人防设计要点之结构篇广东中人内部培训资料

人防地下室室结构设计计若干问题题探讨目录录概述一人防荷载二结构类型与内力三其它结构措施四常见错误五

六一、概述防护的理解误解战时进入人防地下室是安全的；根本防不住导弹，做人防地下室没有用标准城市居民不是精确打击的重点；平战合用的原则受国家经济实力的制约；标准人防工程结构要达到的是在一定的假设条件下保证最大程度的生存概率的相对安全。安全适用合理经济核冲击波----假设常规武器---非直接命中中抗打击能力力----一次武器及次生灾害主体口部出入口通风口化学武器围护结构密闭，有一定室内空间密闭门防毒通道洗消间密闭阀门滤毒器生物武器核武器放射性沾染早期核辐射有一定结构厚度顶板上方覆土通道拐弯通道长度密闭阀门热辐射城市火灾冲击波空气冲击波结构抗力防护密闭门防爆波活门扩散室土中压缩波房屋倒塌出入口数量防倒塌棚架防塌风口防堵篦子常规武器防护单元抗爆单元人防地下室防护人防地下室结构设计主要内容主体结构孔口防护顶板外墙底板人防隔墙柱、基础等出入口消波系统防密门选用口门临空墙口门门框墙口门出入口通道门风井门防爆波活门选用扩散室人防地下室结构设计的特点1结构设计的可靠性降低由于核爆动荷载是偶然性荷载，钢筋混凝土构件又允许开裂，因此比之静荷载作用下构件的安全度可适当降低。2考虑结构的动力响应在动荷载作用下，结构产生动力响应3构件可考虑进入塑性工作状态允许有残余塑性变形存在，可考虑塑性内力重分布4

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

调整系数来完成的5只做结构承载力验算对结构变形、裂缝展开以及地基承载力和地基变形可不进行验算指标平时结构人防结构延性破坏可靠度β3.21.55失效概率pf0.069%6.1%脆性破坏可靠度β3.72.4失效概率pf0.011%0.8%二、人防荷荷载核武器效应核武器空中爆炸距地面一定定高度之上上（小于30千米）的核核爆炸。爆爆炸瞬间先先出现强烈烈明亮的闪闪光，后形形成不断增增大和发光光的火球。。冲击波经经过地面反反射回到火火球后使火火球变形，，呈上圆下扁的的“馒头”状，最后，从从地面升起的的尘柱和烟云云共同形成高高大的蘑菇云云。在冲击波波所到之处还还可听到多声声巨响。火球球的最大直径径和发光时间间、蘑菇云稳定时的高度度主要决定于于爆炸的TNT当量。对于2万吨TNT当量的核爆炸炸，火球最大直径径约为440米，发光时间间约为2.4秒，稳定蘑菇菇云的高度约约为11千米。不同当量核弹弹对不同状态态人员的杀伤伤半径数据如如下(单位：公里)：广岛：1.2~1.5d万吨空气冲击波与土中压缩波人防地下室结结构设计主要要考虑抵抗空空气冲击波。。当核武器在在空中爆炸时时，当冲击波传播到地表表时，形成反反射冲击波，，因反射波是是在被入射波波压密和加热热过的空气中中传播，且压力又高，所所以反射波的的传播速度要要比入射波快快，当反射波波波阵面终于于赶上入射波波波阵面后，则汇合成为为一单一的冲冲击波，即合合成波，合成成波波阵面靠靠近地面部分分是垂直于地地面的，即合成波是水平平方向传播的的，对抗力等等级较低的防防空地下室来来说，所受的的冲击波即为为这种合成波(即地面冲击波波)。防空地下室室的顶板一般般就直接承受受地面冲击波波的超压和负负压作用，而而对于侧壁和底板板，因空气冲冲作用于地表表，压迫土体体并使其产生生运动，上层层土体受压后后连续向下传传递压力，这这种土体的压压缩状态由上上向下逐层传传播过程称为为土中压缩波波的传播，当当遇到侧壁或或底板的阻挡挡后，则会产产生超压、动动压和负压作作用，这就是是侧壁和底板板需考虑的问问题。常规武器效应人防工程抵御御的常规武器器主要指航空空炸弹（简称称炸弹或航弹弹）。根据破破坏作用的不不同，炸弹可可分为普通爆爆破弹、混凝凝土爆破弹、、穿甲弹和半半穿甲弹。