人防结构课件.ppt

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1、防空地下室结构设计与审查,1,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（

2、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,2,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=df,相关概念,注：混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）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。,3,在战时荷载

3、组合作用下，结构重要性系数0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，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：=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

4、，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。,4,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

5、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

6、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。,5,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

7、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

8、一半。,6,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

9、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。,7,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

10、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15 KN/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

11、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（L5m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。,8,9,10,承载力设计采用下列极限状态设计表达式：0(GSGkQSQk)R R=R(fcd,fyd,ak,)式中 0结构重要性系数，可取1.0；G永久荷载分项系数，可取1.2；Q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

12、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()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%）。,0.5/（x/h0）x/ho=(-)fyd/cfcd,(-)0.5cfcd/（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

13、高度(mm)；、-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；c-系数，取1.0。,11,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

14、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=0.71ftdbh0+1.25fydh0Asv/s1=1-(l/ho-8)/150.6,梁跨高比影响系数1。当1/ho8时，1=1；当1/ho8时，按上式计算。,12,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

15、荷载q1,13,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、外墙与底板，一般二者刚度相差较大，在计算外墙时可视作固定端。4、外墙与顶板，当外墙厚大于顶板时，按铰接，小于时，按固接计算。（外墙底顶板支座负弯矩相差较大，钢筋布置时采用1/2长度与全长度间隔布置比较经济）5、临空墙、单元隔墙计算可考虑相邻板支座弯

16、矩的作用，一般按四边固定或三边固定一边铰接计算。当墙厚度小于顶板厚度时，上节点为固接；当墙厚度大于等于顶板厚度时，上节点为铰接。墙下节点一般为固接，计算时根据不同的长、宽比，取为单、双向板。,常用结构计算软件,PKPM软件,梁板体系中的梁、板、柱等构件，采用SATWE软件近似进行整体分析计算是可行的。特别是在楼板平面不规则，构件布置复杂的情况下比较实用。在用SATWE软件时需要注意几个问题：,结构嵌固端：“总信息-地下室层数”设置1，填了地下室层数后，satwe就默认地下室顶板作为结构嵌固端。防空地下室顶板一般具有较大的层侧向刚度，可以作为结构嵌固端。若是多层地下室，负一层是普通地下室，顶板经

17、校核层侧向刚度比满足不了要求时，应将主体结构的嵌固部位下移至符合要求的部位（比如防空地下室顶板处）,14,人防顶、底板可通过pmcad模块中“画结构平面图”直接计算。,可用JCCAD模块“工具箱”进行人防构件计算,satwe进行人防梁、柱等计算时,已经综合考虑了材料强度调整、混凝土强度的折减修正（规范4.10.5和4.10.6条）、最大及最小配筋率、梁延性比控制、梁斜截面抗剪跨高比影响的修正等。,其它软件,人防理正软件：人防构件计算的专业软件，符合人防结构计算按顶板、外墙、底板等分别计算的原则。但不好建模，适用于规则的、典型化的板块，对于梁、柱等计算比较繁琐，需要手算配合的计算量比较大。,mo

18、rgain软件：非人防构件计算的专业软件，该软件的方便之处是对于梯形荷载的土（水）压力可以直接输入参数，适用于人防外墙计算。但计算时要考虑人防材料强度等相关参数的调整。,excel表格计算：适用于人防墙的计算，但要考虑人防材料强度等相关参数的调整。,一次建模，分别计算：由于平时与战时选取的荷载不同、选用荷载组合的分项系数不同、内力分析也不同，所以防空地下室与上部建筑应按平时与战时分别计算，特别是柱的配筋（平时人防荷载为0；战时不考虑风荷载、地震作用，且上部建筑活载为0）。,15,构件厚度,人防钢筋混凝土构件最小厚度=200mm 单扇防护密闭门门框墙厚度=300mm 双扇防护密闭门门框墙厚度=3

19、00mm-500mm 单扇密闭门门框墙厚度=250mm（保证门框锚钩施工到位）防护单元隔墙上的连通口（同一墙体两边开门）厚度=500mm（作为门的支撑构件）风井在两边安门的井壁厚度=300-500mm,构造要求,顶板：对6级：一般取200 250mm；对5级：一般取300 350mm；如果5级处于负二、负三层时，也可以取250mm，由计算确定。外墙：通常300mm，由计算确定；防护单元隔墙：200mm；密闭隔墙：200mm；临空墙：250300mm；底板：地下水位较高地区，底板一般较厚，大多数情况下不由人防控制。结构厚度应首先满足防早期核辐射要求，然后满足受力要求。,人防工程在防护单元内不宜设

20、置沉降缝、伸缩缝；当上部地面建筑需设置时，人防工程可不设。结构后浇带不应穿越人防工程口部。,人防工程砼强度等级不应低于C25，有防水要求时不宜低于C30。外墙外侧砼保护层厚度：有防水层30mm；直接防水40mm（根据地下工程防水技术规程GB50108-2008,直接防水的为50mm）,人防工程防水砼结构底板的垫层，强度等级不应低于C15，厚度不应小于100mm，软弱土层中不要小于150mm。,16,人防工程承受动荷载的受弯构件、偏心受压及偏心受拉构件一侧受拉钢筋的最小配筋百分率0.25%（与民用建筑不同）。,承受动荷载作用的钢筋混凝土板、墙应配置双层双向钢筋。在顶层钢筋网和底层钢筋网之间，应设

