建筑防爆及抗爆

1、建筑工程防災(zāi)與減災(zāi)第4章 建筑防爆與抗爆蔣秀根中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院土木工程系建筑防爆及抗爆第1頁第4章 建筑防爆與抗爆4.1 爆炸災(zāi)害與對策4.2 燃爆及其對策4.3 武器爆炸與建筑防護建筑防爆及抗爆第2頁4.1 爆炸災(zāi)害與對策一、爆炸成因與分類1. 爆炸 能量突然釋放并產(chǎn)生空氣壓力波向周圍傳輸現(xiàn)象2. 爆炸分類分類起爆機理起爆條件舉例核 爆原子核改變核裂變核聚變化學爆炸 化學反應(yīng)產(chǎn)生大量能量（不是熱量），大量集中、短期釋放，產(chǎn)生壓力波壓力、溫度；與環(huán)境無關(guān)；不需要氧氣炸藥燃 爆 燃燒造成高溫，氣體體積、壓力急劇增大，產(chǎn)生壓力波溫度；濃度；氧氣燃氣爆炸粉塵爆炸建筑防爆及抗爆第3頁一、

2、爆炸成因與分類3爆炸特征（1）凝聚相與分散相（2）爆轟與爆燃爆炸物質(zhì)特征凝聚相爆炸物質(zhì)高度凝聚，多呈固態(tài)分散相爆炸物質(zhì)分散于周圍介質(zhì)之中爆轟爆燃概 念爆炸傳輸速度極快，急速形成升壓爆炸傳輸速度較慢，快速形成升壓起爆機理爆炸壓力使相鄰未爆物質(zhì)起爆爆炸熱量使相臨未爆物質(zhì)起爆波 速起爆快，爆速大于聲速起爆慢，爆速小于聲速建筑防爆及抗爆第4頁二、爆炸災(zāi)害機理1. 壓力波或沖擊波2. 高溫或火災(zāi)3. 化學污染4. 光污染5. 輻射污染建筑防爆及抗爆第5頁三、爆炸壓力波1. 壓力空間分布（1）波陣面（2）壓縮區(qū)（3）稀疏區(qū) 稀疏區(qū)壓縮區(qū)建筑防爆及抗爆第6頁三、爆炸壓力波2壓力時間分布主要參數(shù)：（1）壓力峰

3、值（2）升壓時間（3）超壓時間（4）負壓時間（5）恢復(fù)正常tP(t)tzt+t-P(t)PzP0P-Pz建筑防爆及抗爆第7頁三、爆炸壓力波3壓力波和沖擊波空氣運動速度升壓時間壓力特征壓力波較快較長超壓（靜壓）沖擊波極快極短超壓、動壓建筑防爆及抗爆第8頁四、建筑防爆對策1防爆（1）預(yù)防爆炸物質(zhì)產(chǎn)生（2）預(yù)防爆炸環(huán)境產(chǎn)生2卸壓3抗爆4隔爆（1）空間隔爆（2）結(jié)構(gòu)隔爆建筑防爆及抗爆第9頁4.2 燃爆及其對策一、燃爆及其機理1燃爆可燃燒氣體（如乙炔、燃氣等）或可燃燒液體（如酒精、汽油等）揮發(fā)氣體或可燃燒粉塵（如纖維粉塵） 遇明火燃燒瞬間爆炸釋放大量能量產(chǎn)生壓力波現(xiàn)象。建筑防爆及抗爆第10頁一、燃爆及其

4、機理2燃爆機理（1）燃爆必要物質(zhì)是可燃氣體（包含燃氣、可燃揮發(fā)氣、可燃粉塵）和氧氣；（2）燃爆本質(zhì)上是瞬間燃燒（氧化）、快速傳輸和曼延過程；（3）瞬間、快速燃燒造成氣體溫度升高、體積膨脹，燃燒曼延，造成氣體被壓縮和發(fā)生擴散，當體積膨脹受到妨礙時，產(chǎn)生超壓波面；（4）超壓波面碰到妨礙發(fā)生反射時，空氣壓力波疊加產(chǎn)生壓力波高頻振蕩現(xiàn)象。建筑防爆及抗爆第11頁一、燃爆及其機理3燃爆特點（1）頻率高，偶然性大；（2）與火災(zāi)常形成相互誘發(fā)、相互伴生災(zāi)害關(guān)系；（3）燃爆因為其傳輸、蔓延、擴散較快，且為瞬間發(fā)生，燃爆災(zāi)害較火災(zāi)嚴重；（4）燃爆災(zāi)害大多具備人為特征，預(yù)防災(zāi)害發(fā)生相對較為輕易；（5）燃爆災(zāi)害對建筑

