建筑工程人防地下室结构设计分析

  以《人民防空地下室设计规范(GB 50038-2005)》所提出的求为准则,浅谈人防地下室结构的设计特点、原则以及具体内容。
  关键词等效静载法;围护结构;人防荷载
  0前言
  人民防空地下室(以下简称人防地下室)是人防工程的重组成部分,是战时提供人员、车辆、物资等掩蔽的主场所,在平时由于地下室的特殊性,也是作为防灾、减灾指挥所及避难所。人防地下室和普通地下室有着很多相同点,这使很多人认为普通地下室就是人防地下室。人民防空地下室在战时可对人员、车辆、物资等起到掩护的作用,是重的人防工程。
  1人防地下室结构设计特点
  (1)人防地下室结构可靠度比一般建筑结构低。《建筑结构可靠度设计统一标准(GB 50068-2001)》规定一般混凝土结构构件延性破坏时可靠指标β= 3.2,失效概率为pf = 0.069% ,脆性破坏可靠指标β= 3.7,失效概率为pf = 0.011%;《人民防空地下室设计规范(GB 50038-2005)》(以下简称《规范》)规定人防地下室结构构件延性破坏时可靠指标β= 1.55,失效概率为pf = 6.1% ,脆性破坏可靠指标β= 2.4,失效概率为pf = 0.8%。
  (2)常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载作用下,人防地下室结构动力分析可采用等效静荷载法,在等效静荷载和静荷载确定后按静力计算方法进行结构内力分析。
  (3)由于核爆炸荷载和常规武器爆炸荷载均只按一次作用考虑,因此结构构件可考虑进入塑性工作状态,按弹塑性工作阶段计算结构内力,以便节约建筑材料,充分发挥结构的潜力。
  (4)人防地下室结构设计时材料设计强度可以提高。材料设计强度的提高在设计中是通过考虑材料强度综合调整系数 来完成的,如钢材 = 1.15~1.5,混凝土= 1.5。
  (5)一般钢筋混凝土结构,依其性能和使用
  求,进行两种极限状态的验算,即承载能力极限状态(包括强度、稳定和疲劳验算)和正常使用极限状态(包括变形、裂缝出现和裂缝宽度等的验算) 。而人防工程结构一般只验算结构强度(包括稳定) ,可不进行结构变形和结构裂缝宽度的验算,同时地基承载力与地基变形也可不进行验算。
  (6)人防结构的许多构造求,如保护层厚度、最大(小)配筋率、钢筋锚固长度等与一般的结构不同,求更为严格,设计中仅仅考虑受力计算,不考虑构造措施是不行的。
  2人防结构设计的原则
  (1) 可用“等效静载法”简化考虑人防荷载作用,可拆开为单个构件进行计算。
  (2) 平战结合,取控制条件,在一般的5 级或6 级人防设计中,结构的顶板基本上都由战时控制(根据工程经验,室外消防车道可能由平时控制),而侧墙和底板则因地下室结构形式的不同而由实际情况确定;当平时使用求与战时防护求不一致时,应采取平战功能转换措施。
  (3) 只进行强度的验算,由于在人防荷载作用下,结构构件变形极限已用允许延性比来控制,因而在防空地下室结构设计中,不必再单独验算结构构件的变形与裂缝。
  (4) 注意各部件的抗力(强度)协调,以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏,失去整个防护建筑的作用。
  (5) 人防地下室墙、柱等承重结构,应尽量与地面建筑物的承重结构相互对应,以使地面建筑物的荷载通过防空地下室的承重结构直接传递到地基上。
  (6) 重视构造求,人防设计的许多构造求是与一般的建筑设计不同的,求更为严格,应充分保证结构的延性,“强柱弱梁(板)”、“强剪弱弯”

  

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