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        淺談某地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2019-06-23 10:09:30李小玉劉蒲云
        商品與質(zhì)量 2019年48期
        關(guān)鍵詞:人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)底板

        李小玉 劉蒲云

        奧意建筑工程設(shè)計(jì)有限公司南京分公司 江蘇南京 210006

        1 工程概況

        項(xiàng)目用地位于江蘇省無(wú)錫市,人防部分設(shè)置在地下一層,為附建式防空地下室。地下共一層,總建筑面積為16617.28㎡,平時(shí)功能為自走式汽車停車庫(kù);戰(zhàn)時(shí)劃分2個(gè)防護(hù)單元,防護(hù)區(qū)建筑面積為3983㎡,利用自行車坡道以及樓梯間為戰(zhàn)時(shí)主要出入口,戰(zhàn)時(shí)功能為核6級(jí)、常6級(jí)二等人員掩蔽部。本工程抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.1g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,場(chǎng)地特征周期為0.45s,場(chǎng)地類別為Ⅲ類,地庫(kù)為混凝凝土框架結(jié)構(gòu)。

        2 人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),與普通地下室設(shè)計(jì)不同之處在于,需要考慮戰(zhàn)時(shí)各種武器爆炸產(chǎn)生的動(dòng)荷載作用。武器爆炸的特點(diǎn)為時(shí)間短、量值大、不斷衰減,屬于偶然荷載[1],在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí),采用等效靜荷載法進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》查取各個(gè)部位的等效靜荷載值,即可以進(jìn)行人防結(jié)構(gòu)的計(jì)算。

        2.1 等效荷載取值

        本項(xiàng)目的人防地下室設(shè)計(jì)類別為甲類核(常)6級(jí),地下室頂板覆土-1.3米,為全埋式結(jié)構(gòu),作用在地下室結(jié)構(gòu)的荷載包括核爆炸荷載、土壓力、水壓力和地下室的自重等,根據(jù)《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱人防規(guī)范),查取各個(gè)部位等效靜荷載,取值分別如下:

        (1)人防地下室頂板荷載:人防部位在純地下室部位,頂板上覆土1.3米,板頂標(biāo)高-1.4米,頂板設(shè)計(jì)采用大板結(jié)構(gòu),頂板板跨在5.5m-8.1m,板厚300mm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35,查人防規(guī)范表4.8.2,頂板的等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=70kN/m2;

        (2)人防地下室外墻荷載:人防部位在純地下室部位,根據(jù)本工程地質(zhì)勘查報(bào)告,人防地下室外墻主要位于飽和粘土中,查人防規(guī)范表4.8.3-2,地下室外墻等效靜載荷標(biāo)準(zhǔn)值q=50kN/m2;

        (3)人防地下室底板荷載:本工程基礎(chǔ)形式采用筏板加下柱墩,筏板厚度400mm,下柱墩總厚度700mm厚,抗浮設(shè)計(jì)水位為-0.8m,地下室底板頂標(biāo)高為-5.1m,采用預(yù)制方樁抗拔,均勻布置,查人防規(guī)范表4.8.5,等效靜荷載值取為50kN/m2;

        (4)人防隔墻:隔墻有兩種類型,一種是兩個(gè)防護(hù)單元之間的隔墻,查人防規(guī)范表4.8.9-1:水平等效靜荷載q=50kN/m2;另一種是普通地下室與人防地下室之間的隔墻,查人防規(guī)范表4.8.9-2:在普通地下室一側(cè),其水平等效靜荷載值q=110kN/m2。

        (5)臨空墻和門框墻:根據(jù)其在不同的位置荷載取值不同,本工程荷載取值詳見表1,另外,根據(jù)人防規(guī)范公式4.8.7,計(jì)算由各防護(hù)門門扇傳給門框墻的荷載。

        表1 臨空墻和門框墻等效靜荷載取值

        其他各人防構(gòu)件的等效靜荷載(如擴(kuò)散室、防護(hù)密閉門等)均可以在規(guī)范的相關(guān)條文中確定,當(dāng)所有構(gòu)件的等效靜荷載值定下后,即可開展下一步結(jié)構(gòu)計(jì)算。

        2.2 人防構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        在進(jìn)行人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)充分考慮人防地下室平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)兩用的特點(diǎn),對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)同時(shí)滿足戰(zhàn)時(shí)與平時(shí)兩種工況的載荷差異,保證人防地下室滿足全部的承載需求。

        人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體上包含兩方面的內(nèi)容[2]:一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):包括外側(cè)墻、頂板、底板以及其它構(gòu)件的設(shè)計(jì);二是孔口防護(hù)設(shè)計(jì),包括消波系統(tǒng)(防護(hù)設(shè)備)和出入口的防護(hù)。其中出入口的防護(hù)包含門框墻、出入口通道(包括風(fēng)井)的計(jì)算、臨空墻的計(jì)算等幾個(gè)方面。

        人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則[3]:

        (1)既要考慮平時(shí)正常使用的荷載要求,還要考慮戰(zhàn)時(shí)爆炸的荷載需求,取兩者最大控制條件。

        (2)在人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),采用等效靜荷載法進(jìn)行戰(zhàn)時(shí)爆炸設(shè)計(jì)。

        (3)僅進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算,在戰(zhàn)時(shí)荷載作用下,已經(jīng)用允許延性比控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形,不必再對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫和變形進(jìn)行驗(yàn)算。