5、物影響是局部，設(shè)計得當，能夠最大程度減小對建筑物影響；（6）燃爆發(fā)生有其必定條件，即氧氣存在、燃氣濃度、環(huán)境溫度，缺一不可；（7）燃爆過程相對核爆和化學爆炸時間較長、傳輸較慢，因而爆炸產(chǎn)生空氣壓力可簡化為靜態(tài)超壓力波；（8）燃爆最大壓力取決于燃燒空間瀉壓能力。建筑防爆及抗爆第12頁二、燃爆危險性分析（一）燃氣1可燃氣體種類（1）氫氣（2）一氧化碳（3）碳氫化合物烷類醇類烯類苯類建筑防爆及抗爆第13頁二、燃爆危險性分析（一）燃氣2氣體爆炸極限（1）氣體燃燒條件氧氣參加氣體濃度溫度（2）氣體爆炸極限氣體燃燒傳輸速度較快，形成爆燃。其中可燃氣體與氧氣相對含量（濃度）決定了燃燒速度以及是否發(fā)生爆炸。濃

6、度過低，燃燒不會發(fā)生；濃度過高，氣體氧化不能充分，燃燒不會發(fā)生；當濃度在最正確范圍時，燃燒傳輸速度最快，形成爆炸。建筑防爆及抗爆第14頁2氣體爆炸極限爆炸下限：可燃蒸氣、氣體或粉塵與空氣組成混合物遇火源即能發(fā)生爆炸最低濃度（可燃蒸氣、氣體濃度，按體積比計算）。爆炸上限：可燃蒸氣、氣體或粉塵與空氣組成混合物遇火源能發(fā)生爆炸最高濃度（可燃蒸氣、氣體濃度，按體積比計算）。爆炸極限：可燃蒸氣、氣體或粉塵與空氣組成混合物遇火源能燃燒并發(fā)生爆炸濃度范圍（可燃蒸氣、氣體濃度，按體積比計算）。 建筑防爆及抗爆第15頁燃氣爆炸極限燃氣成份爆炸極限（%）燃燒物爆炸下限爆炸上限燃燒物爆炸下限爆炸上限氫氣4.076甲

7、烷4.614.2一氧化碳12.574乙烷3.515.1甲醇6.437丙烷2.48.5甲苯1.27.0戊烷1.47.8乙烯2.734建筑防爆及抗爆第16頁2氣體爆炸極限（3）民用燃氣爆炸燃氣成份 民用燃氣分類及成份燃氣分類制作材料及工藝主要成份天然氣氣田氣甲烷（90%）油田性生氣甲烷及乙、丙、丁、戊烷礦井氣甲烷人工煤氣煤制氣干餾煤氣甲烷、氫氣高溫氧化一氧化碳、氫氣高壓氣化甲烷、氫氣油制氣強化制氣氫氣、甲烷、一氧化碳裂解制氣甲烷、乙烯、丙烯液化石油氣石油催化裂解丙烷、丙烯、丁烷建筑防爆及抗爆第17頁民用燃氣爆炸極限燃氣爆炸極限 慣用民用燃氣爆炸極限（體積比%）燃氣爆炸下限爆炸上限天然氣4.536液

8、化石油氣2.17.7焦爐氣4.436建筑防爆及抗爆第18頁二、燃爆危險性分析（一）燃氣3可燃氣體爆炸危害性分類 可燃氣體爆炸危險性分類爆炸危險性分類標準舉例甲 爆炸下限10%氣體，以及受到水或空氣中水蒸氣作用，能產(chǎn)生爆炸下限10%氣體固體物質(zhì) 乙炔，甲烷，氫、乙烯、丙烯、丁二烯、環(huán)氧乙烷、硫化氫、氯乙烯、電石、碳化鋁、水煤氣、液化石油氣乙爆炸下限10%氣體氨氣，液氯建筑防爆及抗爆第19頁二、燃爆危險性分析（二）可燃液體1可燃液體閃點 液體揮發(fā)蒸氣與空氣形成混合物遇火源能夠閃燃最低溫度。2可燃液體危險性分類 可燃液體分類分類分類標準舉例甲閃點28液體 汽油，乙烷，甲醇，丙酮，苯、甲苯、甲醇、乙醇

9、、乙醚、丙烯、烈性（60度）白酒乙閃點28至60液體煤油、松節(jié)油、溶劑油、樟腦油丙閃點60液體 柴油、機油、動植物油、重油、潤滑油、瀝青，白酒，蠟，高度白酒、建筑防爆及抗爆第20頁二、燃爆危險性分析（三）可爆燃固體可燃固體分類分類分類標準舉例甲常溫下能自行分解或災(zāi)空氣中氧化即能造成快速自燃或爆炸物質(zhì)賽璐珞棉，黃磷常溫下受到水或空氣中水蒸氣作用能產(chǎn)生可燃氣體并引發(fā)燃燒或爆炸物質(zhì)鉀，鈉遇酸、受熱、撞擊、摩擦以及遇有機物或硫磺等易燃無機物，極易引發(fā)燃燒或爆炸強氧化劑硝酸銨，氯酸鉀受撞擊、摩擦或遇氧化劑、有機物接觸時能引發(fā)燃燒或爆炸物質(zhì)赤磷乙不屬于甲類氧化劑硝酸銅，漂白粉不屬于甲類化學易燃危險固體硫磺

