全国民用建筑工程设计技术措施(防空地下室)

全国民用建筑工程设计技术措施（防空地下室）3结构3.1结构设计原则与结构选型3.1.1防空地下室的主体结构、出入口部、孔口和防护设备等应根据防护要求和受力情况做到各个部位抗力相协调，防止出现由于局部破坏而影响主体结构的防护密闭性能。3.1.2防空地下室结构在满足设计抗力的前提下，对钢筋混凝土结构构件应采用“强柱弱梁（弱板）”和“强剪弱弯”的设计原则进行设计。1、防空地下室应充分利用受弯构件和大偏心受压构件的变形来吸收核爆冲击波的能量，以减轻支座截面的抗剪与柱子抗压的负担，确保结构在屈服前不出现剪切破坏和屈服后有足够的延性，最终形成塑性破坏，而不是脆性破坏，从而提高结构的整体承载能力。2、受弯构件应采用双面配筋。双面配筋对承受核爆动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下的构件坍塌十分重要。3、在构造上，应特别注意在梁、板、柱的节点区应有足够的抗剪、抗压能力和足够的钢筋锚固长度。3.1.3结构选型：1、防空地下室结构的选型，应根据防护要求，使用要求、上部建筑结构类型、工程地质和水文地质条件以及材料供应和施工条件等因素综合分析确定。对钢筋混凝土结构，可采用预制装配整体式。2、应选用受力明确、传力简单和具有较好的整体性和延性的结构。防空地下室顶板一般采用普通梁板、井式梁板、无梁楼盖等结构。3、出入口通道常采用矩形封闭框架结构。4、无粘结预应力结构不得用于防空地下室。3.2一般规定3.2.1防空地下室结构在核爆动荷载作用下，其动力分析一般采用等效静荷载法。3.2.2防空地下室的顶板和临空墙等的厚度，除应按核爆动荷载进行承载力设计确定外，还应满足防早期核辐射的要求（详见本技术措施第2.2节的相关内容）。3.2.3作用在全埋式防空地下室结构上的核爆动荷载Pc，可按同时均匀作用在结构四周进行计算。由于左右两侧其荷载大小相等、方向相反，因此，不需考虑结构的侧移；作用底板上的核爆动荷载是由于结构顶板受到核爆动荷载后向下运动所产生反力。当6级防空地下室顶板底面高出室外地面时，尚应验算地面空气冲击波作用在高出地面外墙上的核爆动荷载Pc2＇的单向作用，详见《人民防空地下室设计规范》的图4.3.2（b）。3.2.4带采光窗井的防空地下室，窗井结构宜与地下室结构整体相连。3.2.5防空地下室在核爆动荷载作用下，应验算结承载力，可不进行结构变形、裂缝开展的验算。3.2.6防空地下室在核爆动荷载作用下的基础设计，一般只验算基础承载力，对于满足刚性角要求的独立基础和条形基础，可不必作受弯和受剪的复核验算。3.2.7防空地下室的外墙和底板应先按平时荷载计算选择截面，再按战时荷载进行核算，取其不利情况进行截面设计。3.2.8防空地下室结构构件除钢筋混凝土防护密闭门和门框墙以及砖砌体墙和防水要求高的结构采用按弹性工作阶段设计外，对于一般超静定的钢筋混凝土结构，可按非弹性变形的产生的塑性内力重分布计算内力。3.2.9为有利于平战结合，方便防空地下室平时使用，可采取平战兼顾的设计方法，通过临战加固达到战时防护要求。3.2.10在设计说明中应注明：防空地下室结构的设计使用年限同上部建筑物；一般单建式人防工程结构的设计使用年限按50年。3.2.11对于水位较高，具有抗浮问题的防空地下室，在设计说明中应注明，采用降水作业配合施工的，施工中何时停止降水，需经设计人同意。3.3上部建筑对核爆动荷载的影响3.3.1防空地下室结构计算中，作用在室外地面上的空气冲击波超压波形为无升压时间的三角形，冲击波最大超压值（简称地面超压值）ΔPm按国家有关规定确定（一个抗力等级对应一个地面超压值）。地面空气冲击波按等冲量简化的等效作用时间t2：5级防空地下室t2=1.17s；6级防空地下室t2=1.46s。3.3.2上部地面建筑物对作用在防空地下室顶板上的核爆动荷载的影响：1、当上部地面建筑物符合下列条件之一时，其顶板荷载可计入上部地面建筑对核爆动荷载的削弱作用（简称顶板荷载计入上部地面建筑影响）：1）、上部地面建筑物的层数不小于两层，其首层的外墙为不低于240mm厚砖砌体强度的墙体，且任何一面外墙墙面开孔面积不大于该墙面面积的50%。