        (4)在戰(zhàn)時(shí)爆炸荷載作用下,鋼筋混凝土構(gòu)件可按彈塑性本構(gòu)來(lái)考慮,可充分利用材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度,可以提高材料構(gòu)件強(qiáng)度,如鋼材的強(qiáng)度可提高15%-50%,混凝土的強(qiáng)度可以提高50%。

        本工程采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件盈建科進(jìn)行人防地下室結(jié)構(gòu)整體計(jì)算,首先保證上部模型建模完整,然后在上部結(jié)構(gòu)計(jì)算中,荷載輸入命令欄中的人防命令下,設(shè)置人防設(shè)計(jì)新型,填入相應(yīng)的人防設(shè)計(jì)等級(jí)、頂板等效荷載、外墻等效荷載等信息,可以在修改命令欄下修改不同位置的人防等效荷載,無(wú)人防部位設(shè)置為0荷載。在前處理中的計(jì)算參數(shù)中,勾選計(jì)算人防荷載,這樣后續(xù)計(jì)算及基礎(chǔ)建模計(jì)算中才有人防荷載組合,否則無(wú)人防組合。在特殊墻命令下,結(jié)構(gòu)工程師可以根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際情況,修改人防地下室的人防外墻,臨空墻的范圍及荷載。軟件已經(jīng)自動(dòng)執(zhí)行了規(guī)范中相應(yīng)的內(nèi)力調(diào)整及強(qiáng)度提高,結(jié)構(gòu)師可以直接進(jìn)行計(jì)算。在設(shè)計(jì)結(jié)果中可以獲得考慮人防荷載作用下的構(gòu)件(梁、柱)配筋結(jié)果,在施工圖設(shè)計(jì)命令下的板施工圖中計(jì)算后,得到人防頂板的板配筋結(jié)果,計(jì)算過程中應(yīng)注意指定樓板最小配筋率滿足人防規(guī)范要求。在基礎(chǔ)建模中,參數(shù)設(shè)置中設(shè)置人防荷載參數(shù),人防底板的頂部荷載通過上部結(jié)構(gòu)計(jì)算的計(jì)算結(jié)果傳下來(lái),底板的底部荷載可以在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)中根據(jù)人防等級(jí)計(jì)算,輸入人防底板荷載,荷載方向向上,也可以在基礎(chǔ)計(jì)算及結(jié)果輸出命令欄下的補(bǔ)充定義欄中,局部修改人防等級(jí),局部底板的人防荷載的修改可以在板面荷載-板面人防荷載中修改。對(duì)于筏板的荷載組合,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,本工程的底板配筋由平時(shí)荷載組合控制,故底板最小配筋率可取0.15%,人防部位筏板雙層雙向配筋。

        此外,人防的局部構(gòu)件計(jì)算可以采用理正人防計(jì)算軟件,操作比較簡(jiǎn)單,不再詳述贅述。

        2.3 人防構(gòu)件構(gòu)造要求

        在設(shè)計(jì)人防地下室時(shí),不僅要結(jié)合工程的實(shí)際情況進(jìn)行整體分析,保證地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,還要結(jié)合各個(gè)部位構(gòu)件的實(shí)際情況,進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在構(gòu)件計(jì)算過程中,它和非人防結(jié)構(gòu)構(gòu)造存在許多差別,因此應(yīng)引起注意,主要包括:

        (1)由于人防地下室的構(gòu)件的截面面積通常情況下都比較大,因此在設(shè)計(jì)配筋的過程中,要保證構(gòu)件的配筋率不小于規(guī)范規(guī)定的最小配筋率,有效防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生脆性破壞;

        (2)在防護(hù)單元內(nèi),要避免設(shè)置伸縮縫以及沉降縫,這是因?yàn)橐坏┤朔赖叵率覙?gòu)造存在這些縫隙,在遇到?jīng)_擊時(shí)就不能充分發(fā)揮其功能;對(duì)于對(duì)防毒密閉性要求嚴(yán)格的部位也要避免設(shè)置后澆帶;臨戰(zhàn)封堵的門框墻以及防護(hù)密閉門等重要部位也應(yīng)盡量避免設(shè)置后澆帶。

        (3)應(yīng)在人防外墻、臨空墻、隔墻等部位設(shè)計(jì)設(shè)置梅花形拉結(jié)筋,保證人防構(gòu)件在處于震動(dòng)的狀態(tài)下,混凝土能夠與鋼筋可以有效的粘結(jié),共同受力。

        (4)人防頂板梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意梁下高度是否能滿足防護(hù)密閉門開閉范圍內(nèi)的凈高要求,避免密閉門在正常開啟范圍內(nèi)受到地下室頂板中混凝土梁的阻礙。封堵梁外箍筋作為受力筋,配筋應(yīng)滿足人防配筋率要求。

        其它構(gòu)造要求還包括混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、混凝土的抗?jié)B等級(jí)、混凝土的保護(hù)層厚度、人防構(gòu)件的最小厚度等,人防規(guī)范均有明確要求,結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)時(shí)一定要熟悉條文,落實(shí)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中去。

        3 結(jié)語(yǔ)

        人防地下室已經(jīng)是現(xiàn)代城市地下建筑設(shè)計(jì)中的重要組成部分,這就需要我們的設(shè)計(jì)人員綜合平時(shí)荷載和戰(zhàn)時(shí)荷載兩種因素綜合考慮,合理計(jì)算,優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出安全可靠的工程,充分發(fā)揮出人防工程的優(yōu)勢(shì)作用,保證人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全。

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