10、，鎂粉，樟腦常溫下與空氣接觸能遲緩氧化，積熱不散引發(fā)自燃物品漆布及制品，油布及制品丙可燃固體纖維及織品建筑防爆及抗爆第21頁二、燃爆危險性分析（四）可燃粉塵1可燃粉塵 可燃燒蒸氣、顆粒、粉塵等 可燃燒粉塵分類舉例可燃蒸氣醋酸蒸氣可燃粉塵谷物、紙張、皮革、木屑、煤粉等金屬粉塵鋁、鎂、鋅、錫等樹脂粉塵油漆、尿素等建筑防爆及抗爆第22頁二、燃爆危險性分析（四）可燃粉塵2粉塵爆炸條件 條件：粉塵濃度、助燃氧氣、火源 糧食粉塵爆炸特征物質(zhì)名稱最低著火溫度（）最低爆炸濃度（g/m3）最大爆炸壓力(kg/cm3)谷物粉塵430556.68面粉粉塵380506.68小麥粉塵380707.38大豆粉塵52035

11、7.03咖啡粉塵360852.66麥牙粉塵400556.75米粉塵440456.68建筑防爆及抗爆第23頁三、燃氣爆炸壓力1. 燃氣爆炸壓力時間曲線幾個概念：（1）靜壓（2）最大壓力（3）超壓（4）泄爆壓力P0PvPmaxPt建筑防爆及抗爆第24頁三、燃氣爆炸壓力2. 爆炸壓力特點（1）動壓力，有正超壓和負壓。（2）在墻壁和樓板處發(fā)射、振蕩，出現(xiàn)屢次壓力峰值，壓力峰值逐步減小。（3）升壓時間和泄壓時間均較長，計算時能夠忽律沖擊波作用，將最大超壓力以靜壓考慮，忽律動壓作用。建筑防爆及抗爆第25頁三、燃氣爆炸壓力3. 最大壓力影響原因（1）燃爆氣體類型及其濃度（2）爆炸空間體積（3）爆炸空間圍護結(jié)

12、構(gòu)剛度（4）房間微弱點及其泄爆壓力 天然氣城市煤氣濃度最大超壓建筑防爆及抗爆第26頁三、燃氣爆炸壓力3. 最大壓力當以窗為泄壓部件時，可按彈性薄板理論計算玻璃最大近似彎距： ， ， ，得到玻璃破壞時壓力為： 當以屋蓋為泄壓部件時，可按屋蓋自重作為泄壓壓力建筑防爆及抗爆第27頁三、燃氣爆炸壓力4. 爆炸最大壓力（1）Rasbash模型符號含義： 最大爆炸壓力（kPa）； 泄壓時壓力（kPa）； 泄壓比 房間內(nèi)最小正截面面積； 泄壓總面積。建筑防爆及抗爆第28頁三、燃氣爆炸壓力4. 爆炸最大壓力應(yīng)用條件： ；房間最大、最小尺寸比小于3；泄壓構(gòu)件面密度24kg/m2； 。建筑防爆及抗爆第29頁三、燃

13、氣爆炸壓力4. 爆炸最大壓力（2）Dragosavic模型（適合用于小體積空間計算）泄壓系數(shù)：建筑防爆及抗爆第30頁三、燃氣爆炸壓力4. 爆炸最大壓力（3）Simmonds-Cubbage模型 燃氣燃燒速度（m/sec），正常燃燒時， 等于正常燃燒速度；出現(xiàn)不穩(wěn)定燃燒時， 取正常燃燒速度2倍。 燃氣爆炸空間體積（m3） 泄壓面積系數(shù) 泄壓時壓力（kPa）建筑防爆及抗爆第31頁四、燃爆對策1事故控制（1）步驟控制 儲存、生產(chǎn)、運輸、使用（2）要素控制 濃度、溫度、火源、震動2建筑防爆（1）規(guī)劃（2）平面布置 隔爆（3）泄壓構(gòu)件3結(jié)構(gòu)抗爆（1）結(jié)構(gòu)抗爆（2）預(yù)防連續(xù)坍毀建筑防爆及抗爆第32頁五、建

14、筑防爆設(shè)計1建筑防爆辦法（1）拉開距離（2）隔斷（3）泄爆2防爆分區(qū) 同防火間距3泄壓 門窗、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)屋蓋 規(guī)范要求：有爆炸危險甲、乙類廠房（1）輕質(zhì)墻體和輕質(zhì)屋蓋自重不超出120kg/m2（2）泄壓面積與廠房體積比值宜采取0.050.22m2/m3，不宜小于0.03 m2/m3。4防爆隔斷 防爆墻、防爆窗、防爆門 防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計按照最大爆炸超壓驗算設(shè)計。建筑防爆及抗爆第33頁六、結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計1. 抗爆設(shè)計原理（1）事故控制 防止爆炸發(fā)生（2）直接設(shè)計替換路徑設(shè)計允許局部破壞，防止連續(xù)坍毀爆炸作用驗算不允許局部破壞（3）間接設(shè)計 結(jié)構(gòu)整體性（牢靠性）設(shè)計建筑防爆及抗爆第34頁六、結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)

