第七章地下建筑結構.ppt

1、,安徽建筑工業(yè)學院,地 下 結 構 工 程,主講教師 ： 席培勝,第07章,附建式地下結構,是根據(jù)一定防護要求修建的附屬于較堅固的建筑物的地下室。,防空地下室結構的選型，應根據(jù)防護要求、使用要求、上部建筑結構類型、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件以及材料供應和施工條件等因素綜合分析確定。對鋼筋混凝土結構，可采用預制裝配整體式。,一般規(guī)定,防空地下室結構的材料選用，應在滿足防護要求的前提下，作到因地制宜、就地取材。地下水位以下或有鹽堿腐蝕時，外墻不宜采用磚砌體。當有侵蝕性地下水時，各種材料均應采取防侵蝕措施。,防空地下室的結構設計，應根據(jù)防護要求和受力情況做到結構各個部位抗力相協(xié)調(diào)。 防空地下室結構在核爆

2、動荷載作用下，其動力分析可采用等效靜荷載法。,防空地下室結構在核爆動荷載作用下，應驗算結構承載力。對結構變形、裂縫開展以及地基承載力與地基變形可不進行驗算。 5級和6級防空地下室結構，當采用平戰(zhàn)兼顧設計時，應通過臨戰(zhàn)加固達到戰(zhàn)時防護要求。,防空地下室結構除按本規(guī)范設計外，尚應根據(jù)其上部建筑在平時使用條件下對防空地下室結構的要求進行設計，并應取其中控制條件作為防空地下室結構設計的依據(jù)。,核爆炸地面空氣沖擊波、土中壓縮波參數(shù),在結構計算中，核爆炸地面空氣沖擊波超壓波形，可取在峰值壓力處按切線簡化的無升壓時間的三角形。,核爆炸地面空氣沖擊波簡化波形,地面空氣沖擊波主要設計參數(shù),在結構計算中，土中壓縮

3、波壓力波形可取簡化為有升壓時間的平臺形,土中壓縮波簡化波形,土中壓縮波的最大壓力Ph及土中壓縮波升壓時間t0h可按下列公式確定：,t0h=（-1）h/v0 = v0/ v1,Ph土中壓縮波的最大壓力（KN/m2），當土的計算深度小于或等于1.5m時，Ph可近似取Pms； t0h土中壓縮波升壓時間(s)； h土的計算深度(m)。計算頂板時，取頂板的覆土厚度。計算外墻時，取防空地下室結構外墻中點至室外地面的深度； v0土的起始壓力波速（m/s）。當無實測資料時，可按表4.2.3-1、表4.2.3-2采用； 波速比。當無實測資料時，可按表4.2.3-1、表4.2.3-2注24采用； v1土的峰值壓力

4、波速（m/s）； 土的應變恢復比。當無實測資料時，可按表4.2.3-1、表4.2.3-2注24采用； t2地面空氣沖擊波按等沖量簡化的等效作用時間(s)，可按表4.2.3-3采用； Pms空氣沖擊波超壓計算值（KN/m2）。當不計入地面建筑物影響時，取地面超壓值Pm；當計入地面建筑物影響時，計算結構頂板，應按本規(guī)范第4.2.4條第4.2.6條的規(guī)定采用；計算結構外墻，應按本規(guī)范第4.2.7條的規(guī)定采用。,非飽和土v0、,飽和土起始壓力波速v0值,地面空氣沖擊波按等沖量簡化的等效作用時間t2值,在結構頂板計算中，對5級和6級防空地下室，當符合下列條件之一時，可計入上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓作

5、用的影響。 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款規(guī)定，且屋頂為鋼筋混凝土結構。,對符合本規(guī)范上一條規(guī)定的6級防空地下室，作用在其上部建筑物底層地面的空氣沖擊波超壓波形可采用有升壓時間平臺形（圖4.2.2），空氣沖擊波超壓計算值可取Pm，升壓時間可取0.025s。,對符合本規(guī)范上上一條規(guī)定的5級防空地下室，作用在其上部建筑物底層地面的空氣沖擊波超壓計算可采用有升壓時間平臺形，空氣沖擊波超壓計算值可取0.95Pm，升壓時間可取0.025s。,在計算土中外

6、墻核爆動荷載時，對4B級及以下的防空地下室，當上部建筑物的外墻為鋼筋混凝土承重墻，或?qū)ι喜拷ㄖ餅榭拐鹪O防的砌體結構或框架結構的6級防空地下室，均應計入上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓值的影響，空氣沖擊波超壓計算值Pms應按表4.2.7的規(guī)定采用。,土中外墻計算中計入上部建筑物影響采用的空氣沖擊波超壓計算值Pms,荷載及荷載組合,作用在防空地下室結構上的荷載，應包括核爆動荷載、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及防空地下室自重等。 對核爆動荷載，設計時采用一次作用。 全埋式防空地下室結構上的核爆動荷載，可按同時均勻作用在結構各部位設計（圖4.3.2-a）。 當6級防空地下室頂板底面高出室外地面時，尚

