人防地下室結構設計若干問題探討目錄概述一人防荷載二結構類型與內力三其它結構措施四常見錯誤五

六一、概述防護的理解誤解戰時進入人防地下室是安全的；根本防不住導彈，做人防地下室沒有用標準城市居民不是精確打擊的重點；平戰合用的原則受國家經濟實力的制約；標準人防工程結構要達到的是在一定的假設條件下保證最大程度的生存概率的相對安全。安全適用合理經濟核沖擊波----假設常規武器---非直接命中抗打擊能力----一次武器及次生災害主體口部出入口通風口化學武器圍護結構密閉，有一定室內空間密閉門防毒通道洗消間密閉閥門濾毒器生物武器核武器放射性沾染早期核輻射有一定結構厚度頂板上方覆土通道拐彎通道長度密閉閥門熱輻射城市火災沖擊波空氣沖擊波結構抗力防護密閉門防爆波活門擴散室土中壓縮波房屋倒塌出入口數量防倒塌棚架防塌風口防堵篦子常規武器防護單元抗爆單元人防地下室防護人防地下室結構設計主要內容主體結構孔口防護頂板外墻底板人防隔墻柱、基礎等出入口消波系統防密門選用口門臨空墻口門門框墻口門出入口通道門風井門防爆波活門選用擴散室人防地下室結構設計的特點1結構設計的可靠性降低由于核爆動荷載是偶然性荷載，鋼筋混凝土構件又允許開裂，因此比之靜荷載作用下構件的安全度可適當降低。2考慮結構的動力響應在動荷載作用下，結構產生動力響應3構件可考慮進入塑性工作狀態允許有殘余塑性變形存在，可考慮塑性內力重分布4

材料設計強度可以提高實驗表明，在快速加載的情況下，這時材料力學性能發生比較明顯的變化，

主要表現為強度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結構工作起到有利作用，

例如鋼材強度可提高1.15～1.5倍，對砼強度可提高1.5倍，這是在設計中考慮材料強度綜合

調整系數來完成的5只做結構承載力驗算對結構變形、裂縫展開以及地基承載力和地基變形可不進行驗算指標平時結構人防結構延性破壞可靠度β3.21.55失效概率pf0.069%6.1%脆性破壞可靠度β3.72.4失效概率pf0.011%0.8%二、人防荷載核武器效應核武器空中爆炸距地面一定高度之上（小于

30千米）的核爆炸。爆炸瞬間先出現強烈明亮的閃光，后形成不斷增大和發光的火球。沖擊波經過地面反射回到火球后使火球變形，呈上圓下扁的“饅頭”狀，最后，從地面升起的塵柱和煙云共同形成高大的蘑菇云。在沖擊波所到之處還可聽到多聲巨響。火球的最大直徑和發光時間、蘑菇云穩定時的高度主要決定于爆炸的

TNT當量。對于2萬噸TNT當量的核爆炸，

火球最大直徑約為440米，發光時間約為2.4秒，穩定蘑菇云的高度約為11千米。不同當量核彈對不同狀態人員的殺傷半徑數據如下(單位：公里)：廣島：1.2~1.5d萬噸空氣沖擊波與土中壓縮波人防地下室結構設計主要考慮抵抗空氣沖擊波。當核武器在空中爆炸時，當沖擊

波傳播到地表時，形成反射沖擊波，因反射波是在被入射波壓密和加熱過的空氣中傳播，且

壓力又高，所以反射波的傳播速度要比入射波快，當反射波波陣面終于趕上入射波波陣面后

，則匯合成為一單一的沖擊波，即合成波，合成波波陣面靠近地面部分是垂直于地面的，即

合成波是水平方向傳播的，對抗力等級較低的防空地下室來說，所受的沖擊波即為這種合成

波(即地面沖擊波)。防空地下室的頂板一般就直接承受地面沖擊波的超壓和負壓作用，而對

于側壁和底板，因空氣沖作用于地表，壓迫土體并使其產生運動，上層土體受壓后連續向下傳遞壓力，這種土體的壓縮狀態由上向下逐層傳播過程稱為土中壓縮波的傳播，當遇到側壁或底板的阻擋后，則會產生超壓、動壓和負壓作用，這就是側壁和底板需考慮的問題。