15、計2. 結(jié)構(gòu)整體性設(shè)計方法（1）設(shè)計標準結(jié)構(gòu)選型選擇抗爆性能良好結(jié)構(gòu)型式 結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)延性、節(jié)點整體性能選擇有很好抗豎向沖擊荷載結(jié)構(gòu)型式 結(jié)構(gòu)體系（少采取裝配、混合結(jié)構(gòu)）、構(gòu)件受力特征（防止采取無梁樓蓋）結(jié)構(gòu)布置墻體：防止孤墻，防止微弱墻體樓蓋：采取整體性好樓蓋，加強樓蓋拉接節(jié)點：加強節(jié)點整體性和延性建筑防爆及抗爆第35頁六、結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計2. 結(jié)構(gòu)整體性設(shè)計方法設(shè)計校核改變構(gòu)件邊界條件驗算和設(shè)計樓板支承邊降低；樓板由簡支板變?yōu)閼冶郯?；樓板由中間連續(xù)板變?yōu)榇罂绾喼О甯淖儤?gòu)件荷載條件驗算和設(shè)計樓板因為支承破壞承受上層墻體或柱荷載樓板抗沖切驗算建筑防爆及抗爆第36頁六、結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計2. 結(jié)構(gòu)整體性

16、設(shè)計方法（2） 砌體結(jié)構(gòu)整體性設(shè)計結(jié)構(gòu)墻體布置均勻、連續(xù)、上下貫通承重墻體交接處咬槎砌筑，結(jié)構(gòu)柱拉筋連接墻板圈梁拉筋連接預(yù)防水平連續(xù)坍毀結(jié)構(gòu)圈梁連接樓蓋結(jié)構(gòu)布置縱向現(xiàn)澆帶和橫向現(xiàn)澆帶縱向設(shè)止推結(jié)構(gòu)。預(yù)防垂直連續(xù)坍毀結(jié)構(gòu)墻體上部增加抗拉能力設(shè)結(jié)構(gòu)柱，預(yù)防墻體全部坍塌。建筑防爆及抗爆第37頁4.3 武器爆炸與建筑防護一、核爆與防護1. 武器及其效應(yīng)2. 建筑防護標準（1）基本標準全方面規(guī)劃，突出重點，平戰(zhàn)結(jié)合，質(zhì)量第一長久堅持，平戰(zhàn)結(jié)合，全方面規(guī)劃，重點建設(shè)居安思危，常備不懈建筑防爆及抗爆第38頁一、核爆與防護2. 建筑防護標準（2）普通要求應(yīng)能防御預(yù)定核爆炸產(chǎn)生地面沖擊波以及與其相適應(yīng)熱輻射、早

17、期核輻射、放射性沾染、核電磁脈沖；能防御預(yù)定化學武器、生物武器和常規(guī)武器殺傷、破壞作用；應(yīng)能防御地面建筑物坍毀和城市火災(zāi)等次生災(zāi)害殺傷、破壞作用。對于核武器只考慮一次作用。對于常規(guī)武器防御，主要從提升生存概率方面考慮，不考慮抵抗炸彈直接命中破壞作用。建筑防爆及抗爆第39頁一、核爆與防護2. 建筑防護標準（2）普通要求防化地下室防化功效，由其戰(zhàn)時功效確定。堅持人防建筑對開發(fā)城市地下空間利用、促進城市建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展、增強城市綜合防護能力等方面綜合功效。人防工程建設(shè)必須“落實與經(jīng)濟建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展、與城市建設(shè)相結(jié)合標準”人防工程應(yīng)確?！皯?zhàn)備效益、社會效應(yīng)、經(jīng)濟效應(yīng)”共同實現(xiàn)，必須堅持“平戰(zhàn)結(jié)合”方針，統(tǒng)

18、籌考慮建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)選型、通風防潮、采光照明和給水排水戰(zhàn)時、平時需要。建筑防爆及抗爆第40頁一、核爆與防護3. 建筑防護對策防空地下室工程防護辦法武器及次生災(zāi)害序號主體口部出入口通風口化學武器2維護結(jié)構(gòu)密閉一定室內(nèi)空間密閉門防毒通道消洗間密閉閥門進風設(shè)濾毒生物武器核武器放射性污染早期核輻射熱輻射3結(jié)構(gòu)厚度頂板上方覆土通道拐彎通道長度密閉閥門城市火災(zāi)沖擊波空氣沖擊波土中壓縮波1結(jié)構(gòu)抗力防護密閉門防爆波活門擴散室房屋坍毀出入口數(shù)量防坍毀棚架防塌通風口防堵篦子常規(guī)武器4防護單元防爆單元建筑防爆及抗爆第41頁一、核爆與防護4. 防空建筑物分類5人防建筑分級（1）分級依據(jù) 人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求（絕密

19、）（2）主要技術(shù)參數(shù)抗力分級防化分級建筑防爆及抗爆第42頁一、核爆與防護5人防建筑分級（2）抗力分級反應(yīng)人防建筑物抵抗核攻擊能力強弱確定方法： 與建筑物類型相關(guān)但沒有直接關(guān)系 與人防建筑使用功效有聯(lián)絡(luò)，但沒有一一對應(yīng)關(guān)系人民防空地下室抗力等級：4級，4B級，5級，6級（3）防化分級反應(yīng)人防建筑對化學武器、生物武器和核武器放射性沾染防護標準和 要求確定方法 由人防建筑使用功效確定，與抗力等級沒有直接關(guān)系。人民防空地下室防化等級：乙級，丙級，丁級（4）設(shè)計參數(shù) 由人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求提供建筑防爆及抗爆第43頁二、防護建筑設(shè)計1. 防護分區(qū)（1）防護分區(qū)及其目標防護分區(qū)：將人防建筑劃分為若干獨立

