人防地下室结构设计若干问题

人防地下室结构设计若干问题探讨目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---非直接命中抗打击能力----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、人防荷载核武器效应核武器空中爆炸距地面一定高度之上（小于

30千米）的核爆炸。爆炸瞬间先出现强烈明亮的闪光，后形成不断增大和发光的火球。冲击波经过地面反射回到火球后使火球变形，呈上圆下扁的“馒头”状，最后，从地面升起的尘柱和烟云共同形成高大的蘑菇云。在冲击波所到之处还可听到多声巨响。火球的最大直径和发光时间、蘑菇云稳定时的高度主要决定于爆炸的

TNT当量。对于2万吨TNT当量的核爆炸，

火球最大直径约为440米，发光时间约为2.4秒，稳定蘑菇云的高度约为11千米。不同当量核弹对不同状态人员的杀伤半径数据如下(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构设计主要考虑抵抗空气冲击波。当核武器在空中爆炸时，当冲击

波传播到地表时，形成反射冲击波，因反射波是在被入射波压密和加热过的空气中传播，且

压力又高，所以反射波的传播速度要比入射波快，当反射波波阵面终于赶上入射波波阵面后

，则汇合成为一单一的冲击波，即合成波，合成波波阵面靠近地面部分是垂直于地面的，即

合成波是水平方向传播的，对抗力等级较低的防空地下室来说，所受的冲击波即为这种合成

波(即地面冲击波)。防空地下室的顶板一般就直接承受地面冲击波的超压和负压作用，而对

于侧壁和底板，因空气冲作用于地表，压迫土体并使其产生运动，上层土体受压后连续向下传递压力，这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程称为土中压缩波的传播，当遇到侧壁或底板的阻挡后，则会产生超压、动压和负压作用，这就是侧壁和底板需考虑的问题。