7、應驗算地面空氣沖擊波對高出地面外墻的單向作用（圖4.3.2-b）。,全埋式防空地下室,b）頂板高出地面的防空地下室,圖4.3.2 結構周邊核爆動荷載作用方式,防空地下室結構頂板的核爆動荷載最大壓力Pc1及升壓時間t0h可按下列公式計算。 頂板計算中不計入上部建筑物影響的防空地下室： Pc1=K Ph t0h=（-1）h/v0 頂板計算中計入上部建筑物影響的防空地下室： Pc1=K Ph t0h=0.025+（-1）h/v0,結構頂板上核爆動荷載的綜合反射系數(shù)K可按下列規(guī)定確定。 覆土厚度h為0時，K=1.0； 覆土厚度h大于或等于結構不利于覆土厚度hm時，非飽和土的K值可按表4.3.4確定，飽

8、和土的K值可按下列規(guī)定確定： 當Pm（N/mm2）201時，平頂結構K=2.0，非平頂結構K=1.8； Pm（N/mm2）161時，K值按非飽和土確定； 當161Pm（N/mm2）201時，K值可按線性內(nèi)插確定。 結構頂板覆土厚度h小于結構不利覆土厚度hm時，K值可按線性內(nèi)插確定。對主體結構，當結構頂板覆土厚度h不大于0.5m時，綜合反射系數(shù)K可取1.0。,Pc1防空地下室結構頂板上的核爆動荷載最大壓力值（KN/m2）；K頂板上的核爆動荷載的綜合反射系數(shù)，可按第下一條確定。,hhm時非飽和土的綜合反射系數(shù)K值,注：1、雙層結構綜合反射系數(shù)取表中數(shù)值的1.05倍； 2、非平頂結構綜合反射系數(shù)取表

9、中數(shù)值的0.9倍。,5級、6級防空地下室土中結構頂板不利覆土厚度,注：1、l0為頂板凈跨，雙向板取短方向凈跨，對多跨結構，取最大短邊凈跨； 2、hm為頂板允許延性比=3時與l0對應的土中結構不利覆土厚度。,4級、4B級防空地下室土中結構頂板不利覆土厚度,土中結構外墻上的水平均布核爆動荷載的最大壓力Pc2及升壓時間t0h可按下列公式計算： Pc2=Ph t0h=（-1）h/v0 式中：Pc2土中結構外墻上的水平均布核爆動荷載的最大壓力（KN/m2）； 土的側壓系數(shù)，當無實測資料時可按表4.3.6采用。,核爆動荷載作用下土的側壓系數(shù)值,注：1、碎石土及非飽和砂土：密實、顆粒粗的取小值； 2、非飽和

10、粘性土：液性指數(shù)低的取小值； 3、飽和粘性土、飽和砂土：含氣量10.1%時取大值。,當6級防空地下室的頂板底面按本規(guī)范第3.3.7條規(guī)定高出地面，直接承受空氣沖擊波作用的外墻最大水平均布壓力Pc2可取2P m。 結構底板上核爆動荷載最大壓力可按下式計算： Pc3=Pc1 式中：Pc3結構底板上核爆動荷載最大壓力（KN/m2）； 底壓系數(shù)，當?shù)装逦挥诘叵滤灰陨蠒r，取0.70.8，其中4B級及4級取小值；當?shù)装逦挥诘叵滤灰韵聲r，取0.81.0，其中含氣量10.1%時，取最大值。,作用在防空地下室出入口通道內(nèi)臨空墻、門框墻的最大壓力值Pc，可按下表取值。 出入口通道內(nèi)臨空墻、門框墻的最大壓力值P

11、c,注：為直通、單向出入口梯段的坡度角。,出入口通道內(nèi)防護密閉門及防爆波活門設計壓力選用值,防空地下室的室內(nèi)出入口，除臨空墻外，其它與防空地下室無關的墻、樓梯踏步和休息平臺等均不計入核爆動荷載作用。,防空地下室結構的荷載組合,注：1、上部建筑物自重標準值，系指防空地下室上部建筑物的墻體和樓板傳來的靜荷載標準值，即墻體、屋蓋、樓板自重及戰(zhàn)時不拆遷的固定設備等。 2、當?shù)叵滤灰韵聼o樁基防空地下室基礎采用箱基或筏基，且按本表規(guī)定建筑物自重大于水的浮力，則地基反力按不計入浮力確定時，底板荷載組合中可不計入水壓力；若地基反力按計入浮力確定時，底板荷載組合中應計入水壓力。對地下水位以下帶樁基的防空地下室