20、區(qū)域，獨自具備抵抗炸彈傷害能力。分區(qū)目標：縮小炸彈破壞范圍，提升生存概率。（2）防護單元與防爆單元防護單元：在防空地下室中，其防護設(shè)施和內(nèi)部設(shè)備均能自成體系使用空間。防爆單元：在防空地下室中，為降低人員傷亡人數(shù)，用抗爆隔墻（阻擋炸彈氣浪和碎片，可在臨戰(zhàn)時砌筑）或抗爆擋墻（設(shè)置在抗爆隔墻洞口一側(cè)）分隔使用空間。建筑防爆及抗爆第44頁二、防護建筑設(shè)計1. 防護分區(qū)（3）防護分區(qū)要求 防護單元和防爆單元掩蔽面積（m2）建筑類別防護單元防爆單元防空專業(yè)隊掩蔽所隊員掩蔽所800400裝備掩蔽所1000人員掩蔽所800400配套工程24001200建筑防爆及抗爆第45頁二、防護建筑設(shè)計2. 口部設(shè)計（1）

21、分類建筑防爆及抗爆第46頁二、防護建筑設(shè)計2. 口部設(shè)計（2）數(shù)量 人防建筑出入口數(shù)量工程類別總量要求室外出入口普通防空地下室和防護單元不少于2個不包含防護單元間連通口不少于1個應(yīng)采取階梯式或坡道式消防車庫、大型物質(zhì)庫和醫(yī)療救護工程不少于2個兩個方向，盡可能大距離人員掩蔽所相鄰防護單元共用1個建筑防爆及抗爆第47頁二、防護建筑設(shè)計2. 口部設(shè)計（3）做法室外出入口宜布置在上部建筑物坍毀范圍以外，且口部上方建筑宜采取單層輕型建筑；當條件所限，室外出入口位于上部建筑坍毀范圍以內(nèi)時，室外出入口口部建筑應(yīng)采取防坍毀棚架，以防止口部堵塞。 地面建筑物坍毀范圍室內(nèi)出入口宜與上部建筑樓梯間結(jié)合布置，以滿足平

22、戰(zhàn)結(jié)合需要。建筑電梯口應(yīng)設(shè)置在防護單元密閉門之外?？沽Φ燃壍孛娼ㄖ锝Y(jié)構(gòu)類型磚混結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)4，4B建筑高度建筑高度5，60.5倍建筑高度不考慮坍毀影響建筑防爆及抗爆第48頁二、防護建筑設(shè)計2. 口部設(shè)計（4）尺寸戰(zhàn)時出入口最小尺寸 工程類別門洞凈寬門洞凈高通道凈寬通道凈高樓梯凈寬人員掩蔽所0.81.81.22.21.0醫(yī)療救護工程、防空專業(yè)隊隊員掩蔽所1.02.01.52.21.0戰(zhàn)時出入口最小尺寸（m）建筑防爆及抗爆第49頁二、防護建筑設(shè)計2. 口部設(shè)計（4）尺寸掩蔽入口（攻擊報警后、攻擊前人員入口）寬度百人指標：0.375m/100人每門指標：最大經(jīng)過500人總?cè)肟谧钚挾龋?.3

23、75*N/100 (m)掩蔽入口梯段每個梯段不少于3級，不應(yīng)超出18級。踏步高度不宜大于180mm，踏步寬度不宜小于250mm，不應(yīng)采取扇形踏步。樓梯最少一側(cè)設(shè)置扶手；樓梯凈寬達2m時應(yīng)在兩側(cè)設(shè)扶手；寬度大于2.5m，應(yīng)加中間扶手。建筑防爆及抗爆第50頁二、防護建筑設(shè)計3. 通風排風設(shè)計（1）應(yīng)盡可能單獨設(shè)置室外通風口（2）設(shè)消洗間、簡易消洗間防空地下室要利用超壓通風換氣，排風口最好設(shè)在室外出入口附近，且與豎井相連（3）通風口應(yīng)設(shè)置防爆波活門和擴散室確保戰(zhàn)時空氣流動單向性要求。室外通道天井擴散室防毒通道防毒通道脫衣淋浴穿衣清潔區(qū)FMMMMMMM建筑防爆及抗爆第51頁二、防護建筑設(shè)計4. 消毒濾

24、毒設(shè)計（1）防毒分區(qū) 將防空地下室分隔為有集體防護功效（包含抵抗沖擊波、防御射線，及防毒要求）清潔區(qū)和允許染毒但能抵抗預(yù)定核爆動載染毒區(qū)（供專業(yè)防護隊員通行）（2）消洗間及其布置消洗間：供戰(zhàn)時染毒人員經(jīng)過，并去除全身有害物通道和房間。消洗間組成：染毒通道、脫衣室、淋浴室、檢驗穿衣間設(shè)置位置：室外出入口（3）各房間獨立設(shè)置向外開啟密閉門（4）通風換氣 超壓排風換氣建筑防爆及抗爆第52頁三、結(jié)構(gòu)防護設(shè)計（一）沖擊波與壓縮波（二）波反射（三）波衰減（四）結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)（五）結(jié)構(gòu)荷載（六）結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑防爆及抗爆第53頁（一）沖擊波與壓縮波1. 空氣沖擊波（1）地面空氣沖擊波簡化為無升壓時間三角形荷載（2

