人防工程結(jié)構(gòu)講課1.ppt

一 概述二 人防工程結(jié)構(gòu)的特點三 防空地下室主體結(jié)構(gòu)四 口部結(jié)構(gòu)構(gòu)件五 防護設(shè)備與設(shè)施六 結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求七防護功能平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換 人防工程結(jié)構(gòu)知識 一概述1 人防工程承受的殺傷破壞作用2 人防工程的綜合防護3 人防工程的防護標準 1 人防工程承受的殺傷破壞作用 光輻射 早期核輻射 放射性粘染 空氣沖擊波 核電磁脈沖 地震與沖擊 沖擊破壞作用 建筑倒塌 城市大火 生物武器 化學武器 爆炸破壞作用 氫彈爆炸景象 原子彈爆炸景象 1 核武器 荷載陡然達到最大值超壓和動壓正壓和負壓無孔不入 可以繞過障礙物遇障礙物反射 核武器爆炸地面空氣沖擊波 空氣沖擊波特征 荷載陡然達到最大值超壓和動壓正壓和負壓無孔不入 可以繞過障礙物 空氣沖擊波特征 時程曲線和壓力分布 遇障礙物反射 空氣沖擊波特征 正反射超壓 正反射超壓是入射壓力的2至8倍 核武器與常規(guī)武器比較 非直接命中地面爆炸效應(yīng) 常規(guī)武器爆炸動荷載核爆動荷載均屬于偶然性荷載 荷載具有量值大 作用時間短且不斷衰減等特點 常規(guī)武器爆炸空氣沖擊波 土中壓縮波是球面波 一般幾毫秒 幾十毫秒 核爆炸空氣沖擊波 土中壓縮波是一平面波 一般幾百毫秒 幾秒 核武器爆炸空氣沖擊波 早期核輻射 1 以光速傳播2 能透射不透明物體3 可使人員致傷 致死 工程防護剩余劑量計算土特別是潮濕的土壤是防護早期核輻射的良好材料 放射性沾染 放射性沾染云跡圖 形成原因 核裂變碎片未反應(yīng)的核燃料感生放射性物質(zhì)特點 作用面積大作用時間長污染水源和食品長期效應(yīng)嚴重 2 常規(guī)武器殺傷破壞作用 常規(guī)武器分類按發(fā)射方式分 炮彈 航彈 導(dǎo)彈按破壞效應(yīng)分 爆破彈型穿甲彈型半穿甲彈型兩種破壞效應(yīng) 沖擊 爆炸 2 人防工程的防護標準 甲類防空地下室 常規(guī)武器 核武器 生化武器乙類防空地下室 常規(guī)武器 生化武器常規(guī)武器抗力標準 距外墻距離均為XX米核武器抗標準 3 防護措施 沖擊波荷載的防護主要有 破壞出入口和通風口附近的地面建筑物 使得工程口部堵塞 直接進入工程的各種孔口 破壞口部通道 臨空墻以及孔口防護設(shè)備 殺傷內(nèi)部人員 壓縮地表面產(chǎn)生土中壓縮波 通過壓縮波破壞工程被復(fù)結(jié)構(gòu) 人防地下室受力特點 防空地下室從本質(zhì)上講是戰(zhàn)時防空襲的防護結(jié)構(gòu) 但在平時和戰(zhàn)時具有不同的功能 平時作為上部地面建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 既要承受上部建筑物作用的平時荷載 戰(zhàn)時作為防護結(jié)構(gòu)又應(yīng)當能承受防護等級規(guī)定的核爆炸 常規(guī)武器地面沖擊波的作用 防空地下室主體結(jié)構(gòu)在按平時荷載設(shè)計的同時 又應(yīng)按戰(zhàn)時荷載進行校核 各部構(gòu)件按最不利工況進行截面設(shè)計 人防荷載的特點 來源 核爆炸 常規(guī)武器沖擊波作用時間 很短 1秒鐘左右作用次數(shù) 一次 整個結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)一次 