常规武器效应人防工程抵御的的常规武器主要要指航空炸弹（（简称炸弹或航航弹）。根据破破坏作用的不同同，炸弹可分为为普通爆破弹、、混凝土爆破弹弹、穿甲弹和半半穿甲弹。炸弹的大小一般般按“口径”分分级，所谓口径径是指炸弹的名名义重量，如250公斤炸弹、500磅炸弹等。常规武器破坏作作用▪整体破坏作作用▪局部破坏作用一般防空地下室室不考虑抗炸弹弹直接命中。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动动荷载和核武器器爆炸动荷载作作用下,人防地下室结构构动力分析可采采用等效静荷载载法,在等效静荷载和和静荷载确定后后按静力计算方方法进行结构内内力分析。(1)核爆炸等效静荷荷载qe:ΔPm→ΔPms→Ph→Pc→qe;ΔPms—空气冲击波最大大超压值;ΔPms—空气冲击波超压压计算值;Ph—核武器爆炸土中中h深处压缩波的最最大压力;Ρc—动荷载q。(2)室常规武器爆炸炸等效静荷载qce:ΔPcm→Pch→pc→qceΔPcm—常规武器地面爆爆炸空气冲击波波最大超压;Pch—空气冲击波感生生的土中压缩波波的最大压力;pc—常规武器地面爆爆炸作用在土中中结构上的动荷荷载人防地下室等效静载的取值查规范表《人民防空地下室室设计规范》在第4.7节和4.8节以表格形式分分别给出了各类类人防构件常规规武器爆炸均布布等效静荷载值值和核爆炸均布布等效静荷载值值，极大的方便便了一般的设计计人员。由于表表内所列荷载值值都是在假定条条件下根据规范范公式计算得到到的,因此若实际工程程不满足查表条条件,就需按公式计算算。结构设计师的任务之一是是正确的选用表表格给出的人防防等效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有时可可能习惯认为人人防是由核爆动动起控制，但以以下3种情况由常规爆爆动荷载起控制制，设计时应着着重注意。核武器与常规武武器01常规武器起控制作用顶板底面高出室室外地面的常5、常6级防空地下室，，其外墙在弹塑塑性工作阶段设设计时，其等效效静载标准值qce2较核爆动大。出入口临空墙的的等效静载标准准值在室外直通通式及室外单向向式，且其L（L为室外出入口至至防密门的距离离）≤5m时，常规武器等等效静载标准值值较核武器等效效静载标准值大大。当抗力级别为核核六、常五（如如一等人员掩蔽蔽所）时，部分分部位的（覆土土小于1米的顶板和覆土土小于1.5的外墙）常规武器等效静静载标准值较核核武器等效静载载标准值大人防地下室等效静载取值表注：表格括号号内数值为考虑虑上部建筑影响响的……考虑上部建筑的的影响02适用条件上部建筑不少于于两层或单层的的顶板为钢筋混混凝土底层外墙为钢筋筋混凝土墙或砌砌体承重墙底层外墙任一面面开洞面积小于于50%抗震构造厚度不不小于240、非空心或轻质质砌块效果与原理顶板外墙顶板荷载折减外墙荷载加大墙、窗消弱冲击击波墙反射冲击波打打击地面形成压压缩波叠加引用人防顶板上方有有管道层、夹层层及普通地下室室时顶板荷载折减外墙荷载不变人防地下室等效静载取值口部荷载值03防密门、防爆波活门超压门框墙等效静载临空墙等效静载口部形式核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Kd=2[β]/(2[β]-1)[β]=1Kd=2[β]=2Kd=1.33防护密闭门门框框墙是一种特殊殊的临空墙。规规范4.5.8中规定出入口通通道内门框墙与与临空墙设计压压力取值一致，，但在计算等效效静荷载时，临临空墙是按照弹弹塑性工作阶段段确定，而防护护密闭门门框墙墙由于需要更严严格的控制其变变形，以保证受受力时能和门扇扇共同作用，因因此时按照弹性性工作阶段确定定的，由此可以以看出虽然出入入口通道内门框框墙与临空墙处处在相邻的位置置，但作用在门门框墙上的等效效静荷载要比作作用在临空墙上上的等效静荷载载值大。——倒塌范围与室外外出入口设置战时作为主要出出入口的室外出出入口，其敞开开段宜设置在地地面建筑倒塌范范围以外。在倒倒塌范围以外的的室外出入口口口部建筑宜采用用单层轻型建筑筑。因受条件限限制，室外出入入口通道敞开段段设置在地面建建筑倒塌范围以以内时，其口部部建筑应采用防防倒塌棚架。防倒塌棚架周围相邻建筑！！口部建筑设计！防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值——倒塌范围与室外外出入口设置倒塌范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防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值——倒塌范围与室外外出入口设置当条件限制（满满占红线），核核6、6B级满足下列条件件的不设置室外外出入口：1与有可靠出入口口的其他人防工工程（抗力级别别不低于本工程程）相连通；2当上部建筑为钢钢结构或钢筋混混凝土结构，且且其主要出入口口满足下列各项项条件时：▪首层楼梯间间直通室外地面面，且地下室至至首层的梯段上上端与室外的距距离不大于2米；▪首层由梯段段至通向室外的的门洞之间，应应设置与地面建筑结构构脱开的防倒塌棚架；；▪首层楼梯间间直通室外的门门洞外侧上方，，应设有挑出长长度不小于1米的防倒塌挑檐檐；▪主要出入口口与其中一个次次要出入口的防防护密闭门之间间的水平直线距距离不小于15.0米。防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值车道主要出入口口地面层与地面以上主体体脱开与地下室主体结结构不脱在方案协调阶段段时就要注意加加设防倒塌结构构后车道的净宽宽防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值车道主要出入口口防倒塌防倒塌棚架是否否需要做到出入入口出地面后5米以外？