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人防结构一、概述1、人防荷载的特点1.1人防荷载的来源：来源于核爆炸冲击波1.2人防荷载的作用时间：很短，1秒钟左右1.3人防荷载的作用次数：一次（整个结构寿命期内一次）1.4人防荷载的性质：突加快卸的瞬时动力荷载1.5人防荷载的分布：同时、均匀、满布1.6人防荷载的分项系数：分项系数=1，原因是：偶然性荷载不乘分项系数；人防结构可靠度要求比工民建结构低。2、人防结构的特点2.1人防结构的受力特性：承受突加的动荷载，是一种特殊的动力结构2.2结构构件可以进入弹塑性阶段工作2.3结构的重要性系数=1（已体现在抗力等级上）2.4结构材料强度提高对HPB235级钢筋（原Ⅰ级钢）：1.5对HRB335级钢筋（原Ⅱ级钢）：1.35对小于C60的混凝土：1.5对砌体：1.5对材料强度提高原因的解释.3、人防结构设计的特点3.1可用“等效静载法”、可拆开为单个构件进行计算（规范用三个系数过渡到等效静载）3.2各部位抗力（强度）相协调3.3可考虑塑性内力重分布3.4充分保证结构的延性，“强柱弱梁（板）”、“强剪弱弯”二、人防荷载的确定及选用1、人防荷载的种类1.1空气冲击波超压：空气冲击波传播过程中产生的高出正常大气压的那部分压力。入射压力与反射压力的概念。1.2承受空气冲击波超压的构件：直接暴露在空气中的结构构件：出入口：人防门门扇；人防门门框墙；口部的临空墙；楼梯间墙体；筒体的墙体。竖井：井壁内侧。内墙：人防区与非人防区之间的防护密闭墙外墙：符合外露条件的外墙顶部顶板：无复土直接暴露在空气中的顶板除顶板外，以上垂直构件均承受的为空气冲击波的反射压力，因此数值高出2倍以上。1.3空气冲击波的荷载图形图中的ΔPm按前述的规定，6级：50KN/㎡，5级：100KN/㎡。1.4土中的压缩波空气冲击波沿地面的传布，压缩土壤，使土壤的质点产生压缩，有一定速度，上层土壤受压后，继续压缩下一层土壤，这种压缩状态由上而下传播的过程叫做压缩波。1.5承受土壤压缩波压力的构件有复土的外墙（挡土墙），有复土的顶板。1.6土壤压缩波的荷载图形图中的Ph根据∆Pm以及土壤深度及参数计算。2、从地面超压向等效静载的过渡等效：动荷载构件在主振型下的最大位移Wmax与相同形式相同构件静载下的位移W静等效。2.1对直接承受空气冲击波的构件（临空墙、门框墙等）：由2个系数转变为等效静载①对反射系数K反，规范中没有给出符号而直接给出数值（表4.3.9及表4.3.10）②对结构的动力系数Kd，查表4.4.42.2对承受土中压缩波的构件（复土的顶板，外墙等）由3个系数转变为等效静载①衰减系数：规范中没有设代换，即[1-h⁄v1t2(1-δ)]，（4.2.3-1）的中括号项当复土厚度≤1.5m时，取1当复土超过1.5m时，要计算，1②综合反射系数：规范中为K（K=1~1.45）对反射系数及不利埋深的解释。③动力系数：由于土中压缩波对应的荷载图形是有升压时间的图形，说明其动力效应降低，Kd=1.05~1.96之间，最高值与最低值比直接承受空气冲击波的构件低。3、常用结构的等效静载为方便使用，规范给出了常用结构的等效静载值供选用。对有关问题说明如下：3.1人防顶板的等效静载①计入上部建筑物影响的问题：注意上部建筑物底层的条件是否符合规范的条件,对上部建筑影响的解释。上部影响：A、有升压时间：改变了波形；B、对5级：压力衰减5%。②首层架空层条件下人防顶板荷载：按不考虑上部建筑物的影响计，按相应条件查表，也可按公式计算确定。③伸到绿地下的人防顶板荷载：原则上应按公式计算确定，也可按相应条件查表。④首层外墙为装饰性或玻璃围护结构时，也按不考虑上部建筑物影响计⑤人防顶板上方有管道层、夹层及普通地下室时的顶板荷载：规范没有明确，一般参照考虑上部建筑物影响计，即6级55KN/㎡，5级100KN/㎡⑥多层人防时中间板上的荷载（新增条文）：6级取50KN/㎡，5级取100KN/㎡3.2人防侧墙的等效静载：①外墙（挡土墙）在查取表4.5.3-1时，注意以下问题：A.