人防设计要点PPT

1、人防设计要点一、防空地下室结构设计的主要特点及一般规定：二、人防规范的适用范围 ：三、防空地下室的结构设计步骤：四、防空地下室的荷载组合：五、防空地下室的等效静载：六、常用结构构件设计：七、构造措施：八、人防标准图集的选用： 一、防空地下室结构设计的主要特点及一般规定: 1、主要特点： 防空地下室结构设计的主要特点是要考虑战时核 爆动荷载的作用。核爆动荷载属于偶然性荷载，具有 荷载量值大，作用时间短且不断衰减等特点。暴露于 空气中的防空地下室结构构件，如高出地面不复土的 外墙、不复土的顶板、通道内防护密闭门门框墙、临 空墙等部位应考虑直接承受地面空气冲击波的作用。 其它与土相邻的结构构件，如有

2、复土顶板、土中外墙 及底板等，则应考虑直接承受土中压缩波的作用。由 于防空地下室战时与平时考虑的荷载效应组合不同，因此规范4.1.7条规定“防空地下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，对防空地下室结构的要求进行设计，并应取其中控制条件作为结构设计依据”，即防空地下室结构设计应同时满足平时与战时二种不同荷载效应组合的要求，这是防空地下室结构设计的基本特点。 规范在4.1.6条中对5、6级防空地下室结构还提出另一种设计方法，即可采用平战兼顾设计方法，就是对结构某些部位可以先根据平时使用要求进行设计，但需同时考虑到临战时能采取有准备的、可靠的加固措施，确保在规定时间内达到战时

3、各项防护要求。 防空地下室结构在核爆动荷载作用下，只验算结构承载力。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。 防空地下室结构在核爆动荷载作用下，其动力分析采用等效静荷载法。 核爆时产生的杀伤破坏因素不只限于空气冲击波,对防空地下室来讲至少还应考虑早期核辐射。早期核辐射是核武器特有的杀伤因素，对结构本身不产生破坏作用，但当进入防空地下室的核辐射超过规定的限值时，就会对内部人员起杀伤作用。早期核辐射主要通过防空地下室顶板与出入口进入室内，为简化计算,规范采用规定围护构件厚度和通道长度的构造作法来满足防早期核辐射的要求。对结构设计来说，主要是在确定顶板、出入口门框墙、临空墙及外墙厚

4、度时应注意要能同时满足防早期核辐射的要求。 防空地下室划分防护单元与抗爆单元是用来减少常规武器破坏作用所造成损失的措施。这种措施比较经济。结构设计主要是确定防护单元墙的等效静载、墙体厚度并计算出配筋。 2、结构设计的一般规定： a、核爆动荷载作用的简化考虑： 在核爆动荷载作用下，不计入上部建筑物在地面冲击波荷载作用下可能传给防空地下室结构的弯矩与剪力。 b、对钢筋混凝土结构构件可考虑进入塑性工作状态： 在核爆动荷载作用下，结构构件的变形通常是随时间的增长至最大值，随之即出现衰减振动，因此可以考虑由结构构件产生的塑性变形来吸收荷载能量，即在核爆动荷载作用下，构件可进入塑性工作状态。 在防空地下室

5、结构设计中，对只考虑弹性阶段工作的结构构件称为弹性工作阶段设计。如砖砌体外墙，由于砌体属脆性材料，所以设计中按弹性工作阶段考虑。对于既考虑弹性阶段工作，又考虑塑性阶段工作的结构构件称为按弹塑性工作阶段设计。如钢筋混凝土顶板、外墙、临空墙等。因此在动荷载作用下，对防空地下室钢筋混凝土结构来说，处于屈服后开裂状态仍属正常工作状态。防空地下室设计中，结构构件工作状态是用允许延性比表示。规范在4.4.1条中规定，允许延性比为构件允许最大变位与其弹性极限变位的比值。当=1时，是按弹性工作阶段设计；当 1时，是按弹塑性工作阶段设计。规范在4.4.2条中对砌体构件允许延性比值规定取1.0；对重要的密闭要求高

6、的钢筋混凝土构件（如防护密闭门及其门框墙）宜按弹性工作阶段设计，值取1.0。对有一般密闭、防水要求的钢筋混凝土构件，可按弹塑性工作阶段设计，值按不同受力情况分别取值，其中受弯构件取3.0，大偏压构件取2.0，小偏压构件取1.5，中心受压构件取1.2。由于受力情况不同，各类构件所能提供的延性性能也不相同，即各种不同的受力构件在达到最后破坏时所具有的安全储备相差较大，因此当按弹塑性工作阶段设计时，应使体系中安全储备较大的受弯截面先出现塑性铰，以防止安全储备较小的受压、受剪截面先达到最大抗力而导致体系的脆性破坏。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控制，且在确定各种构件允许延性比时