常規武器效應人防工工程抵抵御的的常規規武器器主要要指航航空炸炸彈（（簡稱稱炸彈彈或航航彈））。根根據破破壞作作用的的不同同，炸炸彈可可分為為普通通爆破破彈、、混凝凝土爆爆破彈彈、穿穿甲彈彈和半半穿甲甲彈。。炸彈的的大小小一般般按““口徑徑”分分級，，所謂謂口徑徑是指指炸彈彈的名名義重重量，，如250公斤炸炸彈、、500磅炸彈彈等。。常規武武器破破壞作作用?整整體破破壞作作用?局部破破壞作作用一般防防空地地下室室不考考慮抗抗炸彈彈直接接命中中。防護級別武器類型主體防護口部防護常5級1000磅低阻爆破彈距外墻外側水平距離10米處地面爆炸口部外10米處爆炸常6級1000磅低阻爆破彈人防地下室荷載的特點荷載特點屬偶然荷載能量大、作用時間短且不斷衰減沖擊波遇孔即入、遇障反射、進大散弱外圍結構承受的荷載分空氣沖擊波和土中壓縮波只考慮核武器或常規武器的一次的最不利情況，不需疊加等效靜載的計算常規武武器爆爆炸動動荷載載和核核武器器爆炸炸動荷荷載作作用下下,人防地地下室室結構構動力力分析析可采采用等等效靜靜荷載載法,在等效效靜荷荷載和和靜荷荷載確確定后后按靜靜力計計算方方法進進行結結構內內力分分析。。(1)核爆炸炸等效效靜荷荷載qe:ΔPm→ΔPms→Ph→→Pc→→qe;ΔPms——空氣沖沖擊波波最大大超壓壓值;ΔPms—空氣沖沖擊波波超壓壓計算算值;Ph——核武器器爆炸炸土中中h深處壓壓縮波波的最最大壓壓力;Ρc—動荷載載q。(2)室常規規武器器爆炸炸等效效靜荷荷載qce:ΔPcm→Pch→pc→→qceΔPcm—常規武武器地地面爆爆炸空空氣沖沖擊波波最大大超壓壓;Pch—空氣沖沖擊波波感生生的土土中壓壓縮波波的最最大壓壓力;pc——常規武武器地地面爆爆炸作作用在在土中中結構構上的的動荷荷載人防地下室等效靜載的取值查規范范表《人民防防空地地下室室設計計規范范》在第4.7節和4.8節以表表格形形式分分別給給出了了各類類人防防構件件常規規武器器爆炸炸均布布等效效靜荷荷載值值和核核爆炸炸均布布等效效靜荷荷載值值，極極大的的方便便了一一般的的設計計人員員。由由于表表內所所列荷荷載值值都是是在假假定條條件下下根據據規范范公式式計算算得到到的,因此若若實際際工程程不滿滿足查查表條條件,就需按按公式式計算算。結構設計師的任任務之之一是是正確確的選選用表表格給給出的的人防防等效效靜載載等級部位條件等效靜載人防地下室等效靜載的取值設計人人員有有時可可能習習慣認認為人人防是是由核核爆動動起控控制，，但以以下3種情況況由常常規爆爆動荷荷載起起控制制，設設計時時應著著重注注意。。核武器與常規武器器01常規武器起控制作用頂板底面高出室外外地面的常5、常6級防空地下室，其其外墻在彈塑性工工作階段設計時，，其等效靜載標準準值qce2較核爆動大。出入口臨空墻的等等效靜載標準值在在室外直通式及室室外單向式，且其其L（L為室外出入口至防防密門的距離）≤≤5m時，常規武器等效效靜載標準值較核核武器等效靜載標標準值大。當抗力級別為核六六、常五（如一等等人員掩蔽所）時時，部分部位的（（覆土小于1米的頂板和覆土小小于1.5的外墻）常規武器等效靜載載標準值較核武器器等效靜載標準值值大人防地下室等效靜載取值表注：表格括號內內數值為考慮上部部建筑影響的……考慮上部建筑的影影響02適用條件上部建筑不少于兩兩層或單層的頂板板為鋼筋混凝土底層外墻為鋼筋混混凝土墻或砌體承承重墻底層外墻任一面開開洞面積小于50%抗震構造厚度不小小于240、非空心或輕質砌砌塊效果與原理頂板外墻頂板荷載折減外墻荷載加大墻、窗消弱沖擊波波墻反射沖擊波打擊擊地面形成壓縮波波疊加引用人防頂板上方有管管道層、夾層及普普通地下室時頂板荷載折減外墻荷載不變人防地下室等效靜載取值口部荷載值03防密門、防爆波活門超壓門框墻等效靜載臨空墻等效靜載口部形式核5級核6級室外單向、直通式出入口坡度<30度550240口部形式核5級核6級穿廊式或垂直式0.20.1直通式或坡向式0.30.12口部形式核5級核6級室外單向、直通式出入口坡度<30度