顶板计入上部建筑物影响时，外墙荷载要加大；B.该表按单层地下室计算的，即墙高≤5m，当人防处于地下二层或更下层时，应进行计算（或偏下限取）。②口部临空墙：按表4.5.7查取③人防区与非人防区（车库）之间的临空墙：按表4.5.8-2查取，与口部临空墙略低（考虑了扩散作用）④门框墙：按表4.5.6-1查取注意一：门框墙比同一面临空墙的荷载取高，原因是：临空墙[β]=2，门框墙[β]=1；注意二：门框墙的范围：一般限于人防门所在的一个跨间或暗柱暗梁范围内。⑤人防单元间的隔墙：按表4.5.8-1，4.5.8-2查取⑥平时设备房间与人防区之间的隔墙：当前可以参照第③条取，但可以作为建议向规范编写组提出。3.3底板上的人防底板的等效静载：①无桩基底板，按表4.5.5查取②带桩基底板（新增条文）：带桩基底板的等效静载（KN/㎡）非饱和土饱和土端承非端承端承非端承5级025506级01225③当下层有普通地下室时的底板等效静载：对规范第4.5.15条推荐的做法的解释。另一种做法仍沿用过去的方法，底板等效静载可参照顶板取值并考虑一定折减，两种方法应进行比较后确定。对规范方法与过去方法的解释。3.4室外出入口通道上的等效静载（新增条文）：只考虑外压，即通道结构外侧的荷载，不考虑内压。来自外压的等效静载按4.5.11条执行。3.5室外楼梯式出入口荷载（新增条文）：①单层：梯段板与平台板的荷载按表4.5.13查取；出入口的临空墙、门框上的荷载按表4.5.6-1、表4.5.7查取。②多层：梯段板、平台板的荷载同上。但门框墙、临空墙取上述相应数值×0.9。3.6作为主要出入口的室内出入口（仅用于6级，新增条文）：该处的荷载与结构比较复杂；要加强至二层的楼面，形成内嵌的防倒塌棚架；各部位荷载按第4.5.18确定。荷载点包括：①首层楼梯间的墙体上；②或首层楼梯间的框架柱梁上；③首层至二层楼面的梯段板、平台板上；④地下室至首层的梯段板、平台板上；⑤首层出口门洞上方的挑檐上。3.7各部位封堵构件上的等效静载（新增条文）：各部位封堵构件上的荷载种类较多，设计中一般直接选用通用的封堵构件，不再单独设计。3.8室外主要出入口上开敞式防塌棚架的等效静载：按表4.5.10查取。下一步要出通用图，直接选用，不再单独设计。但现在起要在出入口封口圈梁上预埋件。4、荷载组合问题荷载组合按表4.3.14执行。4.1对顶板：人防等效静载、自重、复土重等；不需要迭加消防车的荷载。4.2对外墙：水平荷载：人防等效静载、水压力、土压力；垂直荷载：按传力路线传来的上部建筑自重（5级、砌体外墙时为一半）、顶板传来的等效静载、外墙自重等。注：上部传来的为自重，不计入上部的活荷载。4.3底板：新规范主要明确了人防荷载与水压力的组合问题（新增条文）：①无桩基的底板：地基反力中没有计入水浮力时：不与水压力组合；地基反力中计入水浮力时：应与水压力组合。②带桩基的底板：与水压力组合。三、人防结构设计1、常用结构构件厚度的确定确定结构厚度的三个因素：①最小厚度要求（构造及安装要求）；②防早期核辐射的厚度要求（非力学因素）；③结构承载力的厚度要求（力学因素）。1.1有关构造要求的厚度：①人防钢筋混凝土构件最小厚度=200mm②单扇防护密闭门门框墙厚度=300mm③双扇防护密闭门门框墙厚度=300mm-500mm④防护单元隔墙上的连通口（同一墙体两边开门）厚度=500mm⑤风井在两边安门的井壁厚度=400-500mm1.2防早期核辐射的厚度要求：防早期核辐射的钢筋混凝土顶板厚度（mm）类别顶板6级5级战时医疗救护站⁄460专业队队员掩蔽部⁄460二等人员掩蔽部250360注：a.当顶板上有复土时，可以折算成混凝土厚度（÷1.4）；b.顶板上方的找平层及刚性面层可以计入厚度；c.顶板上方有夹层或普通地下室时，夹层及普通地下室的顶板厚度可以计入。