炸弹的大小一一般按“口径径”分级，所所谓口径是指指炸弹的名义义重量，如250公斤炸弹、500磅炸弹等。常规武器破坏坏作用▪整体破坏坏作用▪局部破坏作用用一般防空地下下室不考虑抗抗炸弹直接命命中。防护级别武器类型主体防护口部防护常5级1000磅低阻爆破弹距外墙外侧水平距离10米处地面爆炸口部外10米处爆炸常6级1000磅低阻爆破弹人防地下室荷载的特点荷载特点属偶然荷载能量大、作用时间短且不断衰减冲击波遇孔即入、遇障反射、进大散弱外围结构承受的荷载分空气冲击波和土中压缩波只考虑核武器或常规武器的一次的最不利情况，不需叠加等效静载的计算常规武器爆炸炸动荷载和核核武器爆炸动动荷载作用下下,人防地下室结结构动力分析析可采用等效效静荷载法,在等效静荷载载和静荷载确确定后按静力力计算方法进进行结构内力力分析。(1)核爆爆炸炸等等效效静静荷荷载载qe:ΔPm→ΔPms→Ph→Pc→→qe;ΔPms—空气冲击击波最大大超压值值;ΔPms—空气冲击击波超压压计算值值;Ph—核武器爆爆炸土中中h深处压缩缩波的最最大压力力;Ρc—动荷载q。(2)室常规武武器爆炸炸等效静静荷载qce:ΔPcm→Pch→pc→→qceΔPcm—常规武器器地面爆爆炸空气气冲击波波最大超超压;Pch—空气冲击击波感生生的土中中压缩波波的最大大压力;pc—常规武器器地面爆爆炸作用用在土中中结构上上的动荷荷载人防地下室等效静载的取值查规范表表《人民防空空地下室室设计规规范》在第4.7节和4.8节以表格格形式分分别给出出了各类类人防构构件常规规武器爆爆炸均布布等效静静荷载值值和核爆爆炸均布布等效静静荷载值值，极大大的方便便了一般般的设计计人员。。由于表表内所列列荷载值值都是在在假定条条件下根根据规范范公式计计算得到到的,因此若实实际工程程不满足足查表条条件,就需按公公式计算算。结构设计师的任务务之一是是正确的的选用表表格给出出的人防防等效静静载等级部位条件等效静载人防地下室等效静载的取值设计人员员有时可可能习惯惯认为人人防是由由核爆动动起控制制，但以以下3种情况由由常规爆爆动荷载载起控制制，设计计时应着着重注意意。核武器与与常规武武器01常规武器起控制作用顶板底面面高出室室外地面面的常5、常6级防空地地下室，，其外墙墙在弹塑塑性工作作阶段设设计时，，其等效效静载标标准值qce2较核爆动动大。出入口临临空墙的的等效静静载标准准值在室室外直通通式及室室外单向向式，且且其L（L为室外出出入口至至防密门门的距离离）≤5m时，常规规武器等等效静载载标准值值较核武武器等效效静载标标准值大大。当抗力级级别为核核六、常常五（如如一等人人员掩蔽蔽所）时时，部分分部位的的（覆土土小于1米的顶板板和覆土土小于1.5的外墙））常规武器器等效静静载标准准值较核核武器等等效静载载标准值值大人防地下室等效静载取值表注：表表格括号号内数值值为考虑虑上部建建筑影响响的……考虑上部部建筑的的影响02适用条件件上部建筑筑不少于于两层或或单层的的顶板为为钢筋混混凝土底层外墙墙为钢筋筋混凝土土墙或砌砌体承重重墙底层外墙墙任一面面开洞面面积小于于50%抗震构造造厚度不不小于240、非空心心或轻质质砌块效果与原原理顶板外墙顶板荷载载折减外墙荷载载加大墙、窗消消弱冲击击波墙反射冲冲击波打打击地面面形成压压缩波叠叠加引用人防顶板板上方有有管道层层、夹层层及普通通地下室室时顶板荷载载折减外墙荷载载不变人防地下室等效静载取值口部荷载载值03防密门、、防爆波活活门超压门框墙等效静载载临空墙等效静载载口部形式核5级核6级室外单向、直通式出入口坡度<30度550240口部形式核5级核6级穿廊式或垂直式0.20.1直通式或坡向式0.30.12口部形式核5级核6级室外单向、直通式出入口坡度<30度

