各材料采用动力强度设计值 (2)计算梁板结构中板抗弯承载能力,当板周边支座横向 伸长受到约束时,跨中弯矩乘以折减系数0.7;对无梁 楼盘,乘以折减系数0.9;当设计中已考虑板轴向力影 响时,可不予折减。
(3)当按等效静荷载分析出内力,进行墙、柱受压构件
对竖井、通道可作为平面应变问题按整体计算简
图确定。 对比较复杂的防空地下室主体结构,往往拆成顶 板、外墙、底板、内墙、柱等构件,按各自所设荷载 值和不同的动力特征计算内力。应注意边界条件应接
近支承情况进行处理。
3、截面设计
(1)在承载力极限状态设计中,相关系数取值 a)结构重要系数1.0 b)等效静荷载分项系数1.0
当h 1.2m时 K 1 1.2 .38 1 / 2.38 1.19 1
⑤顶板核爆炸动荷载最大压力PC1
PC1 KPh 1.19 0.95Pm 1.13Pm
⑥板自振圆频率ω
812 dK L2
顶板按四边固定板 d — 板厚
a / b 6 / 4.8 1.25
查规范附录C表C0.2得板频率系数Ω = 30.1 d = 0.3m K = 1.0
1/ s
K — 混凝土强度等级影响系数,C25
812 30.1 0.3 1/ 4.82 322.56
⑦允许延性比[β] 按表4.6.2 ⑧顶板动力系数 当[β] = 3 查表4.6.5 qe1 = k [β] = 3 Kd1
求:顶板等效荷载标准值。
解: qe1 = k d1 Pc1 k d1— 底板的动力系数,与允许延性比[β],板自振圆频率ω ,升压时间toh有关。 Pc1 — 用在顶板上最大压力。 Pc1 = k Ph 设计时,应考虑上部建筑对地面空气冲击波超压作用的影响。 规范4.4.4 当符合下列条件之一时,可考虑上部建筑对地面冲击 波影响: • 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,其承重外墙使用材料及开孔比例符合上款规 定,且屋顶为钢筋混凝土结构。 ①土中压缩波最大压力Ph 土计算深度h:1.2m<1.5m,按4.4.3条;当土计算深度小于或 等于1.5m时,Ph可近似取ΔPm 按规范4.4.6,符合4.4.4条规定核5级防空地下室,空气冲击波 计算值 可取0.95ΔPm 则Ph = 0.95ΔPm
≥C300
HRB335
2.5%
HRB400
2.4%
七、常用结构构件设计要求
1、外墙可按偏心受压构件计算,简单偏于安全,外墙可
不考虑轴向压力,将压弯构件按纯弯构件验算。
2、底板,按平时使用荷载确定底面积,按核爆炸动荷载
验算基础底板强度,不需要验算变形和裂缝。 3、临空墙,当计入顶板传来竖向静荷载时,可按大偏心 受压构件计算,当仅考虑水平荷载时根据墙长和墙宽 不同比值按四边支承双向板或两边支承的单向板受弯 构件 用弹塑性方法计算内力。
度等于3.0m时确定。
e)甲类防空地下室底板只考虑核武器爆炸作用,可不考 虑常规武器作用。乙类防空地下室不计入常规武器爆
炸产生等效静荷载,但底板设计必须满足相关规定构
造要求。
(2)当不符合规范相关条件时,应按规范中 有关公式分别计算等效荷载标准值。
例1 核5级甲类防空地下室,顶板厚300mm, 采用C25,双向短边 b = 4.8m,长边 a = 6.0m,顶板覆土厚 h = 1.2m,粘性土,波速 比γc = 2,土起始压力波速v0 = 200m/s,地 面钢筋混凝土高层剪力墙结构,底层外墙开孔 面积小于该墙面积50%。
人防地下室结构设计
(续)
2012.07
一、人防地下室基本概况、结构设计中常 用术语 二、人防地下室结构的主要特征 三、结构设计基本原则、规定、设计步骤 四、常规武器、核武器爆炸动荷载 五、等效静荷载 六、结构内力分析、截面设计 七、常用结构构件设计要求 八、混凝土构件构造规定 九、平战转换设计 十、人防地下室施工图设计
tch按规范4.4.3. 1—3进行计算。
3、动力计算
(1)宜将结构体系拆成顶板、外墙、底板等结构工件。 (2)结构工作状态均可用结构的允许延性比[β]表示。 砌体结构允许延性比[β] = 1
钢筋混凝土允许延性比按表4.6.2取值。
(3)均布等效静荷载标准值取值按下列公式确定 qe = kdPc
五、等效静荷载
常规武器、核武器爆炸动荷载简化成等效静 荷载标准值,需要注意的是,等效静荷载标准值 仅供设计计算时采用,并不是荷载作用的方法。 1、等效静荷载取值
(1)常规武器、核武器爆炸动荷载作用下,
设计采用结构构件的等效静荷载标准值,在符合
规范4.7、4.8中各条文相关条件时,可按各表确
定。
提示:
甲类防空地下室取(1)、(2)、(3)荷载组合进
行设计;乙类防空地下室取(1)、(2)荷载组合进行设 计;并取各自最不利效应组合作为设计依据。 常规武器及核武器荷载组合分别见规范表4.9.2,4.9.3
2、内力分析
内力分析采用等效荷载法,按一般静力构造进行 分析,可采用静力计算手册和相应图表来计算内力。 内力分析可按结构整体计算图形来计算内力,也 可拆成单个构件来分析内力。