防地下室設(shè)計(jì)若干問題探討

1、人防地下室設(shè)計(jì)若干問題探討1、人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)人防即人民防空，人民防空的任務(wù)是根據(jù)國防的需要，動(dòng)員和組織群眾采取防護(hù)措施，防范和減輕空襲危害。除采取人員疏散的措施之外，也是戰(zhàn)時(shí)防空的最重要的措施之一。防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包含兩方面：一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括頂板、外側(cè)墻、底板等其它構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，二是孔口防護(hù)設(shè)計(jì)，包括出入口的防護(hù)和消波系統(tǒng)(防護(hù)設(shè)備)，其中出入口的防護(hù)包含防護(hù)密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計(jì)算、出入口通道(包括風(fēng)

2、井)的計(jì)算等幾個(gè)方面，而消波系統(tǒng)則包含防爆破活門的選用和擴(kuò)散室(箱)的設(shè)計(jì)，那么，這些內(nèi)容的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有何不同呢第一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性可以降低，一般建筑結(jié)構(gòu)pf≈10%，而人防結(jié)構(gòu)pf≈6%；第二、考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)；第三、結(jié)構(gòu)構(gòu)件可考慮進(jìn)入塑性工作狀態(tài)；第四、材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度可以提高，實(shí)驗(yàn)表明，在快速加載的情況下，這時(shí)材料力學(xué)性能發(fā)生比較明顯的變化，主要表現(xiàn)為強(qiáng)度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結(jié)構(gòu)工作起到有利作

3、用，例如鋼材強(qiáng)度可提高1.15～1.5倍，對砼強(qiáng)度可提高1.5倍，這是在設(shè)計(jì)中考慮材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)來完成的；第五、重視構(gòu)造要求，人防設(shè)計(jì)的許多構(gòu)造要求是與一般的建筑設(shè)計(jì)不同的，要求更為嚴(yán)格，故僅僅只考慮受力計(jì)算，不考慮構(gòu)造措施是不合理的。根據(jù)以上所述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，我們可以確定防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則，①平戰(zhàn)結(jié)合，取控制條件，在民用建筑的人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般只涉及5級或6級人防設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時(shí)控制，而側(cè)墻

4、和底板則因地下室的結(jié)構(gòu)型式的不同而由實(shí)際情況確定；②只進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算，由于在核爆動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比的控制，且在確定各種構(gòu)件允許延性比時(shí)，已考慮了對變形的限制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不必再單獨(dú)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進(jìn)行驗(yàn)算；③只考慮一次核襲擊；④注意各部件的協(xié)調(diào)，以免因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個(gè)防護(hù)建筑的作用；⑤地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)兩者強(qiáng)弱相差較大的情況。了解

5、了結(jié)構(gòu)人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及原則之后，我們首先就必須確定計(jì)算所需的荷載值。2、人防荷載的確定如前所述，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮抵抗空氣沖擊波。當(dāng)核武器在空中爆炸時(shí)，當(dāng)沖擊波傳播到地表時(shí)，形成反射沖擊波，因反射波是在被入射波壓密和加熱過的空氣中傳播，且壓力又高，所以反射波的傳播速度要比入射波快，當(dāng)反射波波陣面終于趕上入射波波陣面后，則匯合成為一單一的沖擊波，即合成波，合成波波陣面靠近地面部分是垂直于地面的，即合成波是水平方向傳播的，對抗力等級

6、較低的防空地下室來說，所受的沖擊波即為這種合成波(即地面沖擊波)。防空地下室的頂板一般就直接承受地面沖擊波的超壓和負(fù)壓作用，而對于側(cè)壁和底板，因空氣沖作用于地表，壓迫土體并使其產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，上層土體受壓后連續(xù)向下傳遞壓力，這種土體的壓縮狀態(tài)由上向下逐層傳播過程稱為土中壓縮波的傳播，當(dāng)遇到側(cè)壁或底板的阻擋后，則會(huì)產(chǎn)生超壓、動(dòng)壓和負(fù)壓作用，這就是側(cè)壁和底板需考慮的問題。如某工程人防地下室防護(hù)等級為6級(級別的確定是根據(jù)國家制訂的《人民防空工程戰(zhàn)

7、術(shù)技術(shù)要求》確定的，是由人防部門確定后發(fā)文予設(shè)計(jì)單位)，采用全埋式現(xiàn)澆鋼筋混凝土人防地下室，各部位等效靜荷載取值分別為：①頂板：首層外墻為180mm實(shí)心磚填充墻，且墻面開孔面積大于50%，故不計(jì)上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓作用的影響，等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=60KNm2。②側(cè)墻：上部建筑物為抗震設(shè)防的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，故應(yīng)放入上部建筑物對地面空氣沖問題。4、孔口防護(hù)和平戰(zhàn)兼顧孔口防護(hù)包含三部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容：一是防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，二