7、，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件的变形与裂缝开展进行验算。 c、材料设计强度可提高： 在核爆动荷载作用下，材料设计强度可适当提高，安全度可适当调整。实验表明，加载速度直接影响材料的力学性能，在核爆动荷载作用下，结构构件所经受的毫秒级快速变形过程，与标准静载试验速度比要快千百倍，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。动力试验还表明，初始施加的静应力即使高达70%屈服应力，然后再加动荷载，此时材料强度的提高值仍与单独施加瞬间动载时一致。所以在设计中当核爆动荷载与静荷载同时作用下，仍

8、可取同样的动力强度提高系数。 二、人防规范的适用范围 ： 人防规范适用于新建或改建的 4、4B、5、6级的各类防空地下室设计。 在工程设计中大家一般重视人防等级而忽视平战时的使用性质，人防平战时的使用性质与有些人防规定是有密切联系的。三、防空地下室的结构设计步骤： 1、经查表或计算确定等效静载标准值及永久荷载标准值。 2、进行防空地下室结构荷载组合；按人防规范4.6.2条的极限状态设计表达式进行承载力设计。其中，结构重要性系数0取1.0；永久荷载分项系数G当效应对结构不利时取1.2，有利时取1.0。人防等效静载分项系数Q取1.0。 3、防空地下室战时设计荷载确定后，可按静力设计方法进行结构内力

9、分析。 4、在战时荷载作用下进行截面设计时，材料动力强度设计值取静荷载作用下材料强度设计值乘以材料强度综合调整系数d，其值按人防规范表4.6.3采用。四、防空地下室的荷载组合： 作用在防空地下室结构上的荷载，应包括核爆动荷载、上部建筑物自重、土压力、水压力及防空地下室自重等。防空地下室结构不同部位应考虑的荷载组合见人防规范表4.3.14。在防空地下室结构设计中，将核爆动荷载与静力荷载组合后的荷载称为“人防荷载”，它包括了核爆动荷载及同时存在的所有静力荷载。 1、顶板： 在顶板荷载组合中，不必同时考虑上部建筑物产生倒塌的荷载值，其理由是倒塌荷载的作用时间滞后于冲击波峰值作用时间，即倒塌荷载作用时

10、，冲击波对顶板的主要作用已经过去，且规范规定的倒塌荷载产生的等效静载值为50KN/m2，小于冲击波对顶板的等效静载值，因此在顶板荷载组合中不必计入倒塌荷载值。顶板按表进行荷载组合就可以。 2、外墙： 目前工程中大部分外墙是按受弯构件计算的，因此，荷载组合主要包括核爆动荷载产生的水平动荷载标准值（即等效静载）、水压力和土压力标准值、地面堆积物荷载标准值。3、基础： 人防底板计算应进行人防荷载组合和非人防荷载组合比较，用起控制作用的组合进行底板计算。 人防荷载组合： a、人防底板等效静载标准值。 b、上部建筑物自重标准值（5级人防上部为砌体结构时，取、1/2自重标准值）。 c、人防顶板传来的静载标

11、准值。 d、人防墙体自重标准值。 非人防荷载组合： a、上部建筑物自重及永久荷载标准值。 b、上部建筑物活载标准值。 c、人防顶板传来的静载标准值。 d、人防顶板传来的活载标准值。 e、人防墙体自重标准值。 人防底板进行人防荷载组合和非人防荷载组合比较时要考虑到：非人防荷载组合时，对由永久荷载效应控制的组合，永久荷载分项系数应取1.35；人防荷载组合时，永久荷载分项系数取1.20。在比较时人防荷载组合应大于非人防荷载组合1.35（或1.20）倍才能起控制作用（1.35为材料强度综合调整数）。 在按表4.3.14组合时请注意表下注释。五、防空地下室的等效静载： 1、顶板等效静载： 按人防规范4.

12、5.2条及表4.5.2取值。 表4.5.2注中提到计入上部建筑物影响这个概念.5、6级人防当符合下列条件之一时可计入上部建筑物影响 ：1、人防上部地面上建筑物层数不小于两层，其首层外墙为不低于240mm厚砖砌体，且任何一面外墙墙面开孔面积不大于该墙面面积的50%。2、人防上部地面上建筑物为单层，其承重外墙使用的材料和开孔比例符合上款规定，且屋顶为钢筋混凝土结构。上部建筑物对防空地下室的影响是在试验的基础上分析得出的。现在有许多防空地下室建在地下三、四层而地上又无建筑物，对于这种情况也应计入上部建筑物的影响。 2、外墙等效静载： 按人防规范4.5.3条及表4.5.3-14.5.3-2取值。 3、