25、）最大超壓由人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求按抗力等級給定建筑防爆及抗爆第54頁（一）沖擊波與壓縮波2. 土中壓縮波（1）波形有升壓時間三角形，簡化為有升壓時間平臺荷載（2）升壓時間 常見土彈性波速 和塑性波速土類別彈性波速 （ ）波速比巖石2土壤飽和土150016001非飽和土渙散干砂1002002粘土2005003建筑防爆及抗爆第55頁（一）沖擊波與壓縮波2. 土中壓縮波（3）峰值壓力理論值：簡化值：建筑防爆及抗爆第56頁（二）波反射1空氣沖擊波反射（1）正反射與斜反射正反射系數(shù)：建筑防爆及抗爆第57頁（二）波反射1空氣沖擊波反射（1）正反射與斜反射斜入射反射系數(shù)： 斜入設(shè)時，反射系數(shù)與波傳輸方向

26、與反射面法線夾角相關(guān)：角度小于400500（與入設(shè)波壓相關(guān)），斜反射系數(shù)與正反射系數(shù)大致相近；角度大于400500（與入設(shè)波壓相關(guān)），斜反射系數(shù)急劇下降；角度等于900時，斜反射系數(shù)為0。（見陳肇元：地下防護結(jié)構(gòu)，p.9圖23）建筑防爆及抗爆第58頁（二）波反射1空氣沖擊波反射（2）口部反射與口部超壓 口部超壓 受地面反射作用而增加，但因為普通將空氣沖擊波按水平方向傳輸（人防工程按遠離爆心設(shè)計），故入設(shè)角為900，反射系數(shù)為1。（3）防護門反射與門上超壓 口內(nèi)沖擊波 碰到防護門，出現(xiàn)正反射，防護門受到超壓 為：建筑防爆及抗爆第59頁（二）波反射2. 土中壓縮波在結(jié)構(gòu)外壁反射與頂板壓力2. 土中

27、壓縮波在結(jié)構(gòu)外壁反射與頂板壓力（1）影響原因土中壓縮波碰到結(jié)構(gòu)頂板時碰到反射，反射系數(shù)與土波速、彈塑性、頂板剛度、頂板尺寸、結(jié)構(gòu)高度等原因相關(guān)，普通采取簡化方法，用綜合反射系數(shù)計算。（2）土中壓縮波綜合反射系數(shù)飽和土：非飽和土：三折線簡化計算法（3）頂板壓力埋深（m）0建筑防爆及抗爆第60頁（三）波衰減1. 空闊空間中空氣沖擊波衰減（1）衰減原因空氣擴散膨脹，地面摩擦（2）衰減規(guī)律 ，單調(diào)函數(shù)建筑防爆及抗爆第61頁（三）波衰減2. 口內(nèi)空氣沖擊波衰減與口內(nèi)超壓（1）衰減原因空氣擴散膨脹通道墻壁摩擦（2）衰減規(guī)律與沖擊波傳輸方向和出入口軸線夾角相關(guān)，角度越小，衰減越慢，角度越大，衰減越快。與口部

28、超壓值相關(guān)，口部壓力越小，衰減越慢，口部壓力越大，衰減越快。建筑防爆及抗爆第62頁口內(nèi)斜入射沖擊波衰減系數(shù)建筑防爆及抗爆第63頁（三）波衰減2. 口內(nèi)空氣沖擊波衰減與口內(nèi)超壓（2）衰減規(guī)律與通道長度相關(guān)，長度越長，衰減越大。與通道截面尺寸改變相關(guān)，截面變小，造成壓力加大，截面變大，壓力減小。與通道走向相關(guān)，轉(zhuǎn)彎可造成壓力降低。（3）口內(nèi)超壓 計算建筑防爆及抗爆第64頁（三）波衰減3土中壓縮波衰減與土中壓力（1）衰減原因 阻尼（2）土中壓力 衰減系數(shù)： 土中壓縮波衰減系數(shù)近似值巖土分類土中壓縮波衰減系數(shù) 土壤普通土壤0.030.1密實潮濕土壤取低值渙散干燥土壤取高值飽和土0巖石0建筑防爆及抗爆第

29、65頁（四）結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)1. 結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)（1）結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)與分析方法結(jié)構(gòu)爆炸荷載：爆炸荷載均為瞬間荷載，或沖擊荷載?？諝鉀_擊波常簡化為無升壓三角形荷載，土壓力波常簡化為有升壓平臺荷載。結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)：結(jié)構(gòu)在沖擊荷載下產(chǎn)生振動，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最大內(nèi)力和變形大于峰值壓力靜載下內(nèi)力和變形。建筑防爆及抗爆第66頁（四）結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)1. 結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)動力分析方法：平衡法： ，求解 ，得到最大變形和最大內(nèi)力能量法：任意時刻外荷載功結(jié)構(gòu)變形能結(jié)構(gòu)動能， ，求得結(jié)構(gòu)最大位移和內(nèi)力建筑防爆及抗爆第67頁（四）結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)1. 結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)（2）彈性動力反應(yīng)與塑性動力反應(yīng)理想彈塑性恢復(fù)力模型理想彈性恢復(fù)力模型建筑防爆及