性質(zhì) 突加快卸的瞬時動力荷載分布 同時 均勻 滿布偶然性荷載 3 防護措施 熱輻射和早期核輻射的防護熱輻射對地下工程沒有直接破壞作用 但可能引起大面積的持續(xù)火災(zāi)防護 密 門 防爆活門等宜避開熱輻射直接照射 早期核輻射防護 保證地下工程有一定的埋深 口部通道一定長度 保證一定的結(jié)構(gòu)厚度 二人防工程結(jié)構(gòu)的特點1 結(jié)構(gòu)可靠度降低2 動力效應(yīng)3 可進入塑性階段工作4 材料設(shè)計強度可提高5 重視構(gòu)造要求6 只進行強度計算 二 人防工程結(jié)構(gòu)特點 結(jié)構(gòu)可靠度降低民用結(jié)構(gòu)人防工程 pf 0 5 6 1 二 人防工程結(jié)構(gòu)特點 動力效應(yīng)動力與靜力區(qū)別動力反應(yīng)使結(jié)構(gòu)的最大變形和內(nèi)力更大 P t t t Y Y P t 等效靜載概念 P t t Y 3 結(jié)構(gòu)允許進入塑性階段工作 二 人防工程結(jié)構(gòu)特點 材料強度可以提高原因 快速加載作用 養(yǎng)護齡期長 快速加載提高1 2砼后期強度提高1 2動載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件經(jīng)歷快速變形的過程 工作狀態(tài)與靜載下有一定區(qū)別 所以表現(xiàn)的性能也可能不同 靜載設(shè)計時 人們習慣于單純從強度 最大抗力 看問題 一般的設(shè)計規(guī)程也只列出強度的計算公式而不提供變形的能力方面的數(shù)據(jù)但動力分析和動載設(shè)計則需要了解整個抗力函數(shù)關(guān)系 僅有最大抗力 還要有延性 砼總提高系數(shù)1 5 二 人防工程結(jié)構(gòu)特點 應(yīng)重視防護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求特點 大變形 振動環(huán)境 對延性要求高 措施 保證足夠的延性保證延性破壞 考慮地面的建筑物對地下結(jié)構(gòu)的影響 二 人防工程結(jié)構(gòu)特點 防空地下室結(jié)構(gòu)在核爆動荷載作用下 應(yīng)驗算結(jié)構(gòu)承載力 對結(jié)構(gòu)變形 裂縫開展以及地基承載力與地基變形可不進行驗算 防空地下室結(jié)構(gòu)除按本規(guī)范設(shè)計外 尚應(yīng)根據(jù)其上部建筑在平時使用條件下對防空地下室結(jié)構(gòu)的要求進行設(shè)計 并應(yīng)取其中控制條件作為防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù) 二 人防工程結(jié)構(gòu)特點 三防空地下室主體結(jié)構(gòu)1 等效靜載確定思路2 核武器等效靜載3 常規(guī)武器等效靜載4 荷載組合5 內(nèi)力與截面設(shè)計 1 核爆炸等效荷載確定思路 地面沖擊波超壓值 工程等級 空氣沖擊波超壓 土中壓縮波 結(jié)構(gòu)動荷載 結(jié)構(gòu)等效靜載 1 空氣沖擊波及地面建筑影響 首層地面沖擊波超壓值 工程等級 不計入上部建筑影響 計入上部建筑影響 頂板外墻 地面建筑影響條件開孔率墻體強度屋頂強度 1 頂板計入的影響對核6B級 核6級 核5級和核4B級的防空地下室 符合下列條件之一 計入上部建筑物影響 上部建筑物層數(shù)不少于二層 其底層外墻為不低于240mm磚砌體強度的墻體 