人防工程结构讲课PPT课件

1、一一 概述概述1 1、人防工程承受的杀伤破坏作用、人防工程承受的杀伤破坏作用2 2、人防工程的综合防护、人防工程的综合防护 3 3、人防工程的防护标准、人防工程的防护标准 第1页/共73页1 . 1 . 人防工程承受的杀伤破坏作用人防工程承受的杀伤破坏作用光辐辐射射早早期期核核辐辐射射放放射射性性粘粘染染空空气气冲冲击击波波核核电磁磁脉脉冲冲地地震震与冲冲击击冲冲击击破坏作作用用建筑倒塌、城市大火生物武器化学武器爆爆炸炸破破坏坏作作用用第2页/共73页氢弹爆炸景象氢弹爆炸景象原子弹爆炸景象原子弹爆炸景象1 )1 )核武器核武器第3页/共73页荷载陡然达荷载陡然达 到最大值到最大值超压和动压超压

2、和动压正压和负压正压和负压无孔不入，可以无孔不入，可以绕过障碍物绕过障碍物遇障碍物反射遇障碍物反射核武器爆炸地面空气冲击波核武器爆炸地面空气冲击波 空气冲击波特征空气冲击波特征冲击波阵面正压区负压区PrP0P1装药第4页/共73页荷载陡然达荷载陡然达 到最大值到最大值超压和动压超压和动压正压和负压正压和负压无孔不入，可以无孔不入，可以绕过障碍物绕过障碍物 空气冲击波特征空气冲击波特征时程曲线和压力分布时程曲线和压力分布第5页/共73页遇障碍物反射遇障碍物反射 空气冲击波特征空气冲击波特征正反射超压正反射超压PPPPriii1 70107.正反射超压是入射压力的正反射超压是入射压力的2 2至至8

3、 8倍倍第6页/共73页 核武器与常规武器比较核武器与常规武器比较非直接命中地面爆炸效应非直接命中地面爆炸效应常规武器爆炸动荷载核爆动荷载均属于偶然性荷载，荷载具有量值大、作用时间短且不断衰减等特点。常规武器爆炸空气冲击波、土中压缩波是球面波。一般几毫秒几十毫秒。 核爆炸空气冲击波、土中压缩波是一平面波，一般几百毫秒几秒。核武器爆炸空气冲击波核武器爆炸空气冲击波第7页/共73页 早期核辐射早期核辐射1 1、以光速传播、以光速传播2 2、能透射不透明物体、能透射不透明物体3 3、可使人员致伤、致死、可使人员致伤、致死工程防护工程防护剩余剂量计算剩余剂量计算 土特别是潮湿的土壤是防土特别是潮湿的土

4、壤是防护早期核辐射的良好材料。护早期核辐射的良好材料。5 . 0/2dhrryDD第8页/共73页 放射性沾染放射性沾染放射性沾染云迹图放射性沾染云迹图风向云迹区中心线云迹周边线辐射剂量率形成原因：核裂变碎片未反应的核燃料感生放射性物质特点：作用面积大作用时间长污染水源和食品长期效应严重第9页/共73页2 2）常规武器杀伤破坏作用）常规武器杀伤破坏作用 常规武器分类按发射方式分：炮弹、航弹、导弹 按破坏效应分：爆破弹型 穿甲弹型 半穿甲弹型两种破坏效应：冲击、爆炸第10页/共73页2 2、人防工程的防护标准、人防工程的防护标准甲类防空地下室：常规武器、核武器、生化武甲类防空地下室：常规武器、核

5、武器、生化武器器乙类防空地下室：常规武器、生化武器乙类防空地下室：常规武器、生化武器常规武器抗力标准：距外墙距离均为常规武器抗力标准：距外墙距离均为XXXX米米核武器抗标准：核武器抗标准：等级等级地面超压地面超压第11页/共73页3 3、防护措施、防护措施冲击波荷载的防护冲击波荷载的防护 主要有：主要有：破坏出入口和通风口附近的地面建筑物破坏出入口和通风口附近的地面建筑物, ,使得工使得工程口部堵塞，程口部堵塞，直接进入工程的各种孔口，破坏口部通道、临直接进入工程的各种孔口，破坏口部通道、临空墙以及孔口防护设备，杀伤内部人员，空墙以及孔口防护设备，杀伤内部人员，压缩地表面产生土中压缩波，通过压