30、抗爆第68頁彈性動力反應(yīng)與塑性動力反應(yīng)突加平臺荷載下結(jié)構(gòu)反應(yīng)最大彈性內(nèi)力最大彈性位移最大塑性內(nèi)力最大塑性位移突加平臺荷載模型建筑防爆及抗爆第69頁突加平臺荷載下結(jié)構(gòu)反應(yīng)建筑防爆及抗爆第70頁突加平臺荷載下結(jié)構(gòu)反應(yīng)建筑防爆及抗爆第71頁突加平臺荷載下結(jié)構(gòu)反應(yīng)幾點結(jié)論：結(jié)構(gòu)動力內(nèi)力和位移大于靜載內(nèi)力和位移。塑性內(nèi)力與延性比相關(guān)，伴隨延性比增大，結(jié)構(gòu)內(nèi)力下降。當延性比大于3后，結(jié)構(gòu)內(nèi)力下降不多。允許延性比越大，結(jié)構(gòu)位移近似百分比增加。建筑防爆及抗爆第72頁（四）結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)1. 結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)（3）經(jīng)典沖擊荷載下結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)突加平臺荷載下結(jié)構(gòu)反應(yīng)突加平臺荷載模型彈性振動位移：彈塑性反應(yīng)荷載系數(shù)：突加平

31、臺荷載模型建筑防爆及抗爆第73頁（3）經(jīng)典沖擊荷載下結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)突加三角形荷載下結(jié)構(gòu)反應(yīng)彈性位移：突加三角形荷載模型建筑防爆及抗爆第74頁（3）經(jīng)典沖擊荷載下結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)有升壓時間平臺荷載下結(jié)構(gòu)反應(yīng)有升壓時間平臺荷載模型彈性位移：彈塑性反應(yīng)荷載系數(shù)：建筑防爆及抗爆第75頁（四）結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)2. 動力系數(shù)與荷載系數(shù) 結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)動力系數(shù)與荷載系數(shù)動力系數(shù)荷載系數(shù)適應(yīng)對象彈性結(jié)構(gòu)彈塑性結(jié)構(gòu)定 義影響原因沖擊荷載形式及時間參數(shù)結(jié)構(gòu)周期（突加平臺荷載除外）沖擊荷載形式及時間參數(shù)結(jié)構(gòu)周期（突加平臺荷載除外）結(jié)構(gòu)延性比應(yīng) 用建筑防爆及抗爆第76頁（四）結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)3. 結(jié)構(gòu)等效靜載 對于抗爆結(jié)構(gòu)，普通均采

32、取彈塑性方法設(shè)計，因此，以內(nèi)力相等標準，得到結(jié)構(gòu)等效靜載為：建筑防爆及抗爆第77頁（五）結(jié)構(gòu)荷載人防工程荷載工作流程（機理）核爆（Q）地面超壓（ ）通道口部（ ）地面（ ）防護門（ ）通道內(nèi)部（ ）等效靜載（ ）土體壓縮波（ ）頂板（ ）側(cè)墻（ ）底板（ ）等效靜載（ ）等效靜載（ ）等效靜載（ ）反射或不反射衰減衰減反射振動透射衰減反射底壓側(cè)壓振動建筑防爆及抗爆第78頁（五）結(jié)構(gòu)荷載防護門通道地下防護結(jié)構(gòu)建筑防爆及抗爆第79頁（五）結(jié)構(gòu)荷載1.普通方法 土中結(jié)構(gòu)動力荷載計算方法計算方法基本特點評價簡化分析法靜力分析法將壓縮波簡化為土中靜壓過于簡化，但簡單綜合反射系數(shù)法三系數(shù)法考慮壓縮波衰減系

33、數(shù)、反射系數(shù)和動力系數(shù)考慮了主要原因協(xié)同工作分析法一維波理論柔性地基剛性結(jié)構(gòu)、剛性地基柔性結(jié)構(gòu)、柔性地基柔性結(jié)構(gòu)理論嚴密，但缺乏土壤基本參數(shù)支承二維波方法環(huán)流效應(yīng)修正法理論過于復(fù)雜拱效應(yīng)計算法對深埋結(jié)構(gòu)考慮覆蓋土成拱效應(yīng)彈性地基梁法文克爾模型疊合模型一維波模型與彈性地基模型建筑防爆及抗爆第80頁（五）結(jié)構(gòu)荷載2.防護門設(shè)計荷載空氣沖擊波可按突加平臺荷載形式考慮考慮波傳輸方向與坡道入口方向平行，可取 或按給定值計算?？諝鉀_擊波在通道中衰減衰減系數(shù) 與口部超壓相關(guān)，可查圖計算通道內(nèi)空氣沖擊波在門上反射系數(shù)為：防護門荷載系數(shù)為：建筑防爆及抗爆第81頁（五）結(jié)構(gòu)荷載3.頂板設(shè)計荷載土壓縮波按有升壓時間

