人防地下室结构设计探析.docVIP

人防地下室结构设计探析【摘要】随着城市化规模的推进，越来越多的高层建筑、大型建筑群、综合体成了城市建筑的主角，而城市高层建筑的设计不可避免的涉及到人防设计的问题。以下就人防地下室结构设计涉及的主要问题进行了探讨。 【关键词】 人防地下室 结构设计 人防荷载 1.工程简介：杭州萧山蜀山街道湖山社区拆迁安置小区（南区）包括6栋22~28层剪力墙结构的高层住宅建筑和一个两层框架结构的地下室。建筑面积12万余平米。上部建筑高度80m，地震烈度为6度，框架抗震等级为3级，剪力墙抗震等级为3级。地下室面积45000m2，其中含人防面积6489m2，分4个人防防护单元，层高4m，桩基采用泥浆护壁的钻孔灌注桩。 2.人防结构设计的特点 防空地下室结构设计的主要内容包含两方面：一是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计，二是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统（防护设备），其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算、出入口通道（包括风井）的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室（箱）的设计，那么，这些内容的结构设计与一般的结构设计有何不同呢？ 第一、结构构件可考虑进入塑性工作状态，第二、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，第三，重视构造要求，人防设计的许多构造要求是与一般的建筑设计不同的，要求更为严格，故仅仅只考虑受力计算，不考虑构造措施是不合理的。 根据以上所述的结构设计的特点，我们可以确定防空地下室结构设计的一般原则，①平战结合，取控制条件，在民用建筑的人防地下室的结构设计中，一般只涉及5级或6级人防设计，结构的顶板基本上都由战时控制，而侧墙和底板则因地下室的结构型式的不同而由实际情况确定；②只进行强度的验算，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的控制，且在确定各种构件允许延性比时，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；③只考虑一次核袭击；④注意各部件的协调，以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏，失去整个防护建筑的作用；⑤地面与地下承重结构体系要协调，不能出现两者强弱相差较大的情况。了解了结构人防设计的特点及原则之后，我们首先就必须确定计算所需的荷载值。 3.人防荷载的确定。 如前所述，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，冲击波传播到地表，形成地面冲击波。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，则承受土体压缩波产生的超压、动压和负压作用。 本工程人防地下室防护等级为6级（级别的确定是根据国家制订的《人民防空工程战术技术要求》确定的，是由人防部门确定后发文予设计单位），采用全埋式现浇钢筋混凝土人防地下 室，各部位等效静荷载取值分别为： 3.1顶板：人防地下室上层为地下一层，钢筋混凝土结构，墙面开孔面积小于50%，故计入上部建筑物对地面空气冲击波超压作用的影响，另人防区顶板覆土厚度为0，等效静荷载标准值取q=55KN/m2. 3.2侧墙：上部建筑物为抗震设防的框架结构，故应放入上部建筑物对地面空气冲击波超压值的影响，根据本工程地质条件，人防地下室侧壁范围内为饱和土，并考虑周围基坑支护的阻隔作用，故地下室侧壁等效静载荷标准值q=55KN/m2. 3.3底板：本工程采用桩基础，当核爆荷载q作用于顶板时，荷载随板、梁、柱传至桩上，且人防区底板处于饱和土，根据规范查表得地下室有桩基的钢筋混凝土底板等效静荷载取q=25KN/m2.。 3.4门框墙：所受荷载由两部分组成，一是直接作用在墙上的荷载qe=200KN/m2.；二是由门扇传来的等效静载标准值，分别按门扇的型号、大小计算确定。 3.5临空墙：依工程实际情况和规范表4.5.7取其等效静荷载标准值为130KN/m2. 3.6隔墙：隔墙分两种，一是相邻防护单元间隔墙的设计压力值为50KN/m2.；二是6级人防地下室与普通地下室相邻间的隔墙，其普通地下室一侧的设计压力选用值为90KN/m2. 其它各种防护密闭门、防爆波活门、扩散室的设计压力均由规范中有关规定选用，当所有构件的等效静荷载值确定后，即可进行结构计算。 4.荷载组合和内力分析 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的自重等，规范中对防空地下室不同部