6、缩波破坏压缩地表面产生土中压缩波，通过压缩波破坏工程被复结构。工程被复结构。第12页/共73页 人防地下室受力特点防空地下室从本质上讲是战时防空袭的防护结构，防空地下室从本质上讲是战时防空袭的防护结构，但在平时和战时具有不同的功能。平时作为上部地但在平时和战时具有不同的功能。平时作为上部地面建筑物的基础结构，既要承受上部建筑物作用的面建筑物的基础结构，既要承受上部建筑物作用的平时荷载，战时作为防护结构又应当能承受防护等平时荷载，战时作为防护结构又应当能承受防护等级规定的核爆炸、常规武器地面冲击波的作用。级规定的核爆炸、常规武器地面冲击波的作用。防空地下室主体结构在按平时荷载设计的同时，防空地下

7、室主体结构在按平时荷载设计的同时，又应按战时荷载进行校核，各部构件按最不利工况又应按战时荷载进行校核，各部构件按最不利工况进行截面设计。进行截面设计。 第13页/共73页人防荷载的特点人防荷载的特点 来源：核爆炸、常规武器冲击波来源：核爆炸、常规武器冲击波 作用时间：很短，作用时间：很短，1 1秒钟左右秒钟左右 作用次数：一次（整个结构寿命期内一次）作用次数：一次（整个结构寿命期内一次） 性质：突加快卸的瞬时动力荷载性质：突加快卸的瞬时动力荷载 分布：同时、均匀、满布分布：同时、均匀、满布 偶然性荷载偶然性荷载第14页/共73页3 3）防护措施）防护措施 热辐射和早期核辐射的防护热辐射和早期核

8、辐射的防护热辐射对地下工程没有直接破坏作用，但可能引起热辐射对地下工程没有直接破坏作用，但可能引起大面积的持续火灾大面积的持续火灾 防护防护( (密密) )门、防爆活门等宜避开热辐射直接照射。门、防爆活门等宜避开热辐射直接照射。早期核辐射防护，保证地下工程有一定的埋深，口早期核辐射防护，保证地下工程有一定的埋深，口部通道一定长度。部通道一定长度。保证一定的结构厚度保证一定的结构厚度 第15页/共73页二二 人防工程结构的特点人防工程结构的特点1 1、结构可靠度降低、结构可靠度降低2 2、动力效应、动力效应3 3、可进入塑性阶段工作、可进入塑性阶段工作4 4、材料设计强度可提高、材料设计强度可提

9、高 5 5、重视构造要求、重视构造要求6 6、只进行强度计算、只进行强度计算第16页/共73页二、人防工程结构特点二、人防工程结构特点 结构可靠度降低结构可靠度降低 民用结构民用结构 人防工程：人防工程：p pf f=(=(0.56.1)%0.56.1)%第17页/共73页二、人防工程结构特点二、人防工程结构特点 动力效应动力效应 动力与静力区别动力与静力区别 动力反应使结构的最大变形和内力更大动力反应使结构的最大变形和内力更大PtttYYPt等效静载概念PttY第18页/共73页3)3)结构允许进入塑性阶段工作结构允许进入塑性阶段工作 q q(0(0 - - A A 段段 ) )弹性阶段弹性

10、阶段塑性阶段塑性阶段q( ( A A - - B B 段段 ) )m me eR RA AB By yy yy y0 0二、人防工程结构特点二、人防工程结构特点第19页/共73页材料强度可以提高材料强度可以提高原因：快速加载作用、养护龄期长。原因：快速加载作用、养护龄期长。快速加载提高快速加载提高 1.2 1.2 砼后期强度提高砼后期强度提高 1.21.2 动载作用下结构构件经历快速变形的过程，工作状态与静载下动载作用下结构构件经历快速变形的过程，工作状态与静载下有一定区别，所以表现的性能也可能不同。有一定区别，所以表现的性能也可能不同。静载设计时，人们习惯于单纯从强度（最大抗力）看问题，一静

11、载设计时，人们习惯于单纯从强度（最大抗力）看问题，一般的设计规程也只列出强度的计算公式而不提供变形的能力方面般的设计规程也只列出强度的计算公式而不提供变形的能力方面的数据但动力分析和动载设计则需要了解整个抗力函数关系。仅的数据但动力分析和动载设计则需要了解整个抗力函数关系。仅有最大抗力，还要有延性。有最大抗力，还要有延性。砼总提高系数砼总提高系数1.51.5frfdd 二、人防工程结构特点二、人防工程结构特点第20页/共73页应重视防护结构的构造要求应重视防护结构的构造要求特点：大变形、振动环境、对延性要求高。特点：大变形、振动环境、对延性要求高。 措施：保证足够的延性措施：保证足够的延性 保