且任何一面外墻墻面開孔面積不大于該墻面面積的50 上部為單層建筑物 其承重外墻使用的材料和開孔比例符合上述規(guī)定 且屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 6B 6級 取 Pd5級 取0 95 Pd4B級 4級 不考慮上部地面建筑物對頂板核爆動荷載的影響 2 外墻計入影響 條件 核4B級及以下 外墻為鋼筋混凝土承重墻時 核5級 上部建筑物為抗震設(shè)防的砌體結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu) 2 結(jié)構(gòu)動荷載 頂板動載底板動載外墻動荷載 3 結(jié)構(gòu)等效靜載 等效靜載法頂板外墻底板常用結(jié)構(gòu) 主體結(jié)構(gòu) 的等效靜載查表確定 動力系數(shù) 動載單調(diào) 梁為振動 在t t0時為強迫振動 化爆主要是自由振動 核爆主要是強迫振動 自振周期是一重要參數(shù)最大動位移發(fā)生在振動曲線中的第一個峰值 最大位移Ym 與動載峰值P0作為靜載作用時的靜位移YI不相同動力反應(yīng)的大小不僅與荷載峰值有關(guān) 與自振頻率的比值t0 T有很大關(guān)系 P t t t Y Y P 動力系數(shù)確定 三系數(shù)法 4 查表確定等效靜載 頂板等效靜載 外墻等效靜載 4 查表確定等效靜載 底板 有樁基時底板等效靜荷載 2 查表確定等效靜載 頂板等效靜載 外墻等效靜載 底板等效靜載 兩層不同防護單元結(jié)構(gòu)荷載 單層防空地下室荷載 兩層同一單元結(jié)構(gòu)荷載 兩層下層是防空地下室荷載 3 常規(guī)武器等效靜載確定思路 常規(guī)武器距外墻一定距離爆炸地面爆空氣沖擊波土中壓縮波頂板的均布動荷載頂板等效靜載 兩種武器作用結(jié)構(gòu)等效荷載比較1 頂板等效荷載同級別常規(guī)武器比核武器等效靜載小很多2 外墻等效荷載同級別常規(guī)武器比核武器等效靜載稍大3 底板等效靜載常規(guī)武器不考慮底板等效靜載武器爆炸荷載與民用荷載相比大出5 10倍 4 荷載組合 a 靜載 地面建筑 土 結(jié)構(gòu)重量 b 核武器荷載c 常規(guī)武器荷載荷載組合乙類 a c 甲類 a c a b 5 內(nèi)力計算與截面設(shè)計 內(nèi)力計算 靜力計算方法截面設(shè)計 材料強度綜合調(diào)整系數(shù) 強剪弱彎 強柱弱梁 抗剪強度的跨高比修正 受剪 受壓破壞為脆性破壞 保證整體結(jié)構(gòu)有足夠的延性 上世紀80年代初 美國進行了代號為FOAMHEST一系列現(xiàn)場模型試驗 在試驗中發(fā)現(xiàn) 土中淺埋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下原來按抗彎設(shè)計的部分結(jié)構(gòu)卻發(fā)生了脆性剪切破壞 甚至是直剪破壞 強剪弱彎 強柱弱梁 本規(guī)范體現(xiàn) 強度降低墻 柱正截面驗算 抗壓動力強度降低梁 柱斜截面驗算 動力強度降低 四口部結(jié)構(gòu)1 臨空墻設(shè)計2 防護單元隔墻3 出入口通道結(jié)構(gòu)有頂蓋通道無頂蓋通道土中豎井多跑樓梯4 消波系統(tǒng) 1 臨空墻 臨空墻是指一面在工程防護門以外受沖擊波荷載作用 一面在工程防護門以內(nèi)不受沖擊波荷載作用的墻體 其位置一般在出入口或通風井附近 1 臨空墻 特點 受力大有密閉要求 施工對拉螺栓應(yīng)按外墻防水做 1 臨空墻 配筋 2 相鄰防護單元隔墻 