8、是出入口通道內(nèi)臨空墻、門框墻的設(shè)計(jì)，三是孔口其它構(gòu)件，如風(fēng)井、防倒塌棚架、開敞式通道、相鄰單元之間的隔墻等的設(shè)計(jì)，其中第二、三條中的臨空墻、相鄰單元之間的隔墻已在上節(jié)中談到了荷載的確定，設(shè)計(jì)人員可按一般墻體的計(jì)算模式，考慮人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)計(jì)算出內(nèi)力和鋼筋，而門框墻的設(shè)計(jì)一般是按懸臂梁計(jì)算，但需注意的就是因平時(shí)使用時(shí)需要的出入口通道均較寬，而戰(zhàn)時(shí)又相應(yīng)較窄，這樣有可能會(huì)使門框墻的懸臂長度過長，而使水平筋過大，這種情況下，可考慮在不影響功能使

9、用的前提下，加設(shè)柱、梁改變門框墻的受力型式，得到較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)效果，風(fēng)井的設(shè)計(jì)中只計(jì)算土中壓縮波的壓力，對空氣沖擊波則不予考慮，因兩者不會(huì)同時(shí)作用。開敞式通道更不考慮核爆動(dòng)荷載，只考慮靜土側(cè)壓力，而防倒塌棚架的設(shè)計(jì)分豎向和橫向兩項(xiàng)，豎向力即為倒塌荷載50KNm2，屬靜載，橫向力即動(dòng)壓設(shè)計(jì)值q，由《規(guī)范》第4.5.10條確定，這兩項(xiàng)受力作用時(shí)間存在間隔，故不考慮同時(shí)作用，下面主要談?wù)劦谝粭l的設(shè)計(jì)內(nèi)容。當(dāng)空氣沖擊波到達(dá)出入口通道時(shí)，雖然有通

10、道出入口的擴(kuò)散作用，但遇墻體和門的反射作用使作用在門上的總效應(yīng)大于空氣沖擊波的壓力，約為2.0～3.5倍。為方便工程設(shè)計(jì)人員，國家將防密門進(jìn)行系列化處理，依據(jù)設(shè)計(jì)壓力和門洞尺寸就可輕松地選擇定型的防密門。而消波系統(tǒng)的產(chǎn)生是因?yàn)闉V毒通風(fēng)設(shè)備所能承受的允許壓力遠(yuǎn)小于空氣沖擊波，若其防護(hù)措施不能與主體抗力相適應(yīng)，將直接影響整體工程防護(hù)能力。消波系統(tǒng)的基本思想是以堵為主，堵消結(jié)合，堵就是采用防爆波活門將沖擊波的大部分阻擋在室外，消就是使從活門孔

11、進(jìn)入的少量沖擊波通過擴(kuò)散室的擴(kuò)散膨脹作用削弱其壓力，使其進(jìn)入內(nèi)部的壓力不超過設(shè)備的允許壓力，規(guī)范表4.9.1給出了消波系統(tǒng)選擇表，可按抗力等級與允許余壓值予以確定，一般由防爆波活門及擴(kuò)散室組成，防爆波活門的選用和擴(kuò)散室各部分尺寸的確定均可在《規(guī)范》中找到相應(yīng)的表格和公式得到落實(shí)。這項(xiàng)工作在設(shè)計(jì)過程中既可由結(jié)構(gòu)專業(yè)完成，也可由建筑、通風(fēng)專業(yè)完成。擴(kuò)散室前墻即安裝懸板活門的墻面為臨空墻，墻面本身受的荷載及活門傳來荷載均按臨空墻荷載取值，擴(kuò)散

12、室與土相鄰的頂?shù)装寮巴鈮Π赐林袎嚎s波壓力確定荷載。平戰(zhàn)兼顧設(shè)計(jì)是深入貫徹“平戰(zhàn)結(jié)合”建設(shè)方針一個(gè)重要環(huán)節(jié)，由于人防工程是戰(zhàn)時(shí)遭受敵襲擊時(shí)作為保障城市居民生命安全和堅(jiān)持工作的一種具有特殊功能要求的建筑物，因此它需要承受的荷載較一般結(jié)構(gòu)大幾十倍至數(shù)百倍，而且密閉要求很高，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小結(jié)構(gòu)跨度，減少并縮小直通大氣的各種孔口，而這種處理原則，恰為平時(shí)使用造成諸多困難，《規(guī)范》第4.8條中對此點(diǎn)作了指導(dǎo)性的規(guī)定，所以具體做法應(yīng)根據(jù)平時(shí)和

13、戰(zhàn)時(shí)的具體要求和工程本身的實(shí)際條件綜合研究確定。平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的基本原則是：1.工程平戰(zhàn)用途相近；2.轉(zhuǎn)換工作要??；3.一次設(shè)計(jì)，分兩步施工；4.考慮兼容性和通用性；5.轉(zhuǎn)換措施要求快速、經(jīng)濟(jì)、簡便、可靠。人民防空工程設(shè)計(jì)文件要求：二、人民防空工程施工圖設(shè)計(jì)文件內(nèi)容與深度要求。1人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明。內(nèi)容要求：設(shè)計(jì)依據(jù)，結(jié)構(gòu)類型，抗力等級，人防荷載及其組合要求，人防材料強(qiáng)度，人防各部位結(jié)構(gòu)尺寸，以及控制因素，對人防頂板以及人防荷載控制的構(gòu)件，