12、证延性破坏保证延性破坏考虑地面的建筑物对地下结构的影响考虑地面的建筑物对地下结构的影响核爆炸冲击波核爆炸冲击波防期核辐射防期核辐射防航弹作用防航弹作用有利影响有利影响作用作用地上建筑对地下室倾覆地上建筑对地下室倾覆 造成口部堵塞造成口部堵塞 地面火灾地面火灾不利影响不利影响二、人防工程结构特点二、人防工程结构特点第21页/共73页防空地下室结构在核爆动荷载作用下，应验算防空地下室结构在核爆动荷载作用下，应验算结构承载力。对结构变形、裂缝开展以及地基承结构承载力。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。载力与地基变形可不进行验算。防空地下室结构除按本规范设计外，尚应根据防空地下

13、室结构除按本规范设计外，尚应根据其上部建筑在平时使用条件下对防空地下室结构其上部建筑在平时使用条件下对防空地下室结构的要求进行设计，并应取其中控制条件作为防空的要求进行设计，并应取其中控制条件作为防空地下室结构设计的依据。地下室结构设计的依据。二、人防工程结构特点二、人防工程结构特点第22页/共73页三三 防空地下室主体结构防空地下室主体结构1 1、等效静载确定思路、等效静载确定思路2 2、核武器等效静载、核武器等效静载3 3、常规武器等效静载、常规武器等效静载4 4、荷载组合、荷载组合 5 5、内力与截面设计、内力与截面设计 第23页/共73页1 1、核爆炸等效荷载确定思路、核爆炸等效荷载确

14、定思路地面冲击波超压值工程等级d P空气冲击波超压土中压缩波结构动荷载结构等效静载第24页/共73页1)1)空气冲击波及地面建筑影响空气冲击波及地面建筑影响首层地面冲击波超压值ms P工程等级d Pms P不计入上部建筑影响计入上部建筑影响dmsP PdmsP P) 195. 0(dmsP P)25. 11 . 1 (顶板外墙地面建筑影响条件 开孔率 墙体强度 屋顶强度 第25页/共73页(1)(1)顶板计入的影响顶板计入的影响 对核对核6B6B级、核级、核6 6级、核级、核5 5级和核级和核4B4B级的防空地下级的防空地下室，符合下列条件之一，计入上部建筑物影响：室，符合下列条件之一，计入上

15、部建筑物影响：上部建筑物层数不少于二层，其底层外墙为不上部建筑物层数不少于二层，其底层外墙为不低于低于240mm240mm砖砌体强度的墙体，且任何一面外砖砌体强度的墙体，且任何一面外墙墙面开孔面积不大于该墙面面积的墙墙面开孔面积不大于该墙面面积的50%50%；上部为单层建筑物，其承重外墙使用的材料和上部为单层建筑物，其承重外墙使用的材料和开孔比例符合上述规定，且屋顶为钢筋混凝土开孔比例符合上述规定，且屋顶为钢筋混凝土结构。结构。第26页/共73页6B、6级：取Pd5级：取0.95Pd4B级、4级：不考虑上部地面建筑物对顶板核爆动荷载的影响 0.025 tPd0.025 t0.95Pd第27页/

16、共73页2)2)外墙计入影响外墙计入影响条件：核4B级及以下：外墙为钢筋混凝土承重墙时；核5级: 上部建筑物为抗震设防的砌体结构或框架结构第28页/共73页2 2、结构动荷载、结构动荷载 顶板动载顶板动载 底板动载底板动载 外墙动荷载外墙动荷载 ):(11综合反射系数KKPPPPhchc底压系数）:(13ccPP 侧压系数）:(2hcPP 第29页/共73页3 3、结构等效静载、结构等效静载 等效静载法等效静载法顶板顶板外墙外墙 底板底板常用结构（主体结构）的等效静载常用结构（主体结构）的等效静载 查表确定查表确cdecdecdeKPKqPKqPKq第30页/共73页