防早期核辐射对出入口临空墙的厚度要求（mm）类别一般室外口的临空墙附壁式室外口的临空墙室内口的临空墙6级5级6级5级6级5级医疗救护站250650300专业队队员掩蔽部250650300二等人员掩蔽部250250250550250250注：如不满足时，可以在墙的反面砌240mm或370mm砖墙（平时砌好）。1.3按受力要求的参考尺寸：①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。②顶板梁：按梁的截面要求定，跨度及荷载较大时，高宽比可以放宽，即方梁甚至扁梁。③外墙：通常≥300mm，由计算确定；④防护单元隔墙：≥200mm(五级取250mm)；⑤密闭隔墙：≥200mm；⑥临空墙：250～300mm(五级为300mm)六级为(250mm)；⑦底板：在广州地区，由于地下水位较高，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。2、结构内力计算及截面设计2.1计算工具①利用高层结构计算软件：不能定义人防参数，因此应作近似处理②利用“理正”人防结构计算软件：仅适用于规则的、典型化的板块③对由人防控制的构件（顶板、顶板梁等等），可拆开为单个构件手工计算或复核。2.2内力计算与截面设计中应注意的有关问题①人防板或无梁楼盖的计算弯矩可以折减，按规范4.6.6条；②人防梁板可以考虑内力重分布（即进行弯矩调幅），建议在25%以内；③人防无梁楼盖的正负弯矩调幅按附录C；④进行抗剪计算及受压验算时，混凝土的材料强度提高系数要降低，即1.5×0.8=1.2。⑤为保证受弯构件不出现脆性破坏，必须满足规范的构造要求，即：对板：受压区应配钢筋，配筋率为0.25%；对梁：受压区与受拉区的配筋率应满足4.6.5条；⑥拉结筋必须要设，包括顶板、墙体，在广州地区也包括底板。四、关于结构的功能转换1、对外的孔口不允许封堵包括：平时汽车及摩托车坡道式出入口；平时的汽车升降式出入口；平时非机动车出入口；平时的永久性设备出入口；平时风井的取风口；平时的电梯间出入口；平时的楼梯间出入口；平时通往设备房的门；通向非人防区的汽车道。以上平时使用战时不使用的孔口，用人防门代替封堵。2、内部行车道通过防护单元之间隔墙处可以封堵，直接选用封堵构件3、平战结合水池开向水泵房的人孔（气孔）可以封堵4、当跨度≥12米时，允许临战加柱，但要求：①平时作好柱上、下端的预埋件；②后加柱的梁应满足两种状态的受力及配筋要求；③每个房间（区格）不得超过4根；④一般只加主梁。五、结构设计中的有关问题1、顶板外露问题埋深要求是人防结构的基本要求，必须严格掌握顶板外露的条件：上部为砌体结构。2、外墙局部外露问题外墙局部长度上的局部高度外露：平时加挡土墙，档土墙顶面厚度≥1000mm。3、关于桩基的设计桩基设计的两个内容：①桩本身的强度验算；②桩的承载力计算。新规范明确了：对第①项即桩基本身的强度计算中要考虑传到桩上的人防等效静载，但桩的混凝土及钢筋的强度要提高。桩的承载力仍不考虑人防荷载。4、战时主要出入口的加强主要出入口一个单元就一个；主要出入口就是带简易洗消间或淋浴洗消的口；踏步板、平台板厚度一般取200mm；配筋：双面对称，并加拉结筋。5、6级室内出入口代替室外口的加强梯段板、平台板同上，但一直加强到二层楼面；防倒塌挑檐平时做好。6、开向架空层的口不能作为室外口7、关于门框墙的设计对门框墙的计算，反映出很多问题：①对公式中的参数取值不清楚，其中Pc要按表3.4.9查取，门扇搭接长度一般取100mm；②门框墙出现悬臂过长问题。建议：①参照通用图配筋；②加暗柱或暗梁，壁柱或壁梁，减小悬臂长度。8、对人防结构设计说明的要求由于荷载及结构的情况、条件进一步具体化、复杂化，因此要求写清以下条件：①顶板计入、或不计入上部建筑物影响的条件；②外墙中是否计入上部建筑物的影响；③不同部位的顶板复土厚度；④外墙、底板的水压力数值；⑤桩的类型⑥主要部位（顶板、临空墙）防早期核辐射是否满足。