人防结构课件

防空地下室结构设计与审查人防工程与普通地下室相比，具有以下特点：1、承受的作用不同,战时武器爆炸产生的动荷载是人防工程的主要荷载。2、工程破坏标准不同，在武器动荷载作用下，只要满足战时功能，部分结构存在大变位和严重断裂甚至局部坍塌在一定情况下都是允许的。3、人防结构允许进入塑性阶段工作。4、目标可靠指标可适当降低。防空地下室结构设计特点5、考虑结构的动力响应。6、材料强度可以提高。7、人防工程钢筋混凝土结构构件，不得采用冷轧带肋钢筋、冷拉钢筋等经冷加工处理的钢筋。8、人防工程结构在动荷载作用下，对结构变形、裂缝开展以及地基承载力与地基变形可不进行验算，但应验算基础本身的强度（抗冲切承载力、抗弯承载力）。9、人防工程结构设计应同时满足平时和战时二种不同荷载组合的要求，并取最不利的效应组合作为设计依据。10、人防工程结构设计要体现“强柱弱梁（板）”、“强剪弱弯”的设计原则材料强度综合调整系数是考虑了普通工业与民用建筑规范中材料分项系数、材料在快速加载作用下的动力强度提高系数和对人防工程结构构件进行可靠度分析后综合确定的，故称为材料强度综合调整系数。fd=γdf相关概念注：《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）增加的HRB500、HRBF500型号钢筋，由于人防规范没有明确且该材料未经过武器效应实验，故暂不考虑材料强度综合调整系数。材料种类综合调整系数γd动力抗拉、抗压强度设计值（N/mm2）热轧钢筋（钢材）HPB235级（Q235钢）1.50315HRB335级（Q345钢）1.35405HRB400级（Q390钢）1.20（1.25）432RRB400级（Q420钢）1.20432混凝土C55及以下1.50在战时荷载组合作用下，结构重要性系数γ0均取1.0冲击波的超压、动压、负压是防护结构设计的主要内容。结构构件的允许延性比[β]，系指构件允许出现的最大变位与弹性极限变位的比值，其值按下式确定：[β]=[um]/ue。防空地下室由于动荷载作用的时间有先后，动荷载的变化规律也不一致，一般均采用近似方法，将它拆成单个构件，每一个构件都按单独的等效单自由度体系进行动力分析。对于单自由度构件的无阻尼弹塑性体系动力，可以采用等效静荷载法，将结构动力计算转化为静力问题解决。动力系数Kd是单自由度体系结构动力分析中引入的参数，表现为构件相当静载作用的最大抗力（即等效静荷载）与所受动荷载最大压力的比值，Kd值不仅与构件自振频率有关，还与动荷载的变化规律有关。人防规范直接给出了顶板、外墙、底板、主要出入口通道、临空墙、门框墙、封堵构件等的等效静荷载值，可直接选用。※考虑上部建筑影响，等效静荷载值折减条件：1、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，且任何一面外墙墙面开孔面积不大于该墙面面积的50％；2、上部为单层建筑，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。顶板底面高出室外地面的乙类防空地下室，承受空气冲击波的外墙等效静荷载值，5级为400KN/m2，6级为180KN/m2。※考虑上部建筑影响，等效静荷载值增加条件：当上部建筑的外墙为钢筋混凝土承重墙，或对上部建筑为抗震设防的砌体结构或框架结构的核6级防空地下室，均应考虑上部建筑对地面空气冲击波超压值的影响。底板不考虑常规武器等效静荷载值核武器等效静荷载值：1、分有桩基和无桩基两类不同情况的底板，取值标准不同；2、在核武器作用下，作用在结构底板上的动荷载主要是结构受到顶板动荷载后往下运动使地基产生的反力；3、《规范》表中无桩基底板的值，对于6级，考虑和不考虑上部建筑物影响都适用，对于5级是考虑了上部建筑物影响，当按不考虑上部建筑物影响时，表中值乘以0.95系数。主要出入口（一般结合室外出入口）和竖井结构，有顶盖通道顶板、侧墙、底板结构承受冲击波压力（出入口结构的封闭段）应按不考虑上部建筑物影响的防空地下室顶板、侧墙、底板值选用；对于净跨≤3.0m的由于不能直接套用主体结构顶、底板核等效静荷载值，《规范》另外给出等效静荷载值表。