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160動力系數Kd=2[β]/(2[β]-1)[β]=1Kd=2[β]=2Kd=1.33防護密閉門門框墻墻是一種特殊的臨臨空墻。規范4.5.8中規定出入口通道道內門框墻與臨空空墻設計壓力取值值一致，但在計算算等效靜荷載時，，臨空墻是按照彈彈塑性工作階段確確定，而防護密閉閉門門框墻由于需需要更嚴格的控制制其變形，以保證證受力時能和門扇扇共同作用，因此此時按照彈性工作作階段確定的，由由此可以看出雖然然出入口通道內門門框墻與臨空墻處處在相鄰的位置，，但作用在門框墻墻上的等效靜荷載載要比作用在臨空空墻上的等效靜荷荷載值大。——倒塌范圍與室外出出入口設置戰時作為主要出入入口的室外出入口口，其敞開段宜設設置在地面建筑倒倒塌范圍以外。在在倒塌范圍以外的的室外出入口口部部建筑宜采用單層層輕型建筑。因受受條件限制，室外外出入口通道敞開開段設置在地面建建筑倒塌范圍以內內時，其口部建筑筑應采用防倒塌棚棚架。防倒塌棚架周圍相鄰建筑！口部建筑設計！防倒塌棚架04人防地下室等效靜載取值——倒塌范圍與室外出出入口設置倒塌范圍的取值防核武器抗力等級地面建筑結構類型砌體結構鋼筋混凝土結構鋼結構4、4B建筑高度建筑高度5、6、6B0.5倍建筑高度5.0m0.5H防倒塌棚架04人防地下室等效靜載取值——倒塌范圍與室外出出入口設置當條件限制（滿占占紅線），核6、6B級滿足下列條件的的不設置室外出入入口：1與有可靠出入口的的其他人防工程（（抗力級別不低于于本工程）相連通通；2當上部建筑為鋼結結構或鋼筋混凝土土結構，且其主要要出入口滿足下列列各項條件時：?首層樓梯間直直通室外地面，且且地下室至首層的的梯段上端與室外外的距離不大于2米；?首層由梯段至至通向室外的門洞洞之間，應設置與地面建筑結構脫脫開的防倒塌棚架；?首層樓梯間直直通室外的門洞外外側上方，應設有有挑出長度不小于于1米的防倒塌挑檐；；?主要出入口與與其中一個次要出出入口的防護密閉閉門之間的水平直直線距離不小于15.0米。防倒塌棚架04人防地下室等效靜載取值車道主要出入口地地面層與地面以上主體脫脫開與地下室主體結構構不脫在方案協調階段時時就要注意加設防防倒塌結構后車道道的凈寬防倒塌棚架04人防地下室等效靜載取值車道主要出入口防防倒塌防倒塌棚架是否需需要做到出入口出出地面后5米以外？防倒塌棚架04人防地下室等效靜載取值車道主要出入口防防倒塌在地面平地上存在在全部堵死的概率率極小，虛線范圍圍不需要做防倒塌塌棚架防倒塌棚架04人防地下室等效靜載取值防倒塌棚架04水平荷載是沖擊波波產生的等效靜載載01豎向荷載規范給的的是等效靜載，可可考慮材料強度提提高豎向荷載是房屋倒倒塌等產生的堆積積等效荷載水平荷載先到達，，兩者不同時作用用，計算模型應分分開算020304人防地下室等效靜載取值出入口樓梯05戰時次要出入口戰前確保使用戰后不確保使用戰時主要出入口戰前確保使用戰后確保使用正反面不同時受力分別計算人防地下室等效靜載取值底板荷載值06筏板基礎