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160动力系数数Kd=2[β]/(2[β]-1)[β]=1Kd=2[β]=2Kd=1.33防护密闭闭门门框框墙是一一种特殊殊的临空空墙。规规范4.5.8中规定出出入口通通道内门门框墙与与临空墙墙设计压压力取值值一致，，但在计计算等效效静荷载载时，临临空墙是是按照弹弹塑性工工作阶段段确定，，而防护护密闭门门门框墙墙由于需需要更严严格的控控制其变变形，以以保证受受力时能能和门扇扇共同作作用，因因此时按按照弹性性工作阶阶段确定定的，由由此可以以看出虽虽然出入入口通道道内门框框墙与临临空墙处处在相邻邻的位置置，但作作用在门门框墙上上的等效效静荷载载要比作作用在临临空墙上上的等效效静荷载载值大。。——倒塌范围围与室外外出入口口设置战时作为为主要出出入口的的室外出出入口，，其敞开开段宜设设置在地地面建筑筑倒塌范范围以外外。在倒倒塌范围围以外的的室外出出入口口口部建筑筑宜采用用单层轻轻型建筑筑。因受受条件限限制，室室外出入入口通道道敞开段段设置在在地面建建筑倒塌塌范围以以内时，，其口部部建筑应应采用防防倒塌棚棚架。防倒塌棚架周围相邻邻建筑！！口部建筑筑设计！防倒塌棚棚架04人防地下室等效静载取值——倒塌范围围与室外外出入口口设置倒塌范围围的取值值防核武器抗力等级地面建筑结构类型砌体结构钢筋混凝土结构钢结构4、4B建筑高度建筑高度5、6、6B0.5倍建筑高度5.0m0.5H防倒塌棚棚架04人防地下室等效静载取值——倒塌范围围与室外外出入口口设置当条件限限制（满满占红线线），核核6、6B级满足下下列条件件的不设设置室外外出入口口：1与有可靠靠出入口口的其他他人防工工程（抗抗力级别别不低于于本工程程）相连连通；2当上部建建筑为钢钢结构或或钢筋混混凝土结结构，且且其主要要出入口口满足下下列各项项条件时时：▪首层层楼梯间间直通室室外地面面，且地地下室至至首层的的梯段上上端与室室外的距距离不大大于2米；▪首层层由梯段段至通向向室外的的门洞之之间，应应设置与地面建建筑结构构脱开的防倒塌塌棚架；；▪首层层楼梯间间直通室室外的门门洞外侧侧上方，，应设有有挑出长长度不小小于1米的防倒倒塌挑檐檐；▪主要要出入口口与其中中一个次次要出入入口的防防护密闭闭门之间间的水平平直线距距离不小小于15.0米。防倒塌棚棚架04人防地下室等效静载取值车道主要要出入口口地面层层与地面以以上主体体脱开与地下室室主体结结构不脱脱在方案协协调阶段段时就要要注意加加设防倒倒塌结构构后车道道的净宽宽防倒塌棚棚架04人防地下室等效静载取值车道主要要出入口口防倒塌塌防倒塌棚棚架是否否需要做做到出入入口出地地面后5米以外？？防倒塌棚棚架04人防地下室等效静载取值车道主要要出入口口防倒塌塌在地面平平地上存存在全部部堵死的的概率极极小，虚虚线范围围不需要要做防倒倒塌棚架架防倒塌棚棚架04人防地下室等效静载取值防倒塌棚棚架04水平荷载载是冲击击波产生生的等效效静载01竖向荷载载规范给给的是等等效静载载，可考考虑材料料强度提提高竖向荷载载是房屋屋倒塌等等产生的的堆积等效荷载水平荷载载先到达达，两者者不同时时作用，，计算模模型应分分开算020304人防地下室等效静载取值出入口楼楼梯05战时次要出入口战前确保使用战后不确保使用战时主要出入口战前确保使用战后确保使用正反面不同时受力分别计算人防地下室等效静载取值底板荷载载值06筏板基础