17、动力系数 动载单调，梁为振动，在 tttt0 0时为强迫振动，化爆主要是自由振动，核爆主要是强迫振动。自振周期是一重要参数 最大动位移发生在振动曲线中的第一个峰值。最大位移Y Ym m，与动载峰值P P0 0作为静载作用时的静位移Y YI I 不相同动力反应的大小不仅与荷载峰值有关，与自振频率的比值 t0/Tt0/T有很大关系。PtttYYP第31页/共73页、tKd动力系数确定动力系数确定第32页/共73页三系数法dhfdePKKKq1dhdePKKq213cdePKq5 . 07 . 03 . 0:)2 . 11 ()21 ( :)2 . 11 ()4 . 11 ( :) 195. 0()

18、 10( :dfhKKK第33页/共73页4 4、查表确定等效静载、查表确定等效静载顶板等效静载顶板等效静载外墙等效静载外墙等效静载第34页/共73页4 4、查表确定等效静载、查表确定等效静载底板底板 非端承桩端承桩桩基：无桩桩：3有桩基时底板等效静荷载有桩基时底板等效静荷载 第35页/共73页2)2)查表确定等效静载查表确定等效静载顶板等效静载顶板等效静载外墙等效静载外墙等效静载底板等效静载底板等效静载第36页/共73页两层不同两层不同 防护单元结构荷载防护单元结构荷载单层防空地下室荷载单层防空地下室荷载两层同一单元结构荷载两层同一单元结构荷载两层下层是防空地下室荷载两层下层是防空地下室荷载

19、第37页/共73页3 3、常规武器等效静载确定思、常规武器等效静载确定思路路 常规武器距外墙一定距离爆炸常规武器距外墙一定距离爆炸 地面爆空气冲击波地面爆空气冲击波 土中压缩波土中压缩波 顶板的均布动荷载顶板的均布动荷载 顶板等效静载顶板等效静载第38页/共73页两种武器作用结构等效荷载比较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很多2、外墙等效荷载 同级别常规武器比核武器等效静载稍大3、底板等效静载 常规武器不考虑底板等效静载武器爆炸荷载与民用荷载相比大出5-10倍第39页/共73页4 4、荷载组合、荷载组合 a. a.静载（地面建筑、土、结构重量）静载

20、（地面建筑、土、结构重量）b. b.核武器荷载核武器荷载c. c.常规武器荷载常规武器荷载荷载组合荷载组合 乙类：乙类：(a+c) (a+c) 甲类：甲类：(a+c) (a+b) (a+c) (a+b) 第40页/共73页5 5、内力计算与截面设、内力计算与截面设计计内力计算：静力计算方法内力计算：静力计算方法截面设计：截面设计： 材料强度综合调整系数材料强度综合调整系数 “强剪弱弯强剪弱弯”、“强柱弱梁强柱弱梁” 抗剪强度的跨高比修正抗剪强度的跨高比修正frfdd 第41页/共73页 受剪、受压破坏为脆性破坏，保证整体结构有足够的延性。 上世纪80年代初，美国进行了代号为FOAM HEST一

21、系列现场模型试验，在试验中发现：土中浅埋钢筋混凝土结构在爆炸荷载作用下原来按抗弯设计的部分结构却发生了脆性剪切破坏，甚至是直剪破坏。 “强剪弱弯强剪弱弯”、“强柱弱梁强柱弱梁”本规范体现：强度降低 墙、柱正截面验算，抗压动力强度 降低 梁、柱斜截面验算，动力强度降低ccdff 5 . 18 . 0第42页/共73页 四四 口部结构口部结构1 1、临空墙设计、临空墙设计2 2、防护单元隔墙、防护单元隔墙3 3、出入口通道结构、出入口通道结构 有顶盖通道有顶盖通道 无顶盖通道无顶盖通道 土中竖井土中竖井 多跑楼梯多跑楼梯4 4、消波系统、消波系统第43页/共73页1 1、临空墙临空墙 临空墙是指一

22、面在工程防护门以外受冲击临空墙是指一面在工程防护门以外受冲击波荷载作用，一面在工程防护门以内不受冲击波荷载作用，一面在工程防护门以内不受冲击波荷载作用的墙体。其位置一般在出入口或通波荷载作用的墙体。其位置一般在出入口或通风井附近。风井附近。第44页/共73页1 1、临空墙临空墙特点：特点：受力大受力大有密闭要求（施工对拉螺栓有密闭要求（施工对拉螺栓 应按外墙防水做）应按外墙防水做）第45页/共73页1 1、临空墙临空墙配筋配筋第46页/共73页2 2、相邻防护单元隔墙相邻防护单元隔墙 两个相邻防护单两个相邻防护单元抗力不同时，防护隔元抗力不同时，防护隔墙上的等效静载两侧不墙上的等效静载两侧不同