從本質來說，筏板基礎所承受的人防荷載是由于頂板受到人防荷載壓力后向下運動從而產生地基反力引起的。與靜荷載不同的是由于人防荷載是瞬間加載卸載，底板等效靜載要小于頂板等效靜載。人防地下室等效靜載取值底板荷載值06樁基礎頂板人防荷載通過柱----承臺----樁----地基對于支承在巖層等地基上的端承樁，底板不產生向下的運動，荷載為零；對于非端承樁，會產生沉降變形，底板人防荷載值按樁筏共同作用推算出來；對單純抗拔樁，按無樁考慮。人防地下室等效靜載取值底板荷載值06獨基或條基獨基或條基加防水底板的底板人防荷載機理與非端承樁的情況類似。對無地下水的非端承樁、支承在非巖層的獨基或條基結構，不允許不做鋼筋混凝土底板，避面由于地下室在人防荷載作用下沉降引起地面隆起影響使用人防地下室等效靜載取值底板荷載值06墩基底部支承在巖層上的墩基或獨基（條基）加防水底板的底板人防荷載機理與端承樁的情況類似。對無地下水的底部支承在巖層上的墩基或獨基（條基），允許不做鋼筋混凝土底板，而只做素砼底板人防地下室等效靜載取值底板荷載值06飽和土