兩個相鄰防護單元抗力不同時 防護隔墻上的等效靜載兩側(cè)不同 防護單元低的一側(cè)所受的荷載值高 防護單元高的一側(cè)所受的荷載值低 五級 六級 豎向墻體計算外墻 臨空墻防護隔墻均可按受彎構(gòu)件計算 2 相鄰防護單元隔墻 配筋 3 出入口通道 有頂蓋通道與主體相同 可直接查表無頂蓋通道同民用擋土墻 3 出入口通道 土中豎井四周受力和主體結(jié)構(gòu)的外墻相同 3 出入口通道 多跑樓梯 4 防倒塌棚架 一般為地面建筑物倒塌范圍以內(nèi)的防倒塌棚架 設(shè)在倒塌范圍以內(nèi)的出入口棚架 棚架由現(xiàn)澆頂板 圈梁 鋼筋混凝土柱和非承重的脆性圍護構(gòu)件組成 有相應(yīng)圖集剛出了一本圖集 輕質(zhì)鋼構(gòu) 倒塌等效靜載標準值50KN m2 五孔口防護設(shè)備與設(shè)施1 防護設(shè)備上的荷載2 防護密閉門及門框墻3 防爆波活門 擴散室和擴散箱 1 防護設(shè)備上的荷載 地面沖擊波到防護設(shè)備上 要經(jīng)過一系列變化 2 防護密閉門及門框墻 1 防護密閉門組成門扇鉸頁閉鎖密閉膠條鋼門框 2 防護密閉門及門框墻 1 門框墻劃成門框側(cè)墻上擋墻門檻2 特點門框墻的強度 剛度要求配筋密度大砼澆注難度大有密閉要求 禁用套管 設(shè)止水翼環(huán)的一次性鋼螺栓 3 門框墻配筋要求 1 配筋的錨固要求2 拉結(jié)筋的設(shè)置3 門洞四角的內(nèi)外層 均應(yīng)配置直徑為16mm的斜向加強鋼筋 其長度不應(yīng)小于1000mm 3 門框墻配筋要求 門框墻施工要求 1 門框墻與通道一起澆2 模板加強支護3 保證平準 水平 鉛直 位置準確 4 澆注前檢查 分層澆注 3 防爆波活門與擴散室 1 活門分類消波原理構(gòu)造2 施工要求 懸板活門 膠管活門 1 擴散室工作原理2 設(shè)置要求連接口應(yīng)設(shè)在距后墻面的凈長 l 3 處 3 防爆波活門與擴散室 六構(gòu)造要求1 使用材料要求2 配筋構(gòu)造要求3 變形縫 施工縫的設(shè)置要求 1 混凝土要求強度要求C25以上保護層厚要求墊塊厚度保證水泥用量要求不宜過大早強劑和養(yǎng)護要求通過設(shè)計院變更砂石材料的要求按人防工程施工及驗收規(guī)范 1 使用材料要求 1 使用材料要求 2 鋼筋施工中要求不應(yīng)使用冷加工鋼筋慎用鋼筋替換拉結(jié)筋施工應(yīng)到位外墻鋼筋的排放 底板配筋圖 1 使用材料要求 2 鋼筋施工中要求 1 變形縫防護單元內(nèi)不宜設(shè)變形縫 伸縮縫 抗震縫可不設(shè) 2 施工縫頂板 底板不能設(shè)施工縫外墻 內(nèi)墻不能設(shè)豎向施工縫外墻施工縫內(nèi)墻施工縫 3 變形縫 施工縫的設(shè)置要求 七平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計1 平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的原則2 孔口封堵3 主體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換 人防工程防護功能平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計圖集 1 平戰(zhàn)結(jié)合設(shè)計原則 國外五六十年代興起 在我國七八十年代開始 國外叫 預(yù)留設(shè)計 解決戰(zhàn)時防護和平時使用的矛盾 通過預(yù)留設(shè)計 過戰(zhàn)時應(yīng)急加固