12、，底板荷載組合中應計入水壓力。,結構動力計算,在核爆動荷載作用下，結構構件的工作狀態(tài)可用結構構件的允許延性比表示，其值按下式確定： =um/ue 式中：um結構構件允許最大變位； ue結構構件彈性極限變位。,對砌體結構構件，允許延性比值取1.0；對鋼筋混凝土結構構件，值應符合下列規(guī)定： 密閉、防水要求高的結構構件宜按彈性工作階段設計，值取1.0； 有一般密閉、防水要求高的結構構件，宜按彈塑性工作階段設計， 值按下表采用。 鋼筋混凝土結構構件允許延性比值,在核爆動荷載作用下，頂板、外墻、底板的均布等效靜荷載標準值，可分別按下列公式計算： qe1=Kd1Pc1 qe2=Kd2Pc2 qe3=Kd3

13、Pc3 式中：qe1、qe2、qe3分別為作用在頂板、外墻、底板的均布等效靜荷載標準值； Kd1、Kd2、Kd3分別為頂板、外墻及底板的動力系數(shù)，可按一下條款確定。,結構構件的動力系數(shù)Kd可按下列規(guī)定采用。 當核爆動荷載的波形簡化為無升壓時間三角形時，按下式計算： 當核爆動荷載的波形簡化為有升壓時間平臺形時，根據(jù)結構構件自振圓頻率、升壓時間t0h及允許延性比按下表確定。,動力系數(shù)Kd,動力系數(shù)Kd,用等效靜荷載法進行結構動力計算時，宜將結構體系拆成頂板、外墻、底板等構件分別按單獨的等效單自由度體系進行動力分析，即按各構件的自振圓頻率與核爆動荷載的升壓時間t0h之積以及允許延性比分別確定動力系數(shù)

14、。底板的動力系數(shù)Kd3可取1.0。 按等效靜荷載法進行結構動力分析時，宜取與動荷載分布規(guī)律相似的靜荷載作用下產(chǎn)生的撓曲線作為基本振型。確定自振圓頻率時，不計入土的附加質(zhì)量影響。 擴散室與防空地下室內(nèi)部房間的相鄰隔墻的動力系數(shù)可取1.3。,內(nèi)力分析和截面設計,防空地下室結構在確定等效靜荷載和靜荷載后，可按靜力計算方法進行結構內(nèi)力分析。對于超靜定的鋼筋混凝土結構，可按非彈性變形產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布計算內(nèi)力。,防空地下室結構在確定等效靜荷載標準值和永久荷載標準值后，其承載力設計應采用下列極限狀態(tài)設計表達式： 0（GSGK+QSQK）R R=（fcd,fsd,k ） ） 式中：0結構重要性系數(shù)，取1.

15、0； G永久荷載分項系數(shù)，當其效應對結構不利時取1.2，有利時取1.0； SGK永久荷載效應標準值； Q等效靜荷載分項系數(shù)，取1.0； SQK等效靜荷載效應標準值； R結構構件承載力設計值； R（ ）結構構件承載力函數(shù)； fcd混凝土動力強度設計值，按本規(guī)范第4.6.3條確定； fsd鋼筋動力強度設計值，按本規(guī)范第4.6.3條確定； k幾何參數(shù)標準值，當幾何參數(shù)的變異性對結構性能有明顯影響時，可另增加一個計入其不利影響的附加值。,在核爆動荷載和靜荷載同時作用或核爆動荷載單獨作用下，材料動力強度設計值可取靜荷載作用下材料強度設計值乘以材料強度綜合調(diào)整系數(shù)d。材料強度綜合調(diào)整系數(shù)d按下表的規(guī)定采用

16、。,受拉鋼筋最大配筋百分率（%）,構造規(guī)定,材料強度等級,1、防空地下室結構不得采用硅酸鹽磚和硅酸鹽砌塊； 2、嚴寒地區(qū)，很潮濕的土應采用MU15磚，飽和土應采用MU20磚。,結構構件最小厚度（mm）,防空地下室結構變形縫的設置應符合下列規(guī)定,在防護單元內(nèi)不應設置沉降縫、伸縮縫； 上部地面建筑需設置伸縮縫、防震縫時，防空地下室可不設置； 室外出入口與主體結構連接處，應設沉降縫； 鋼筋混凝土結構設置伸縮縫最大間距應按現(xiàn)行有關標準執(zhí)行。 鋼筋混凝土受彎構件，宜在受壓區(qū)配置構造鋼筋，構造鋼筋面積不小于受拉鋼筋的最小配筋百分率；在連續(xù)梁支座和框架節(jié)點處，且不小于受拉主筋的1/3。,混合結構應按下列規(guī)定設置圈梁,當防空地下室頂板采用疊合板結構時，沿內(nèi)、外墻頂應設置一道圈梁，圈梁應設置在同一水平面上，并應相互連通，不得斷開。圈梁高度不宜小于180mm，寬度應同墻厚，上下應各配置3根直徑為12mm的鋼筋。箍筋直徑不宜小于6mm，間距不宜大于300mm。當圈梁兼作過梁時，應另行驗算。頂板與圈梁的連接處（圖4.7.9），應設置直徑為8mm的錨固鋼筋，其間距不應大于200mm，錨固鋼筋伸入圈梁的長度不應小于240mm，