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1、浅谈地下室人防结构的设计与探讨 摘要：在科学技术迅猛发展的当今社会,采用全新的技术设计理念,先进的设备设施,现代化的施工工艺水平来对原有的老、旧人防地下工程进行改造,让老工事焕发新青春,再创辉煌,更好地实现“三个效益”是摆在我们面前的新课题。本文详细阐述了人防地下室结构设计的特点及设计原则,并从荷载的确定、荷载组合和内力分析等几方面来探讨地下室的结构设计。 关键词：人防地下室；结构设计 中图分类号：S611文献标识码：A文章编号： 引言：目前的人防工程主要是地下室工程,可以充分利用现有的地下车库作为防护体,提供掩蔽条件,
2、达到有效的防护目的。地下室人防改造设计涉及到一个平战结合的问题,即既要考虑平常使用时荷载较小,满足建筑使用上大空间的问题;又要考虑人防时荷载较大,结构上很难满足大空间的问题。 1地下室人防结构设计的特点 地下室人防结构设计的主要内容包含两方面:一是主体结构设计,包括顶板、外侧墙、底板等其他构件的结构设计;二是孔口防护设计,包括出入口的防护和消波系统(防护设备),其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙及临空墙的计算、出入口通道(包括风井)的计算等几个方面,而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。因此地下室人
3、防结构设计具有以下特点: 结构设计的可靠性可以降低,一般建筑结构pf≈10,而人防结构pf≈6%。 考虑结构的动力响应。 结构构件可考虑进入塑性工作状态。 材料设计强度可以提高。实验表明,在快速加载的情况下,这时材料力学性能发生比较明显的变化,主要表现为强度提高,但变形性能包括塑性性能等基本不变,这对结构工作起到有利作用,例如钢材强度可提高1.15～1.5倍,对砼强度可提高1.5倍,这是在设计中考虑材料强度综合调整系数来完成的。 重视构造要求。人防设计的许多构造要求与一般的建筑设计不同,要求更为严格,故仅仅只考虑受力计
4、算、不考虑构造措施是不合理的。 2地下室人防结构设计的原则 平战结合。在民用建筑的人防地下室的结构设计中,一般只涉及5级或6级人防设计,结构的顶板基本上都由战时控制,而侧墙和底板则因地下室的结构型式的不同而由实际情况确定。 只进行强度的验算。由于在核爆动荷载作用下,结构构件变形极限已用允许延性比的控制,且在确定各种构件允许延性比时,已考虑了对变形的限制,因而在地下室人防结构设计中,不必再单独对结构构件的变形与裂缝展开进行验算。 只考虑一次核袭击。 注意各部件的协调,以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏,失去
5、整个防护建筑的作用。 地面与地下承重结构体系要协调,不能出现两者强弱相差较大的情况。 了解结构人防设计的特点及原则之后,必须确定计算所需的荷载值。 3地下室人防改造设计的具体技术 人防荷载的确定 地下室人防改造结构设计的主要内容包含两方面:一是主体结构设计,包括顶板、外侧墙、底板等其他构件的结构设计;二是孔口防护设计,包括出入口的防护和消波系统(防护设备),其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算、出入口通道(包括风井)的计算等几个方面,而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。人防地下室
6、结构设计主要考虑抵抗空气冲击波。当核武器在空中爆炸,冲击波传播到地表时,形成反射冲击波。因反射波是在被入射波压密和加热过的空气中传播,且压力又高,所以反射波的传播速度要比入射波快,当反射波波阵面终于赶上入射波波阵面后,则汇合成为单一的冲击波,即合成波。合成波波阵面靠近地面部分是垂直于地面的,即合成波是水平方向传播的,对抗力等级较低的防空地下室来说,所受的冲击波即为这种合成波(即地面冲击波)。防空地下室的顶板一般就直接承受地面冲击波的超压和负压作用;而对于侧壁和底板,因空气冲作用于地表,压迫土体并使其产生运动,上层土体受压后连续向
7、下传递压力(这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程称为土中压缩波的传播),当遇到侧壁或底板的阻挡后,则会产生超压、动压和负压作用,这就是侧壁和底板需考虑的问题。以防护等级为6级、全埋式现浇钢筋混凝土人防地下室的工程为例,其各部位等效静荷载取值分别参考如下: 顶板:首层外墙为180mm实心砖填充墙,且墙面开孔面积大于50%,故不计上部建筑物对地面空气冲击波超压作用的影响,等效静荷载标准值q=60KN/m2。 侧墙:上部建筑物为抗震设防的框架―剪力墙结构,故应放入上部建筑物对地面空气冲击波超压值的影响。根据本工程地质条件,人防地
8、下室侧壁范围内分别有非饱和土和饱和土,取其加权平均值,并考虑周围基坑支护的阻隔作用,故地下室侧壁等效静载荷标准值q=40KN/m2。 底板:本工程采用桩基础,当核爆荷载q作用于顶板时,荷载随板、梁、柱传至桩上,因人防设计时不考虑地基承载力和地基变形,由q产生的
