人防地下室结构设计.ppt

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1、人防地下室结构设计（续）,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,四、常规武器、核武器爆炸动荷载、常规武器爆炸动荷载常规武器爆炸在地面产生冲击波作用时间较短，升压时间较短。常规武器爆心距防空地下室外墙出入口有一定距离，其爆炸对地下室结构产生整体破坏效应，应按整体效应进行设计，可不考虑局部破坏作用。常规武器地面爆炸空气冲击波最大超压Pcm，等效作用时间t0，土中压缩波Pch

2、等按规范附录B公式进行计算。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。,、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Pcm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tch按规范4.4.3.13进行计算。,、动力计算（）宜将结构体系拆成顶板、外墙、底板等结构工件。（）结构工作状态均可用结构的允许延性比表示。砌体

3、结构允许延性比=1钢筋混凝土允许延性比按表4.6.2取值。（）均布等效静荷载标准值取值按下列公式确定qe=kdPckd 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，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（）作用在顶板上最大压力Pc1Pc1=k Phk 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.

4、3条确定（）作用在外墙上最大压力Pc2Pc2=Ph 土的侧压系数，按表4.5.5采用（）作用在底板上最大压力Pc3Pc3=Ph 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（）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。,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。、等效静荷载取值（）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：a）4.8.2核爆

5、炸顶板等效荷载，顶板区格最大短边净跨小于3m时，可采用通道顶板等效荷载标准值。b）顶板为钢筋混凝土无梁楼盖结构，设计可近似按梁板结构顶板等效荷载标准值确定。c）外墙计算高度大于5.0m时，可近似采用表4.8.3.12及4.7.3-12中取值。d）当顶板埋置深度大于3.0m，或防空地下室位于二层及以下，土中外墙等效荷载标准值可近似按顶板埋置深度等于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。,（）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。例核5级甲类防

6、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c=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%。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，板自振圆频率，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

7、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。土中压缩波最大压力Ph 土计算深度h：1.2m1.5m，按4.4.3条；当土计算深度小于或等于1.5m时，Ph可近似取Pm 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0.95Pm则Ph=0.95Pm,压缩波升压时间toh按规范4.5.2及公式4.5.2-4,顶板的不利覆土厚度hm 核5级顶板不利覆土hm，查表4.5.41，当板跨4.8m时 hm=2.38m 顶板符合反射系数K 按规范4.5.3条，当覆土h=0时，K=1.0；当顶板覆土厚度小

8、于结构不利的覆土厚度hm时，K值可按线性内插法确定。查表4.5.3 当hm=2.38m K=1.38顶板核爆炸动荷载最大压力PC1,板自振圆频率 顶板按四边固定板 查规范附录C表C0.2得板频率系数=30.1 d 板厚 d=0.3m K 混凝土强度等级影响系数，C25 K=1.0 允许延性比 按表4.6.2=3 顶板动力系数 Kd1 当=3 查表4.6.5 Kd1=1.05 地下室顶板等效静荷载值 qe1=k d1 Pc1=1.051.13Pm=1.19Pm,二、多层甲类防空地下室等效静荷载标准值（）上、下层为同一防护单元，中间楼板可不计入武器爆炸动荷载作用，顶板、外墙、底板设计采用等效静荷载

9、同单层甲类防护地下室。楼板厚200，且符合规范构造要求。（）相邻楼层划分为上、下两个抗力级别相同，两防护单元楼板应按防护单元隔墙上等级荷载取值；抗力级别不同，且下层抗力级别大于上层抗力级别时，两防护单元楼板应按下层防护单元抗力级别隔墙上等级荷载取值。,（）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。（）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。,5、防

10、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）。,、多层乙类防空地下室等效静荷载标准值（）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。,（）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。,（）防空地下室设在下层，上层普通地下室时，防空地下室顶板、底板均不 计入爆炸产生的等效静荷载，外墙等效静荷载同单层。（）防空地下室设在最上层，防空地下室顶板和防空地下室及其以 下各层内 外墙、柱应考虑常规武器爆炸动荷载作用，防空地下 室底

11、板可不计入。常规武器爆炸动荷载作用，按平时动荷载计算 应符合规定构造要求。,（）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、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。（）平时使用状态的结构荷载。（）战时常规武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用。（）战时核武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用。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

12、规武器及核武器荷载组合分别见规范表4.9.2，4.9.3。,、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。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。,、截面设计（）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 c）永久荷载分项系数，对结构有利取1.0，不利取1.2 d）各

13、材料采用动力强度设计值（）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。,（）当按等效静荷载分析出内力，进行墙、柱受压构件承载力验算时，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。（）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4.10.712进行修正。（）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

14、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%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。,4、防护密闭门框墙 按弹性分析方

15、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。,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FM10205，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