21、梅花形布置的拉结筋，其直径不小于6mm，间距不大于500mm，弯钩直线段长度不小于拉结筋直径的6倍且不小于50mm。,对卧置于地基上的核5级及以下和乙类人防工程，其底板内力由平时荷载控制且受拉钢筋最小配筋率小于0.15%时，基本上已属于素混凝土工作范围，因此可不设置拉结筋。,防密门门洞四角的内外侧，应配置2根直径16mm的斜向钢筋，其长度不应小于1000mm；当墙厚度大于400 mm时，每角应配3根。,17,钢筋混凝土墙体连接构造要按图集要求,墙体水平分布筋应每隔一根错开搭接，当外墙为双向板时，外层水平筋的搭接位置宜在跨中，内层宜在支座附近,门框侧墙的水平受力钢筋、上挡墙和门槛的竖向受力钢筋应

22、配置在外侧，受力钢筋截面面积由计算确定（一般按悬臂），这点和其它墙体一般水平筋为辅筋设在内侧有所区别，且门框墙受力筋宜封闭。,防水混凝土应连续浇筑，宜少留施工缝，特别要避免垂直施工缝，顶板、底板不宜设施工缝。,临空墙外侧钢筋在顶板中锚固应符合要求（墙与顶板固接），防护外墙、临空墙内外侧钢筋不能颠倒，外侧钢筋应伸到底板底部和顶板上部后再向防护区方向锚固，顶板上层钢筋应伸到外墙外侧再向下锚固（当墙厚度大于顶板厚度时）。,18,临战封堵的门框、预留沟槽等的标高要准确，根据国家标准图集（07FJ02），出入口外封堵设有300120（型钢200100）封堵凹槽，防护单元间内封堵（总参图集）自带有1401

23、30凹槽。这些封堵框底框标高宜与建筑标高平。若底板后浇面层砼厚度小于凹槽深度，须对底板凹槽做局部结构加强处理，如将底板按地沟形式局部降低并配筋加强；若大于凹槽深度，则可在后浇面层内设置凹槽。凹槽角部宜用焊锚固钩的角钢加强。同时封堵凹槽受力侧面的基梁顶标高要同建筑面层，或者另设计门槛（高度同面层），保证荷载传递至底板结构。,在梁板体系中，当底板上层钢筋与梁上层主筋标高相同时，底板上层钢筋必须从梁主筋下方穿过。,19,1、人防施工图深度未满足078FJ06要求：缺出入口、连通口、通风口等口部详图；缺楼梯、竖井、防爆波电缆、防倒塌棚架详图；底板结构平面图未人防特殊构件编号。2、未按人防告知书要求，在

24、结构设计说明中明确：防空地下室混凝土临空墙、门框墙、防护密闭墙、密闭墙等的模板安装，其固定模板的对拉螺栓严禁采用套管、混凝土预制件等；工程口部、防护密闭段、采光井、水库、水封井、防毒井、防爆井等有防护密闭要求的部位，应一次性整体浇筑混凝土。3、封堵梁、活门墙、门框墙下门槛等厚件处最小配筋率违反了GB50038-2005第4.11.7条强条规定。4、人防门框墙的配筋不能只画模板图，大样上挡墙、下门槛未把受力钢筋表示出来，配筋均套用按07FG04图集设计时，未注意图集适用条件（边墙长度、荷载类型），未注意人防的构造要求。大型防密门门框墙07FG04图集无型号时，不能直接套用，要通过计算设计。5、缺

25、人防封堵大样或用已废止的人防封堵大样图，人防底板封堵口原位未注明结构设计做法。6、坡道处临空墙误用人防外墙设计；竖井临空墙误用人防与非人防之间的隔墙设计，或墙体未按人防设计，用砖墙砌筑。7、战时用竖井原位未注明防倒塌顶盖设计。8、后浇带未避开人防口部、封堵口等位置，造成无法预埋和一次性浇筑。9、封堵口位置上挡墙梁，中间布置等高度的次梁，造成无法封堵。10、活门并联设计或采用非国标型号（HK1000型）时，墙配筋套用国标图集，设计错误。,常见设计问题,20,11、防护密闭门门框墙边墙、上挡墙超过要求时，在平面图原位未布有加强边柱、卧梁。或设置的卧梁两端无支座作为支撑点。（密闭门不需要）12、主要

26、出入口顶板及坡道顶板未按人防顶板设计。13、未提供人防主要构件如临空墙、门框墙、封堵口上挡墙计算书，人防顶板、底板计算书均未体现人防荷载，人防荷载未参加人防顶板、底板计算，外墙计算边界条件设定错误。14、人防封堵口上挡墙集中荷载计算错误，未按上下受力构件计算；且有多种封堵口，只计算其中最大的一个。15、封堵处上挡墙仅按平时框架梁设计，未考虑水平荷载作用，形成平时梁的箍筋作为战时水平荷载（悬臂受力）主筋，达不到要求。16、防空地下室外墙未进行裂缝宽度验算。17、防空地下室顶板采用预应力结构，违反福建省技术规定。18、人防构件最小厚度未满足规范4.3.11条要求，设置在清洁区内的人防配电箱、控制箱、照明箱等在防护外墙、临空墙、防护密闭隔墙、密闭隔墙上嵌墙暗装。,21,