2）、上部地面建筑为单层建筑物，其承重外墙使用的材料和开孔比例符合上款规定，且屋顶为钢筋混凝土结构。2、当上部地面建筑符合第1款的规定时，作用在上部建筑首层地面上的冲击波超压波形，可按有升压时间的平台形，其升压时间toh=0.025s;超压计算值5级ΔPms=0.95ΔPm；6级ΔPms=ΔPm。3、当上部地面建筑物不符合本条第1款规定的条件或无上部地面建筑物时，其顶板荷载不得计入上部建筑影响。3.3.3上部地面建筑物对作用在防空地下室外墙上的核爆动荷载的影响：1、当上部地面建筑物的外墙符合下列条件之一时，其外墙荷载应计入上部建筑物对核爆动荷载的加大作用（简称外墙荷载计入上部地面建筑影响）：1）、对于5级防空地下室，当上部地面建筑物的外墙为钢筋混凝土承重墙时，其外墙核爆动荷载值ΔPms=1.2ΔPm。2）、对于6级防空地下室，当上部地面建筑物的外墙为钢筋混凝土承重墙、框架结构或为抗震设防的砌体结构时，其外墙核爆动荷载值ΔPms=1.1ΔPm。2、当上部地面建筑物的外墙不符合本条第1款规定的条件或无上部地面建筑物时，其冲击波超压计算值ΔPms=ΔPm。3.4设计要点3.4.1荷载及荷载组合1、防空地下室所承受的荷载包括静荷载和核爆动荷载。静荷载的计算同一般民用结构，核爆动荷荷载是根据国家有关规定，按地面空气冲击波最大超压值ΔPm（即地面超压）值确定。2、荷载组合：当作用在防空地下室结构上的静荷载和核爆动荷载确定后，可按〈人民防空地下室设计规范〉表4.3.14的规定进行荷载组合。在使用该表时，应注意表的注释：①上部建筑物自重标准值，系指防空地下室上部建筑物的墙体和楼板传来的静荷载标准值，即墙体、屋盖、楼板自重及战时不拆迁的固定设备等。②当地下水位以下无桩基防空地下室基础采用箱基或筏基，且按本表规定，建筑物自重大于水的浮力，则地基反力按不计入浮力确定时，底板荷载组合中可不计入水压力；若地基反力按计入浮力确定时，底板荷载组合中应计入水压力。对于地下水位以下带桩基的防空地下室，底板的荷载组合中应计入水压力。另外还需注意以下两点：1）荷载组合表中，核爆动荷载标准值可取相应等效荷载标准值。2）规范表4.3.14中只明确了组合中的基本荷载。因此，在进行承载力设计时，还需注意各荷载的分项系数，应符合本技术措施第3.4.3条第1款的规定。3.4.2构件内力1、确定等效静荷载标准值和静荷载标准值组合后即得结构的组合荷载值。组合荷载确定后，可按静力学的一般方法和计算图表示求得构件内力。其内力分析可采用弹性或极限荷载法。对于超静定的钢筋混凝土结构，可按由非弹性变形产生的塑性内力重分布计算内力。2、当板的周边与梁为整体现浇时，对板的中间跨跨中截面的计算弯矩可乘以折减系数0.7，对边跨的跨中可乘以折减系数0.8；对无梁楼盖可乘以折减系数0.9；如在板的计算中已计入轴力的作用，则不应再乘以折减系数。3.4.3截面设计1、承载力极限状态设计由于在核爆动荷载作用下防空地下室对结构的变形和裂缝的开展可不进行验算，因此，在截面设计中只按承载力极限状态设计。在承载力极限状态设计中，几项主要技术参数作如下规定：1）、结构重要性系数，取1.0。2）、等效荷载分项系数，取1.0。3）、永久荷载分项系数：当其对结构不利时取1.2；有利时取1.0。4）、构件材料强度采用材料动力强度设计值（表3.4.3-1~2）。表3.4.3-1混凝土动力强度设计值和动力弹性模量（N/mm2）混凝土强度等级C25C30C35C40C45C50fcd17.8521.4525.0528.6531.6534.65ftd1.912.152.362.572.702.84Ecd×1043.363.603.783.904.024.14混凝土强度等级C55C60C65C70C75C80fcd37.9538.5041.5844.5247.3250.26ftd2.942.862.933.003.053.11Ecd×1044.264.324.384.444.504.56注：fcd为混凝土轴心抗压动力强度设计值；ftd为混凝土轴心抗拉动力强度设计值；Ecd为混凝土受压或受拉的动力弹性模量。