23、。防护单元低的一侧同。防护单元低的一侧所受的荷载值高。防护所受的荷载值高。防护单元高的一侧所受的荷单元高的一侧所受的荷载值低。载值低。n 竖向墙体计算竖向墙体计算 外墙、临空墙外墙、临空墙 防护隔墙均可按防护隔墙均可按 受弯构件计算受弯构件计算第47页/共73页2 2、相邻防护单元隔墙相邻防护单元隔墙配筋配筋第48页/共73页3 3、出入口通道出入口通道 有顶盖通道有顶盖通道 与主体相同，可直接查表与主体相同，可直接查表 无顶盖通道无顶盖通道 同民用挡土墙同民用挡土墙 第49页/共73页3 3、出入口通道出入口通道土中竖井土中竖井 四周受力和主体结构的外墙相同四周受力和主体结构的外墙相同 第5

24、0页/共73页3 3、出入口通道出入口通道多跑楼梯多跑楼梯 第51页/共73页4 4、防倒塌棚架防倒塌棚架 一般为地面建筑物倒塌范围以内的防倒塌棚一般为地面建筑物倒塌范围以内的防倒塌棚架。设在倒塌范围以内的出入口棚架架。设在倒塌范围以内的出入口棚架. . 棚架由现浇顶板，圈梁、钢筋混凝土柱和非棚架由现浇顶板，圈梁、钢筋混凝土柱和非承重的脆性围护构件组成。承重的脆性围护构件组成。 有相应图集有相应图集 刚出了一本图集（轻质钢构）刚出了一本图集（轻质钢构） 倒塌等效静载标准值倒塌等效静载标准值50KN/m50KN/m2 2 第52页/共73页 五五 孔口防护设备与设施孔口防护设备与设施1 1、防护

25、设备上的荷载、防护设备上的荷载2 2、防护密闭门及门框墙、防护密闭门及门框墙3 3、防爆波活门、扩散室和扩散箱、防爆波活门、扩散室和扩散箱第53页/共73页1 1、防护设备上的荷载防护设备上的荷载地面冲击波到防护设备上，要经过一系列变化。dmPP)3.52(第54页/共73页2 2、防护密闭门及门框墙防护密闭门及门框墙1）防护密闭门组成门扇铰页闭锁密闭胶条 钢门框第55页/共73页2 2、防护密闭门及门框墙防护密闭门及门框墙1）门框墙划成门框侧墙上挡墙门槛 2）特点门框墙的强度、刚度要求配筋密度大砼浇注难度大有密闭要求，禁用套管，设止水翼禁用套管，设止水翼环的一次性钢螺栓环的一次性钢螺栓，第5

26、6页/共73页3)门框墙配筋要求门框墙配筋要求 1)配筋的锚固要求 2)拉结筋的设置3)门洞四角的内外层，均应配置直径为16mm的斜向加强钢筋，其长度不应小于1000mm。 第57页/共73页3)门框墙配筋要求门框墙配筋要求 第58页/共73页门框墙施工要求 1、门框墙与通道一起浇 2、模板加强支护 3、保证平准（水平、铅直、位置准确） 4、浇注前检查、分层浇注第59页/共73页3 3、防爆波活门与扩散室、防爆波活门与扩散室1)活门分类 消波原理 构造2、施工要求悬板活门悬板活门胶管活门胶管活门第60页/共73页1 1）扩散室工作原理）扩散室工作原理2 2）设置要求）设置要求 连接口应设在距后墙面的净长（l/3）处。3 3、防爆波活门与扩散室、防爆波活门与扩散室第61页/共73页 六六 构造要求构造要求1 1、使用材料要求、使用材料要求2 2、配筋构造要求、配筋构造要求3 3、变形缝、施工缝的设置要求、变形缝、施工缝的设置要求第62页/共73页1)混凝土要求 强度要求 C25以上 保护层厚要求 垫块厚度保证 水泥用量要求 不宜过大 早强剂和养