无顶板敞开段通道结构，可不验算动荷载作用。主要出入口疏散通道与普通地下室之间需要设墙的，以及设置在普通地下室内的战时通风竖井墙，均应采用钢筋混凝土结构，其普通地下室一侧墙面应考虑核冲击波产生的水平等效静荷载，6级时取110KN/m2，5级时取230KN/m2。当防空地下室未设在最下层时，宜在临战时对防空地下室以下各层采取临战封堵转化措施，以确保冲击波不会进入防空地下室以下各层。这时，防空地下室底板可不考虑动荷载作用，但该底板混凝土折算厚度应不小于200mm，配筋应符合规定的构造要求。常规武器作用：主要出入口为楼梯式时，作用楼梯间休息平台和楼梯踏板的动荷载按与作用方向构件垂直的正面受荷计算。当主要出入口是室外口时，常5级为110KN/m2、常6级为50KN/m2；若主要出入口是室内口，且其侧壁内侧距外墙外侧的最小水平距离L小等于5.Om，则常5级为90KN/m2、常6级为40KN/m2；L大于5.Om则不计动荷载值。核武器作用：战时主要出入口采用室外楼梯出入口或以室内口作为主要出入口时，作用于防空地下室至首层地面的楼梯休息平台和踏步板的核动荷载应按正面与反面不同时受荷分别计算，其荷载方向与构件表面垂直。构件反面的核武器爆炸动荷载净反射系数取正面净反射系数的一半。单元隔墙常规武器不计动荷载值核武器作用：应分别按单侧受力计算配筋门框墙、临空墙常规武器作用：室内出入口侧壁内侧距外墙外侧的最小水平距离L小于等于5.Om时，临空墙、门框墙上的等效静荷载标准值以考虑上部建筑影响后得出，按室外竖井、楼梯、穿廊出入口值乘以0.5确定。当L大于5.Om时，不计室内出入口内临空墙、门框墙上的等效静荷载标准值。核武器作用：室外楼梯出入口大于等于二层时，作用于口部的门框墙、临空墙等效静荷载标准值考虑0.9折减系数扩散室常规武器作用：与土直接接触的扩散室结构动荷载按按防空地下室的相应荷载值采用，扩散室与防空地下室内部房间相邻的临空墙可计等效静荷载标准值。核武器作用：防空地下室扩散室应采用钢筋混凝土整体浇筑，室内平面宜采用正方形或矩形。与土直接接触的扩散室顶板、外墙及底板只按承受外压作用考虑。甲类防空地下室作用在扩散室与内部房间相邻的隔墙上的等效静荷载值，应按如下确定：人员掩蔽工程的取39KN/m2，柴油发电站排烟口的取130KN/m2，其它非人员掩蔽工程的按65KN/m2取用。防倒塌棚架的梁、柱水平荷载按承受核冲击波动压作用计算（6级15KN，5级55KN），房屋倒塌的垂直荷载（50KN）与工程抗力级别无关，垂直荷载和水平荷载二者按不同时作用计算。防倒塌棚架顶盖不能设计成斜屋面，以使棚架顶盖也产生水平方向的动荷载。当以室内口作为主要出入口时，首层楼梯间直通室外的门洞外侧上方设置的防倒塌挑檐，其上、下表面应按不同时受荷分别计算。上表面核等效静荷载按倒塌荷载取值，6级50KN/m2；下表面等效静荷载按动压作用取值，6级15KN/m2。防空地下室采用桩基且按单桩承载力特征值设计时，桩身应按计入上部墙、柱传来核动荷载的荷载组合值来验算其强度；防空地下室墙、柱应按“规范”要求的计入上部建筑自重和动荷载的荷载组合值验算其强度，桩（除预应力管桩）、墙、柱等应按“规范”规定考虑材料强度的提高。坡地、台地采用顶板标高随坡地降低并在顶板覆土的防空地下室，高出顶板的土中外墙，其等效静荷载值按核武器选用，6级时取130KN/m2，5级时取270KN/m2。两种武器作用结构等效荷载比较：1、顶板等效荷载——同级别常规武器比核武器等效静载小；2、外墙等效荷载——同级别同条件常规武器比核武器等效静载大。在核6级与常6级组合时，设计荷载一般顶板、室内口墙以核6级为主，外墙及室外口的门框墙、临空墙（L≤5m时）以常6级为主；在核6级与常5级组合时，主体设计荷载基本以常5级为主，部分构件按核6级设计。