防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值车道主要出入口口防倒塌在地面平地上存存在全部堵死的的概率极小，虚虚线范围不需要要做防倒塌棚架架防倒塌棚架04人防地下室等效静载取值防倒塌棚架04水平荷载是冲击击波产生的等效效静载01竖向荷载规范给给的是等效静载载，可考虑材料料强度提高竖向荷载是房屋屋倒塌等产生的的堆积等效荷载水平荷载先到达达，两者不同时时作用，计算模模型应分开算020304人防地下室等效静载取值出入口楼梯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室07向上荷载与向下下荷载分别计算算配筋，含钢量量大，墙柱支座座位置钢筋过多多同层钢筋向上与与向下受力筋的的搭接位置矛盾盾人防组合荷载大大于平时荷载，，下层承重结构构破坏造成灾灾难性后果错误人防区设在上层层，下层为非人人防区人防地下室等效静载取值多层地下室07下层围护结构按按上层人防同抗抗力等级设计解决方案人防区设在上层层，下层为非人人防区人防地下室等效静载取值多层地下室07当上下相邻楼层层划分为不同防防护单元时，下下层可以不划分分防护单元和抗抗爆单元两层间楼板人防防等效静载按单单元间隔墙取值值两层间楼板人防防等效静载只考考虑向下作用原理上下层均为人防防区人防地下室等效静载取值多层地下室07局部存在向上冲冲击波错误下层局部为非人人防区人防地下室等效静载取值多层地下室07对应上层人防区区按同抗力围护护结构设计扩大人防区与上上层相对应----土建成本增加设设备成本减少解决方案下层局部为非人人防区人防地下室等效静载取值多层地下室07下层围护结构抗抗力不小上层缺点上层防护等级大大于下层人防地下室等效静载取值多层地下室07下层对应上层高高抗力单元加加设单元隔墙解决方案上层防护等级大大于下层人防地下室等效静载取值多层地下室07中间楼板按高抗抗力单元隔墙墙向下作用解决方案下层防护等级大大于上层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通口设计计压力08五级与五级或五五级与六级间连连通口防密门可可选用（6）级门人防地下室等效静载取值单元连通口设计计压力08五级与五级或五五级与六级间双双向受力大门需需选用(5)级门人防地下室等效静载取值单元连通口设计计压力08人防地下室等效静载取值荷载组合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、结构类型与与内力分析结构类型有次梁的梁板结结构01SATWE的分析没有考虑虑次梁的作用，，而次梁配筋计计算时没有读取取人防荷载。人防中次梁应按按主梁输入。2人防等效静载的的选取时板跨取取次梁围合的板板跨3抗震性能好，有有利于控制裂缝缝开展1结构类型无次梁的梁板结结构02由于板厚较大，，可以考虑采用用弹性板61主梁受力优于次次梁结构，截面面小于次梁结构构，经济指标优优于次梁结构（（构造引起）2结构类型加腋梁板结构03设备管线可以从从截面较小的跨跨中通过，有效效降低建筑层高高1截面与弯矩包络络图适应，充分分利用支座的有有效高度，经济济指标优于一般般梁板结构2结构类型无梁楼盖结构04荷载取值板跨按按柱轴线1造型美观，降低低层高2弯矩计算可折减0.9（内拱效应）3内力计算可用弹弹性板64结构类型宽扁梁结构05介于梁板结构和和无梁结构之间间的一种结构，，可以改善无梁梁楼盖结构抗震震性能差的弱点点1梁高小于1/10，梁宽大于1.5倍柱宽2扁梁可视作带肋肋的无梁楼盖，，梁内力按梁与与柱上板带的线线刚比分配3没有成熟的软件件计算，内力采采用电算与手算算结合4结构类型预应力结构06对控制超长结构构使用期间的裂裂缝有良好效果果，解决大型人人防地下室超长长不能留伸缩缝缝的难题1充分发挥钢材的的强度，减少板板厚与梁高，有有明显的经济效效益2预应力筋延性差差，能否在人防防工程中的运用用有争议，缺少少理论和实验支支持3结构类型空心楼盖07一、分类：圆形型薄壁筒芯芯（筒芯）方形薄壁箱体（（箱体）二、优点：减轻自重降低地震作用提高隔热作用（导热系数0.39,一般楼板1.74）提高隔声作用（提高10~22分贝）结构类型空心楼盖07有效降低建筑物物高度结构类型空心楼盖07在人防工程中应应用的缺点:1、减少的自重在在人防设计中所所起的影响很小小:减轻混凝土自重重=0.3x25=7.5人防等效静静=70结构类型空心楼盖07在人防工程中应应用的缺点:计算问题：1、防等效静载取值问问题：现人防地地下室规范所列列等效静载值的的取值与动力系系数有关，动力力系数与结构延延性比和结构自自振圆频率有关关，目前相关规规范没有给出空空心楼盖的等效效静载值，相关关的文献也没看看到关于空心楼楼盖等效静载或或动力系数方面面的理论或试验验研究结论。2、顶板在人防等效静载载作用下可以按按弹塑性计算，，空心楼盖的塑塑性变形能力如如何，调幅系数数如何取值，没没有规范、文文献理论或试验验依据，设计时时可暂按人防地地下室规范取值值，但如果审图图公司提出这个个问题将无法解解答。结构类型空心楼盖07在人防工程中应应用的缺点:构造问题1、空心楼盖填充体上皮皮一般厚100～120，不满足防水规规范关于防水混混凝土最小厚度度250的要求，如果出出现上皮渗漏，，下皮更无法满满足抗渗要求，，并且无法采取取注浆等补漏措施。2、模盒尺寸一般为1000x300和700x300，不满足人防地地下室规范关于于上下层钢筋网网间拉结筋间距距不小于500的要求（GB50038-2005第22条）3、空心楼盖填充体下皮皮一般厚60～100，下皮混凝土浇筑的密实度不容易保证，易出现蜂窝麻面。结构类型空心楼盖07人防工程应用时时应注意问题1、冲切计算不仅要计计算柱边与柱帽帽的冲切，而且且要计算柱帽与与平板边以及实实心板与空心板板交接处的冲切切2、冲切和抗剪计算时时混凝土动力强强度值应乘以0.8折减系数（GB50038-2005第4.10.5条）结构类型空心楼盖07人防工程中应用用时注意的问题题:1、空心楼盖应复核其折折算厚度是否满满足人防地下室室规范关于结构构折合最小厚度度200的要求（GB50038-2005第4.11.3条），如果是首首层，还需复核核其最小厚度满满足防早期核幅幅射的最小厚度度要求2、暗梁配筋要满足足人防地下室规规范关于结构最最小配筋率的要要求。空心板板底要满满足人防地下室室规范关于结构构最小配筋率(应取全截面)的要求3、空心板上皮如果采用用配双层双向钢钢筋网形式，要要注间复核两层层钢筋间最小净净空，保证混凝凝土的浇筑质量量。结构类型空心楼盖07内力计算与截面面设计中应注意意的有关问题人防板或无梁楼盖盖的计算弯矩可可以折减，按规规范4.6.6条；人防梁板可以考虑虑内力重分布（（即进行弯矩