从本质来说，筏板基础所承受的人防荷载是由于顶板受到人防荷载压力后向下运动从而产生地基反力引起的。与静荷载不同的是由于人防荷载是瞬间加载卸载，底板等效静载要小于顶板等效静载。人防地下室等效静载取值底板荷载载值06桩基础顶板人防荷载通过柱----承台----桩----地基对于支承在岩层等地基上的端承桩，底板不产生向下的运动，荷载为零；对于非端承桩，会产生沉降变形，底板人防荷载值按桩筏共同作用推算出来；对单纯抗拔桩，按无桩考虑。人防地下室等效静载取值底板荷载载值06独基或条基独基或条基加防水底板的底板人防荷载机理与非端承桩的情况类似。对无地下水的非端承桩、支承在非岩层的独基或条基结构，不允许不做钢筋混凝土底板，避面由于地下室在人防荷载作用下沉降引起地面隆起影响使用人防地下室等效静载取值底板荷载载值06墩基底部支承在岩层上的墩基或独基（条基）加防水底板的底板人防荷载机理与端承桩的情况类似。对无地下水的底部支承在岩层上的墩基或独基（条基），允许不做钢筋混凝土底板，而只做素砼底板人防地下室等效静载取值底板荷载载值06饱和土

在饱和土中，由于土中含水量高，可能会产生压缩波从侧面绕射到底板上的荷载，绕射波荷载可以看成是由侧压力产生的侧压力。人防地下室等效静载取值多层地下下室07向上荷载载与向下下荷载分分别计算算配筋，，含钢量量大，墙墙柱支座座位置钢钢筋过多多同层钢筋筋向上与与向下受受力筋的的搭接位位置矛盾盾人防组合合荷载大大于平时时荷载，，下层承承重结构构破坏造造成灾灾难性后后果错误人防区设设在上层层，下层层为非人人防区人防地下室等效静载取值多层地下下室07下层围护护结构按按上层人人防同抗抗力等级级设计解决方案案人防区设设在上层层，下层层为非人人防区人防地下室等效静载取值多层地下下室07当上下相相邻楼层层划分为为不同防防护单元元时，下下层可以以不划分分防护单单元和抗抗爆单元元两层间楼楼板人防防等效静静载按单单元间隔隔墙取值值两层间楼楼板人防防等效静静载只考考虑向下下作用原理上下层层均为为人防防区人防地下室等效静载取值多层地地下室室07局部存存在向向上冲冲击波波错误下层局局部为为非人人防区区人防地下室等效静载取值多层地地下室室07对应上上层人人防区区按同同抗力力围护护结构构设计计扩大人人防区区与上上层相相对应应----土建成成本增增加设设备成成本减减少解决方方案下层局局部为为非人人防区区人防地下室等效静载取值多层地地下室室07下层围围护结结构抗抗力不不小上上层缺点上层防防护等等级大大于下下层人防地下室等效静载取值多层地地下室室07下层对对应上上层高高抗力力单单元加加设单单元隔隔墙解决方方案上层防防护等等级大大于下下层人防地下室等效静载取值多层地地下室室07中间楼楼板按按高抗抗力力单元元隔墙墙向下下作用用解决方方案下层防防护等等级大大于上上层6B级6级5级4B级4级地面超压(Mpa)0.030.050.10.20.3穿廊或竖井式0.10.150.30.40.6直通或单向式0.60.9人防地下室等效静载取值单元连连通口口设计计压力力08五级与与五级级或五五级与与六级级间连连通口口防密密门可可选用用（6）级门门人防地下室等效静载取值单元连连通口口设计计压力力08五级与与五级级或五五级与与六级级间双双向受受力大大门需需选用用(5)级门人防地下室等效静载取值单元连连通口口设计计压力力08人防地下室等效静载取值荷载组组合09分项项数为1.05级砌体结构的上部建筑自重取一半除筏基外，底板应考虑水压力与人防荷载的组合三、结结构类类型与与内力力分析析结构类型有次梁梁的梁梁板结结构01SATWE的分析析没有有考虑虑次梁梁的作作用，，而次次梁配配筋计计算时时没有有读取取人防防荷载载。人防中中次梁梁应按按主梁梁输入入。2人防等等效静静载的的选取取时板板跨取取次梁梁围合合的板板跨3抗震性性能好好，有有利于于控制制裂缝缝开展展1结构类型无次梁梁的梁梁板结结构02由于板板厚较较大，，可以以考虑虑采用用弹性性板61主梁受受力优优于次次梁结结构，，截面面小于于次梁梁结构构，经经济指指标优优于次次梁结结构（（构造造引起起）2结构类型加腋梁梁板结结构03设备管管线可可以从从截面面较小小的跨跨中通通过，，有效效降低低建筑筑层高高1截面与与弯矩矩包络络图适适应，，充分分利用用支座座的有有效高高度，，经济济指标标优于