16、/3=317mm L2=350 100=250mm 平板防护密闭门 FM10205，a=1200 b=2200 由a/b=1200/2200=0.545 查表4.7.5 2 b=0.455,作用在两侧门框墙上单位长度作用力标准值qib qib=b qe a=0.4553801.2=208 N/m 查表 M=77.8 AS=732 mm2 采用12150 C30 300mm厚墙体斜截面抗剪承载力 Vcd=324.32KN303KN。门框墙斜截面混凝土满足抗剪要求，不需配置箍筋。,5、楼梯（1）甲类防空地下室作用在出入口楼梯踏步及平台核武器爆炸动荷载应按平均构件正面和反面不同时受力分别计算，动荷载

17、作用方向与构件表面垂直，如核6，正面荷载60KN/m2，反面荷载30 KN/m2。（2）乙类防空地下室作用在出入口楼梯踏步及平台常规武器爆炸动荷载应按正面受荷计算，动荷载作用方向与构件表面垂直，如常6，正面荷载50KN/m2。,八、混凝土构件构造规定 1、材料强度等级 混凝土：柱C30，其余基础、梁、板、墙C25 2、最小厚度（mm）外墙、临空墙、密闭门门框墙 250 顶板、中间楼板、内墙 200 防护密闭门门框墙 300 3、最小配筋率（按表4.11.7）混凝土强度等级 C25 C35 时：受压钢筋全部纵向钢筋0.60（0.40），括号内为 砼墙体受压全部钢筋。偏心受压（拉）一侧受压钢筋0.

18、2 受弯构件、偏心受压（拉）一侧受拉钢筋0.25,注意：当内力由平时设计荷载控制时，底板受压钢筋最小配筋率不宜小于0.15%。位于地基上乙类防空地下室，板中受拉钢筋最小配筋率可适当降低，但不应小于0.15%。4、板、墙体拉结钢筋构造 截面内力由平时设计荷载控制时，且受拉主筋配筋率小于表4.11.7规定的卧置于地基的核5、核6、核6B级甲类防空地下室，乙类防空地下室结构底板外，双面配筋墙体、板应设置梅花形排列拉结钢筋，直径6，间距500。5、防护密闭门、密闭门门框墙（1）受力钢筋直径不应小于12mm，间距不宜大于250mm，配筋率不宜小于0.25%。（2）门洞四角的内外侧，应配置直径16mm斜向

19、钢筋，长度不小于1000mm。,九、平战转换设计 1、经人防有关部门核准，可采用以下设计方法：（1）防空地下室外墙可设普通通风采光窗。（2）防护单元通往非防护单元处可设置平时通行口。（3）顶板不应开设采光窗，设备出入口应设在防护密 闭区以外。2、应进行一次性平战转换设计，结构工件必须满足转 换前、后两种不同受力状态各项要求，并在图纸中说 明转换部位、方法及具体实施要求，结构封堵构件等效静荷载标准值按规范4.12中有 关规定采用。3、平战转换措施应按不使用机械，不需要熟练工人能在 规定转换期内完成，不应采取现浇混凝土，所需预制构 件应在工程施工时一次做好，并做好标志，就近存放。4、北京地区不应采

20、用改变结构受力方式的平战转换。,十、人防地下室施工图内容 1、人防地下室结构计算书（1）采用手算结构计算书，应给出各结构等效静荷载及计算值、结构布置图及计算简图，采用计算图表及不常用计算公式应注明其来源出处，计算结果应与图纸吻合。（2）当采用用于平时荷载作用下的计算软件进行人防结构设计时，应根据软件情况对输入荷载、材料强度等进行调整，使之符合人防计算要求，并对构件截面抗剪承载力按人防要求进行验算。,2、人防地下室施工图内容（1）人防地下室结构设计总说明 a）工程概况，包括人防地下室平时功能、战时功能、防护单元划分 及各防护单元级别。b）设计依据，包括安全等级、使用年限、遵循标准、规范工程地质、

21、水位地质条件、地面建筑抗震设计条件等。c）各构件战时等效荷载标准值。d）所使用结构材料规格、性能，有防水要求的结构抗渗等级。e）钢筋混凝土结构基本构造要求。f）土0.00的绝对标高。g）所采用通用做法及标准图集。h）施工注意事项。例如渗抗措施，后浇带设置等。,（2）主体结构平面布置图及配筋图（顶板、底板、中间 楼板、墙、柱梁桩 基础等）。（3）各出入口、连通口、通风口详图（比例宜不小于 1：50）、门框墙、临空墙、扩散室配筋。（4）地下室附属结构详图（主要出入口楼梯、防倒塌 棚架、战时使用通风井 等）。（5）平战转换设计详图（明确转换部位、方法及具体 实施措施）。（6）设备专业综合合留洞图。,3、使用国家标准图集 FG01-05（2007）防空地下室结构设计07FG01 防空地下室设计荷载及结构构造07FG02 钢筋混凝土防倒塌棚架07FG03 防空地下室板式钢筋混凝土楼梯07FG04 钢筋混凝土门框墙07FG05 钢筋混凝土采光窗井,谢 谢,