部位等级核武器作用荷载组合顶板6、5顶板核爆等效静荷载，顶板静荷载(包括覆土、战时不拆迁的固定设备、顶板自重及其它静荷载)外墙6顶板传来的核爆等效静荷载、静荷载，上部建筑物自重标准值，外墙自重，核爆产生的水平等效静荷载，土压力、水压力5顶板传来的核爆等效静荷载、静荷载，当上部建筑物外墙为钢筋混凝土承重墙时，上部建筑物自重取全部标准值；其它结构形式，上部建筑物自重取标准值之半；外墙自重标准值；核爆产生的水平等效静荷载，土压力、水压力标准值内承重墙(柱)6顶板传来的核爆等效静荷载、静荷载，上部建筑物自重，内承重墙(柱)自重5顶板传来的核爆等效静荷载、静荷载；上部建筑物自重取全部标准值；内承重墙(柱)自重基础6底板核爆等效静荷载(条、柱、桩基为墙柱传来的核爆等效静荷载)；上部建筑物自重，顶板传来静荷载，防空地下室墙身自重5底板核爆等效静荷载(条、柱、桩基为墙柱传来的核爆等效静荷载)；上部建筑物自重取全部标准值；顶板传来静荷载；防空地下室墙身自重注：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，即墙体、屋盖、楼板自重及战时不拆迁的固定设备等。•承载力设计采用下列极限状态设计表达式：γ0(γGSGk＋γQSQk)≤RR=R(fcd,fyd,ak,……)式中γ0——结构重要性系数，可取1.0；γG——永久荷载分项系数，可取1.2；γQ——等效静荷载分项系数，可取1.0；R——结构构件承载力设计值；fcd——混凝土轴心抗压动力强度设计值；fyd——钢筋（钢材）抗拉动力强度设计值。内力分析延性比复核当结构构件按弹塑性工作阶段设计时，受拉钢筋配筋率不宜大于1.5%；当大于1.5%时，受弯构件或大偏心受压构件的允许延性比(β)值应满足下式要求，且受拉钢筋最大配筋率不大于按弹性工作阶段设计时的最大配筋率（≥C30砼：2.4％-2.5%）。[β]≤0.5/（x/h0）x/ho=(ρ-ρ’)fyd/αcfcd(ρ-ρ’)≤0.5αcfcd/（[β]fyd）即对于一定允许延性比的人防构件，当纵向受拉与受压钢筋配筋率的差值小于上式计算结果时，可以不再考虑受拉钢筋超筋1.5%对允许延性比不利的影响。x---混凝土受压区高度(mm)；ho---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；fyd---受拉钢筋的动力强度设计值；fcd---混凝土轴心抗压动力强度设计值；αc---系数，取1.0。当板的周边支座横向伸长受到约束时，其跨中截面的计算弯矩值对梁板结构可乘以折减系数0.7，对无梁楼盖结构可乘以折减系数0.9，如板的计算已计入轴力作用，则不再乘折减系数。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，其混凝土的轴心抗压动力强度设计值应乘以折减系数0.8。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，其混凝土的动力强度设计值应乘以折减系数0.8。对于均布荷载作用下的钢筋混凝土梁，当按等效静荷载法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，尚需作跨高比影响的修正。当仅配置箍筋时，其斜截面受剪承载力V应按下列公式计算确定.V=0.7ψ1ftdbh0+1.25fydh0Asv/sψ1=1-(l/ho-8)/15≥0.6梁跨高比影响系数ψ1。当1/ho≤8时，ψ1=1；当1/ho8时，按上式计算。支承钢筋混凝土平板门的门框墙，当门洞边墙体悬挑长度大于1/2倍该边边长时，宜在门洞边设梁或柱；当门洞边墙体悬挑长度小于或等于1/2倍该边边长时，可采用下列公式按悬臂构件设计。M=q1l1+qel22/2V=qi+qel2内力分析门框墙上的等效静载：1、直接作用荷载qe；2、门扇传递荷载q1内力分析时，平时荷载控制的构件按弹性分析，战时荷载控制的除门框墙等重要构件外，一般按塑性分析。应注意各构件的边界条件，按接近实际支承情况进行处理。1、梁板结构的顶板通常情况按四边固定双向板塑性计算；2、外墙除扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱之间)和垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙可按双向板计算外，一般按单向板计算；3、