34、平臺荷載考慮地面沖擊波峰值壓力 由抗力等級給定衰減系數(shù)和綜合反射系數(shù)由近似公式或規(guī)范給定荷載系數(shù)按壓縮波升壓時間、頂板自振周期及允許延性比計算確定建筑防爆及抗爆第82頁（五）結(jié)構(gòu)荷載4.側(cè)墻設(shè)計荷載側(cè)壓系數(shù)確定按半無限空間無無側(cè)向應(yīng)變（有側(cè)限）、按自由場側(cè)壓原理計算確定，側(cè)壓系數(shù)與材料泊松比有關(guān)。應(yīng)變分析：側(cè)向應(yīng)力：峰值側(cè)壓：側(cè)壓系數(shù)建筑防爆及抗爆第83頁（五）結(jié)構(gòu)荷載4.側(cè)墻設(shè)計荷載建筑防爆及抗爆第84頁（五）結(jié)構(gòu)荷載4.側(cè)墻設(shè)計荷載 土力學教材側(cè)壓系數(shù)提議值 土種類液性界限 塑性指數(shù) 泊松比 側(cè)壓系數(shù) 飽和砂土松砂0.320.46密砂0.260.36干砂土松砂（ ）0.390.64密砂（

35、）0.330.49壓實粘性土100.300.42300.400.66原狀淤泥質(zhì)粘土70450.360.52原狀海相粘土40150.320.48原狀高嶺土60230.390.410.640.70建筑防爆及抗爆第85頁（五）結(jié)構(gòu)荷載4.側(cè)墻設(shè)計荷載 防護設(shè)計教材側(cè)壓系數(shù)提議值計算土中壓縮波峰值壓力、升壓時間、荷載系數(shù)時，按有升壓平臺荷載，取側(cè)墻平均深度計算。側(cè)墻實際壓力還與頂板橫向變形（平推）在側(cè)墻頂部形成被動土壓力（提升）、側(cè)墻內(nèi)向彈性位移形成主動土壓力（降低）等原因相關(guān)。自由場理論結(jié)構(gòu)偏于保守。土壤差異 側(cè)壓系數(shù)碎石土0.150.25砂土地下水位以上0.250.35地下水位以下0.700.90

36、粘土堅硬、硬塑0.200.40可塑0.400.70軟塑、流塑0.701.00建筑防爆及抗爆第86頁（五）結(jié)構(gòu)荷載5.底板設(shè)計荷載計算底板荷載時，土壓縮波按有升壓時間平臺荷載考慮，按板底埋深計算升壓時間。底壓系數(shù) 與結(jié)構(gòu)剛度和土壓縮性相關(guān)，普通可取近似值 地下室底板底壓底壓系數(shù)巖土分類 底壓系數(shù)土壤普通土壤0.50.75含水量較大土壤取大值渙散干燥土壤取低值飽和土0.81.0巖石1.0建筑防爆及抗爆第87頁（六）結(jié)構(gòu)設(shè)計1荷載系數(shù)計算 結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計時，通慣用荷載系數(shù)將動力荷載峰值簡化計算為等效靜載 ，荷載系數(shù)除與荷載類型及升壓時間相關(guān)外，還與結(jié)構(gòu)自振周期、結(jié)構(gòu)允許延性比相關(guān)。（1）結(jié)構(gòu)自振周期理

37、論計算值： ，求行列式特征值理論簡化計算公式：單跨或多跨等跨梁（單向板）：建筑防爆及抗爆第88頁（1）結(jié)構(gòu)自振周期 單跨及等跨梁自振頻率系數(shù)雙向薄板： ，單跨兩跨三跨一端固支一端自由3.52兩端絞支9.8715.4018.47兩端固支22.3722.4022.40一端固支、一端絞支15.4220.8021.20建筑防爆及抗爆第89頁（1）結(jié)構(gòu)自振周期 矩形薄板自振頻率系數(shù)板類型1/21/1.71/1.51/1.41/1.31/1.21/1.11四邊簡支12.4013.3314.2914.9315.7316.7418.0419.75四邊固定24.9325.9927.2228.1229.3130.

38、8933.0736.11 長對邊簡支，短對邊固定24.0724.6125.1925.6026.1226.8127.7228.97鄰邊簡支，鄰邊固定17.8118.8119.9020.6621.6422.9124.6126.89三邊固定，長邊簡支24.4625.2126.0626.6627.4528.5029.9231.91三邊簡支，長邊固定12.9914.2515.6116.5317.6919.1721.1023.67建筑防爆及抗爆第90頁（1）結(jié)構(gòu)自振周期結(jié)構(gòu)剛度修正 修正原因：結(jié)構(gòu)在塑性狀態(tài)下開裂造成剛度降低；高應(yīng)力下材料非線性造成變形模量下降：修正計算公式： ， 構(gòu)件剛度折減系數(shù) （陳肇元） 構(gòu)件剛度折減系數(shù) （人防規(guī)范）結(jié)構(gòu)類型材 料勻質(zhì)彈性材料（鋼材）鋼筋混凝