于一般般梁板板结构构2结构类型无梁楼楼盖结结构04荷载取取值板板跨按按柱轴轴线1造型美美观，，降低低层高高2弯矩计算可可折减减0.9（内拱拱效应应）3内力计计算可可用弹弹性板板64结构类型宽扁梁梁结构构05介于梁梁板结结构和和无梁梁结构构之间间的一一种结结构，，可以以改善善无梁梁楼盖盖结构构抗震震性能能差的的弱点点1梁高小小于1/10，梁宽宽大于于1.5倍柱宽宽2扁梁可可视作作带肋肋的无无梁楼楼盖，，梁内内力按按梁与与柱上上板带带的线线刚比比分配配3没有成成熟的的软件件计算算，内内力采采用电电算与与手算算结合合4结构类型预应力力结构构06对控制制超长长结构构使用用期间间的裂裂缝有有良好好效果果，解解决大大型人人防地地下室室超长长不能能留伸伸缩缝缝的难难题1充分发发挥钢钢材的的强度度，减减少板板厚与与梁高高，有有明显显的经经济效效益2预应力力筋延延性差差，能能否在在人防防工程程中的的运用用有争争议，，缺少少理论论和实实验支支持3结构类型空心楼楼盖07一、分分类：：圆形型型薄壁壁筒芯芯（筒筒芯））方形薄薄壁箱箱体（（箱体体）二、优优点：：减轻自自重降低地地震作作用提高隔隔热作作用（导热热系数数0.39,一般楼楼板1.74）提高隔隔声作作用（提高高10~22分贝））结构类型空心楼楼盖07有效降降低建建筑物物高度度结构类型空心楼楼盖07在人防防工程程中应应用的的缺点点:1、减少少的自自重在在人防防设计计中所所起的的影响响很小小:减轻混混凝土土自重重=0.3x25=7.5人防等等效静静静=70结构类型空心楼楼盖07在人防防工程程中应应用的的缺点点:计算问问题：：1、防等效静静载取取值问问题：：现人人防地地下室室规范范所列列等效效静载载值的的取值值与动动力系系数有有关，，动力力系数数与结结构延延性比比和结结构自自振圆圆频率率有关关，目目前相相关规规范没没有给给出空空心楼楼盖的的等效效静载载值，，相关关的文文献也也没看看到关关于空空心楼楼盖等等效静静载或或动力力系数数方面面的理理论或或试验验研究究结论。2、顶板在人防防等效效静载载作用用下可可以按按弹塑塑性计计算，，空心心楼盖盖的塑塑性变变形能能力如如何，，调幅幅系数数如何何取值值，没没有有规范范、文文献理理论或或试验验依据据，设设计时时可暂暂按人人防地地下室室规范范取值值，但但如果果审图图公司司提出出这个个问题题将无无法解解答。。结构类型空心楼楼盖07在人防工程程中应用的的缺点:构造问题1、空心楼盖填充体体上皮一般般厚100～120，不满足防防水规范关关于防水混混凝土最小小厚度250的要求，如如果出现上上皮渗漏，，下皮更无无法满足抗抗渗要求，，并且无法法采取注浆浆等补漏措施。2、模盒尺寸一般般为1000x300和700x300，不满足人人防地下室室规范关于于上下层钢钢筋网间拉拉结筋间距距不小于500的要求（GB50038-2005第22条）3、空心楼盖填充体体下皮一般般厚60～100，下皮混凝土浇筑筑的密实度不容易保证证，易出现蜂窝麻面。。结构类型空心楼盖07人防工程应应用时应注注意问题1、冲切计算不仅仅要计算柱柱边与柱帽帽的冲切，，而且要计计算柱帽与与平板边以以及实心板板与空心板板交接处的的冲切2、冲切和抗剪计计算时混凝凝土动力强强度值应乘乘以0.8折减系数（（GB50038-2005第4.10.5条）结构类型空心楼盖07人防工程中中应用时注注意的问题题:1、空心楼盖应复核核其折算厚厚度是否满满足人防地地下室规范范关于结构构折合最小小厚度200的要求（GB50038-2005第4.11.3条），如果果是首层，，还需复核核其最小厚厚度满足防防早期核幅幅射的最小小厚度要求2、暗梁配筋要要满足人防防地下室规规范关于结结构最小配配筋率的要要求。空心板板底底要满足人人防地下室室规范关于于结构最小小配筋率(应取全截面面)的要求3、空心板上皮如果