13、底板等效静载： 按人防规范4.5.5条及表4.5.5取值。 当人防采用独立柱基加防水板时，其等效静载：5级：50KN/m2；6级：25KN/m2。 4、门框墙等效静载： 按人防规范4.5.6条及表4.5.6-1取值。 门框墙的计算中，门扇传给门框墙的等效静载同样按表4.5.6-1取值，再按表4.5.6-2、表4.5.6-3的反力系数分配给门框墙。 5、临空墙等效静载： 按人防规范4.5.7条及表4.5.7取值。 表中提供了出入口部位及形式，这里说明一点：室外多跑式楼梯出入口按照室外竖井取值。 6、大于等于二层室外多跑式楼梯出入口内门框墙、临空墙按人防规范4.5.14条取值。 7、相邻防护单元隔

14、墙及门框墙等效静载： 按人防规范4.5. 8条及表4.5.8-14.5.8-2取值。 8、防倒塌棚架等效静载： 按人防规范4.5.10条及表4.5.10取值。 9、人防室外出入口通道外墙的等效静载： 同防空地下室的外墙等效静载取值。 一般通道外墙外側是土，如果通道一侧外墙外側不是土是普通地下室，可按临空墙取值乘0.85系数。 10、人防室外出入口通道顶板、底板的等效静载： 按人防规范4.5.11条及表4.5.11-14.5.11-2取值。 11、人防采用多跑式室外出入口，楼梯踏步与休息板等效静载： 按人防规范4.5.13条及表4.5.13取值。 12、扩散室安装悬板活门墙的等效静载： 按临空墙

15、等效静载取值。 扩散室除安装悬板活门的墙外，其它内墙的等效静载：a、设有滤毒通风进风口扩散室（扩散室允许余压值0.03N/mm2）为40KN/m2；b、排风口和未设滤毒通风进风口扩散室（扩散室允许余压值0.05N/mm2）为65KN/m2。 13、人防规范4.5.9-3条中高出地面的人防外墙和挡窗板水平等效静载： 130KN/m2；150KN/m2（此条仅用于6级人防）。六、常用结构构件设计：1、室外出入口防倒塌棚架： 一般采用开敞式，即由现浇顶板、钢筋混凝土梁、柱和非承重的脆性围护构件组成。防倒塌棚架的受力状态为：在地面冲击波作用下，围护构件迅速遭受破坏被摧毁，仅剩下开敞式的承重结构。由于开

16、敞式结构的梁、柱等断面较小，因此在冲击波荷载作用下可按仅受水平动压考虑。作用在开敞式防倒塌棚架上的水平等效静载值前面已经讲过。设计时除每根柱子迎爆面均受水平动荷载外，顶板与梁相应截面也承受水平动荷载，并将此荷载传给柱子。由于在同一方向上各柱子侧移刚度相等，因此，可把水平动荷载均匀分配到每根柱上。为简化计算，柱子可视作为下端固定的悬臂梁来确定内力。作用在棚架上的垂直荷载包括结构自重及倒塌荷载与水平动荷载按不同时作用考虑，可以分别计算，其结果不必叠加。围护墙应采用在冲击波作用下易破碎的材料，围护墙与柱不应采用钢筋拉接。棚架顶板上不应做钢筋混凝土女儿墙。如棚架顶板挑出檐板，柱的纵筋上端不得锚入挑檐板

17、。柱截面尽量做小。柱基埋深大于1米，目前工程设计中柱纵筋基本都生根于地下墙体。具体设计详2003全国民用建筑工程设计技术措施-防空地下室第53页。也可按防空地下室结构设计FG0103标准图集第133页选用。2、门框墙： 门框墙的设计可以直接按防空地下室结构设计FG0103标准图集第40页选用。下面介绍一下门框墙的受力情况，在水平荷载作用下，门框墙是一块受弯工作的开口平板，为简化计算往往划分成側墙、上过梁及门槛几部分独立计算。规范在4.6.13 条规定当门洞边长大于或等于2倍墙体悬挑长度时可视为单向受力，宜按牛腿或悬臂梁计算。当门洞边长小于2倍墙体悬挑长度时，应为双向受力构件，为使受力明确，宜在

18、洞边设梁（柱）。加设的梁（柱）在水平荷载作用下可按简支梁计算，此时与梁（柱）相连的墙体成为四边支承板，在此情况下，该墙体已不再是门的支承构件，因此作用在墙体上的荷载可按临空墙荷载作用。上过梁按垂直荷载作用和水平荷载作用的组合进行计算。门上过梁除自身受水平动荷载外还承受由门传来的水平动荷载。具体设计详2003全国民用建筑工程设计技术措施-防空地下室第49页。 3、临空墙： 临空墙分为整片临空墙和安装防爆活门的开孔临空墙，整片临空墙在水平荷载作用下可根据支承情况按双向或单向板计算。安装防爆活门的开孔临空墙除墙体本身受到水平荷载外还应计入防爆活门传来的荷载，计算方法与门框墙基本一致，只是荷载应按临空墙荷载取值。安装防爆活门的开孔临空墙的设计可以直接按防空地下室结构设计FG0103标准图第187页选用。七、构造措施： 1、材料强度等级：不应低于规范表4.7.1的规定。 2、结构构件最小