表3.4.3-2钢筋动力强度设计值和动力弹性模量（N/mm2）钢筋种类HPB235HRB335HRB400RRB400fyd315405432432Ead×1052.12.02.02.0注：fyd为钢筋抗拉、抗压动力强度设计值；Ead为钢筋动力弹性模量。在核爆动荷载和静荷载同时作用时，或核爆动荷载单独作用下，材料动力强度设计值可取静荷载作用下的材料强度设计值乘以材料强度综合调整系数γd，γd可按《人民防空地下室设计规范》表4.6.3采用。2、截面设计中保证结构构件延性的几项规定1）、结构构件按弹性工作阶段设计时，受拉钢筋的配筋率不宜大于1.5%；当大于1.5%，受弯构件或大偏心受压构件的允许延性比[β]值应满足下列公式，且受拉钢筋的最大配筋率不宜大于表3.4.3-4的规定。[β]≤0.5/（x/h0）（3.4.3-1）x/h0=（ρ-ρ＇）fyd/（αcfcd）（3.4.3-2）式中：x——混凝土受压区高度（mm）；h0——截面的有效高度（mm）；ρ、ρ＇——纵向受拉钢筋及纵向受压钢筋配筋率；αc——系数，按表3.4.3-3取值；fyd——钢筋抗拉动力强度设计值，按表3.4.3-2采用；fcd——混凝土轴心抗压动力强度设计值，按表3.4.3-1采用表3.4.3-3αc系数表混凝土强度等级≤C50C55C60C65C70C75C80αc10.990.980.970.960.950.94表3.4.3-4受拉钢筋最大配筋率（%）混凝土强度等级C25≥C30HRB335级钢筋2.22.5HRB400级钢筋2.02.4RRB400级钢筋当结构构件按弹性工作阶段设计，受拉钢筋配筋率大于1.5%时，可在受压区调整受压钢筋的配筋率来满足公式（3.4.3-1）的要求，且受拉钢筋配筋率应符合表3.4.3-4的规定，其受压钢筋面积按下列公式计算：bhAydcdcffs)(（3.4.3-3）式中：As＇——受压钢筋面积（mm2）；b——截面宽度（mm）；h——截面高度（mm）；α＇——系数。当结构构件为：受弯构件，α＇=0.17，大偏心受压构件，α＇=0.25，其余符号相同。2）按等效静荷载法分析得出的内力，进行钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力验算时，对于均布荷载作用下的梁，需作跨高比影响的修正，其修正值Vcd应按下列公式计算：Vcd=ψlVc（3.4.3-4）式中：Vc——受弯构件斜截面受剪承载力设计值（N），对于均布荷载Vc=0.7ftdbh0；ψl——梁跨高比影响系数。当l/h0≤8时，ψl=1；当l/h0＞8时，ψl应按下列公式计算：6.0)8(10151hll（3.4.3-5）3）按等效静荷载法分析得出的内力，进行梁、柱斜截面承载力验算时，其混凝土及砌体的动力强度设计值应乘以折减系数0.8。4）按等效静荷载法分析得出的内力，进行墙、柱受压构件正截面承载力验算时，其混凝土及砌体的轴心抗压动力强度设计值应乘以折减系数0.8。3.5等效静荷载标准值3.5.1防空地下室顶板当顶板上部覆土厚度h≤0.5m，顶板为钢筋混凝土结构，且允许延性比[β]=3时，防空地下室顶板的等效静荷载标准值qe1可按表3.5.1采用。表3.5.1顶板的等效静荷载标准值qe1（KN/m2）顶板区格最大短边净跨L0(m)抗力等级663.0≤L0≤9.0（55）60（100）120注：表中括号项为顶板荷载计入上部建筑物影响的顶板等效静荷载标准值。当顶板上部覆土厚度h＞0.5m，且其余条件符合规定时，其等效静荷载标准值qe1可按《人民防空地下室设计规范》表4.5.2采用。3.5.2防空地下室底板1、当顶板上部覆土厚度h≤0.5m时，无桩基的防空地下室钢筋混凝土底板的等效静荷载标准值qe