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时间:2018-01-18
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1、人防地下室设计若干问题探讨摘要:本文通过对深圳市泰然实业有限公司306高层工业厂房地下室(含人防)工程设计实例的分析,对含人防的高层建筑地下室的设计两个问题提出几点探讨性意见。关键词:人防地下室结构设计1.工程简介:深圳市泰然实业有限公司306高层工业厂房是1栋18层(地下1层)的框架一剪力墙结构的高层工业建筑。建筑面积31200m2,建筑高度79.8m,地震烈度为7度,框架等级为3级,剪力墙等级为2级。地下室面积3908m2,其中含人防面积1390m2,分两个人防单元,层高4.4m,桩基采用预应力砼管桩。地下室的设计中考虑人防的问题,有一个平战结合的问题,即既要考
2、虑平常使用时荷载较小,需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,如何协调两种状态下不同的使用要求,以下讲几点笔者在人防设计方面的一些体会,以资借鉴。2.人防结构设计的特点9人防即人民防空,人民防空的任务是根据国防的需要,动员和组织群众采取防护措施,防范和减轻空袭危害。除采取人员疏散的措施之外,也是战时防空的最重要的措施之一。防空地下室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、底板等其它构件的结构设计,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、
3、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,那么,这些内容的结构设计与一般的结构设计有何不同呢?第一、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%,第二,考虑结构的动力响应,第三,结构构件可考虑进入塑性工作状态,第四、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
4、数来完成的,第五,重视构造要求,人防设计的许多构造要求是与一般的建筑设计不同的,要求更为严格,故仅仅只考虑受力计算,不考虑构造措施是不合理的。根据以上所述的结构设计的特点,我们可以确定防空地下室结构设计的一般原则,①平战结合,取控制条件,在民用建筑的人防地下室的结构设计中,一般只涉及95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;②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,因而在防空地下室结构设计中,不必再单独对结构构
5、件的变形与裂缝开展进行验算;③只考虑一次核袭击;④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,失去整个防护建筑的作用;⑤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。了解了结构人防设计的特点及原则之后,我们首先就必须确定计算所需的荷载值。3.人防荷载的确定如前所述,人防地下室结构设计主要考虑抵抗空气冲击波。当核武器在空中爆炸时,当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,则汇合成为一单一的冲击波,即合成波
6、,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9(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。本工程人防地下室防护等级为6级(级别的确定是根据国家制订的《人民防空工程战术技术要求》确定的,是由人防部门确定后发文予设计单位)
7、,采用全埋式现浇钢筋混凝土人防地下室,各部位等效静荷载取值分别为:3.1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。3.2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。3.3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
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