在飽和土中，由于土中含水量高，可能會產生壓縮波從側面繞射到底板上的荷載，繞射波荷載可以看成是由側壓力產生的側壓力。人防地下室等效靜載取值多層地下室07向上荷載與向下荷荷載分別計算配筋筋，含鋼量大，墻墻柱支座位置鋼筋筋過多同層鋼筋向上與向向下受力筋的搭接接位置矛盾人防組合荷載大于于平時荷載，下層層承重結構破壞造造成災難性后果果錯誤人防區設在上層，，下層為非人防區區人防地下室等效靜載取值多層地下室07下層圍護結構按上上層人防同抗力等等級設計解決方案人防區設在上層，，下層為非人防區區人防地下室等效靜載取值多層地下室07當上下相鄰樓層劃劃分為不同防護單單元時，下層可以以不劃分防護單元元和抗爆單元兩層間樓板人防等等效靜載按單元間間隔墻取值兩層間樓板人防等等效靜載只考慮向向下作用原理上下層均為人防區區人防地下室等效靜載取值多層地下室07局部存在向上沖擊擊波錯誤下層局部為非人防防區人防地下室等效靜載取值多層地下室07對應上層人防區按按同抗力圍護結構構設計擴大人防區與上層層相對應----土建成本增加設備備成本減少解決方案下層局部為非人防防區人防地下室等效靜載取值多層地下室07下層圍護結構抗力力不小上層缺點上層防護等級大于于下層人防地下室等效靜載取值多層地下室07下層對應上層高抗抗力單元加設單單元隔墻解決方案上層防護等級大于于下層人防地下室等效靜載取值多層地下室07中間樓板按高抗力力單元隔墻向下下作用解決方案下層防護等級大于于上層6B級6級5級4B級4級地面超壓(Mpa)0.030.050.10.20.3穿廊或豎井式0.10.150.30.40.6直通或單向式0.60.9人防地下室等效靜載取值單元連通口設計壓壓力08五級與五級或五級級與六級間連通口口防密門可選用（（6）級門人防地下室等效靜載取值單元連通口設計壓壓力08五級與五級或五級級與六級間雙向受受力大門需選用(5)級門人防地下室等效靜載取值單元連通口設計壓壓力08人防地下室等效靜載取值荷載組合09分項項數為1.05級砌體結構的上部建筑自重取一半除筏基外，底板應考慮水壓力與人防荷載的組合三、結構類型與內內力分析結構類型有次梁的梁板結構構01SATWE的分析沒有考慮次次梁的作用，而次次梁配筋計算時沒沒有讀取人防荷載載。人防中次梁應按主主梁輸入。2人防等效靜載的選選取時板跨取次梁梁圍合的板跨3抗震性能好，有利利于控制裂縫開展展1結構類型無次梁的梁板結構構02由于板厚較大，可可以考慮采用彈性性板61主梁受力優于次梁梁結構，截面小于于次梁結構，經濟濟指標優于次梁結結構（構造引起））2結構類型加腋梁板結構03設備管線可以從截截面較小的跨中通通過，有效降低建建筑層高1截面與彎矩包絡圖圖適應，充分利用用支座的有效高度度，經濟指標優于于一般梁板結構2結構類型無梁樓蓋結構04荷載取值板跨按柱柱軸線1造型美觀，降低層層高2彎矩計算可折減0.9（內拱效應）3內力計算可用彈性性板64結構類型寬扁梁結構05介于梁板結構和無無梁結構之間的一一種結構，可以改改善無梁樓蓋結構構抗震性能差的弱弱點1梁高小于1/10，梁寬大于1.5倍柱寬2扁梁可視作帶肋的的無梁樓蓋，梁內內力按梁與柱上板板帶的線剛比分配配3沒有成熟的軟件計計算，內力采用電電算與手算結合4結構類型預應力結構06對控制超長結構使使用期間的裂縫有有良好效果，解決決大型人防地下室室超長不能留伸縮縮縫的難題1充分發揮鋼材的強強度，減少板厚與與梁高，有明顯的的經濟效益2預應力筋延性差，，能否在人防工程程中的運用有爭議議，缺少理論和實實驗支持3結構類型空心樓蓋07一、分類：圓形型薄壁筒芯（（筒芯）方形薄壁箱體（箱箱體）二、優點：減輕自重降低地震作用提高隔熱作用（導熱系數0.39,一般樓板1.74）提高隔聲作用（提高10~22分貝）結構類型空心樓蓋07有效降低建筑物高高度結構類型空心樓蓋07在人防工程中應用用的缺點:1、減少的自重在人人防設計中所起的的影響很小:減輕混凝土自重=0.3x25=7.5人防等效靜靜=70結構類型空心樓蓋07在人防工程中應用用的缺點:計算問題：1、防等效靜載取值問題題：現人防地下室室規范所列等效靜靜載值的取值與動動力系數有關，動動力系數與結構延延性比和結構自振振圓頻率有關，目目前相關規范沒有有給出空心樓蓋的的等效靜載值，相相關的文獻也沒看看到關于空心樓蓋蓋等效靜載或動力力系數方面的理論論或試驗研究結論。2、頂板在人防等效靜載作作用下可以按彈塑塑性計算，空心樓樓蓋的塑性變形能能力如何，調幅系系數如何取值，沒沒有規范、文獻獻理論或試驗依據據，設計時可暫按按人防地下室規范范取值，但如果審審圖公司提出這個個問題將無法解答答。結構類型空心樓蓋07在人防工程中應用用的缺點:構造問題1、空心樓蓋填充體上皮一一般厚100～120，不滿足防水規范范關于防水混凝土土最小厚度250的要求，如果出現現上皮滲漏，下皮皮更無法滿足抗滲滲要求，并且無法法采取注漿等補漏漏措施。2、模盒尺寸一般為1000x300和700x300，不滿足人防地下下室規范關于上下下層鋼筋網間拉結結筋間距不小于500的要求（GB50038-2005第22條）3、空心樓蓋填充體下皮一一般厚60～100，下皮混凝土澆筑的密實度不容易保證，易出現蜂窩麻面。結構類型空心樓蓋07人防工程應用時應應注意問題1、沖切計算不僅要計算算柱邊與柱帽的沖沖切，而且要計算算柱帽與平板邊以以及實心板與空心心板交接處的沖切切2、沖切和抗剪計算時混混凝土動力強度值值應乘以0.8折減系數（GB50038-2005第4.10.5條）結構類型空心樓蓋07人防工程中應用時時注意的問題:1、空心樓蓋應復核其折算算厚度是否滿足人人防地下室規范關關于結構折合最小小厚度200的要求（GB50038-2005第4.11.3條），如果是首層層，還需復核其最最小厚度滿足防早早期核幅射的最小小厚度要求2、暗梁配筋要滿足人人防地下室規范關關于結構最小配筋筋率的要求。空心板板底要滿足足人防地下室規范范關于結構最小配配筋率(應取全截面)的要求3、空心板上皮如果采用配配雙層雙向鋼筋網網形式，要注間復復核兩層鋼筋間最最小凈空，保證混混凝土的澆筑質量量。結構類型空心樓蓋07內力計算與截面設設計中應注意的有有關問題