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人防地下室结构设计经验总结|人防地下室结构设计规范

2021-11-22 07:49:25

人防地下室结构设计经验总结|人防地下室结构设计规范

广东建材2009年第11期建筑设计与装饰

卓毅刚

(广州市人防建筑设计研究院有限公司)

要:本文较系统的结合规范介绍了人防地下事结构设计特点和设计原则,对人防地下室结构设

计中的主要构件进行了设计分析,并对设计中应注意的几个问题进行了探讨,供同行参考。

关键词:人防地下室;结构设计;经验;经济性

随着经济建设的迅速发展,高层、超高层建筑在全国各大中等城市拔地而起,地下停车库、地下商场等地下建筑物的大量兴建,人防工程建设逐步走向与城市建设相结合的道路。特别在经济发达的地区和城市,繁华的商业地段成为地下空间开发的热点和焦点,其地下空间的利用离不了以防灾救灾为目的的人防工程。本文就人防工程中最常见的低抗力等级人防地下室(核5,常5级以下)为例子,进行结构设计经验总结。

1材料

人防地下室在有人防荷载参与结构计算过程中,应注意乘以材料强度综合调整系数Yd。详见GB50038-2005《人民防空地下室设计规范》(以下简称《人防规范》)4.2条。

1.1混凝土

人防地下室选用混凝土的强度等级一般为C30C35。笔者不建议选用C40以上的混凝土,原因有二:(1)C40--一C55混凝土中受拉钢筋的最小配筋率为0.3,而C25~C35混凝土中受拉钢筋的最小配筋率为0.25。由于人防地下室考虑防辐射及密闭防毒作用,墙体及顶板较厚,所以对于低抗力等级的人防地下室,结构设计计算中会出现较多构造钢筋就能满足受力要求的情况。故在抗力等级及平时荷载不大的情况下,采用强度等级低于C40的混凝土,可降低工程的含钢量,其经济性是显而易见的。(2)人防地下室的墙体及顶底板一般较厚,采用的混凝土强度登记越高,其水化热越大,就越容易开裂,增加混凝土养护难度。

1.2钢筋

人防地下室可采用除了经过冷加工处理之类延性差的钢筋作为人防荷载参与计算过程中的受力钢筋

(认防规渤4.2.2)。此外,在核爆动荷载作用下,结构

构件变形极限已采用允许延性比的控制。且在确定各种构件允许延性比时,已考虑了对变形的限制,因而在防空地下室结构设计中,可不考虑结构裂缝开展(《人防规

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范》4.1-6)。故对于一些顶板覆土较厚,平时顶板荷载较大,而人防抗力等级较低的人防地下室(即配筋由平时裂缝控制的情况下),在普通钢筋能满足人防荷载按塑性极限分析法计算的要求配筋前提下,可通过增加有粘结力的预应力钢筋来对项板裂缝进行控制。从而减少因平时荷载作用下的裂缝控制要求所需的多余普通钢筋。

2结构设计选型及计算要点

人防地下室在人防荷载参与结构设计计算时,可采用塑性内力重分布分析法(弹塑性构件)计算,可不考虑风荷载及地震荷载作用,对结构变形、裂缝开展以及地基承载力与地基变形可不进行验算,但需要验算基础承载力强度。所以在人防地下室设计过程中,需要就平时和战时两种不同工况下分别计算,取其中最大配筋值。

2.1顶板

顶板荷载的取值有两种工况:①项板静荷载+活荷载;②顶板静荷载+爆炸等效静荷载。第一种工况作用下,顶板及顶板梁应按平时要求计算(整体建模,考虑风和地震荷载作用,验算最大裂缝等)。第二种工况作用下,顶板及顶板梁主要受竖向荷载控制,因此计算仅取一层计算内力,且按塑性极限分析法计算,跨中弯矩调整系数:l-20支座弯矩调整系数:0.80,不作活载不利布置计算,不验算裂缝。最终结果应比较两种工况作用下,取计算结果的最大值。

人防地下室顶板厚度取值应注意最小防护厚度

(从防规范》3.2.2),并应采用防水混凝土(《人防规范》

3.8.3)。对于多层人防地下室,当上下相邻两楼层被划分为两个防护单元时,其相邻防护单元之间的楼板为防护密闭楼板,最小厚度可取200mm。另外应注意人防地下室顶(底)板和墙体均需按《人防规范》4.11.1l条设置拉结筋。

人防地下室顶板一般采用梁板式和无梁楼盖两种

结构形式。无梁楼盖整体抗震性能教差,当人防地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,或柱网区格内长短跨之

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建筑设计与装饰

比大于1.5,以及顶板标高变化较多时,均不宜选用无梁楼盖结构形式。梁板式结构抗震性能较好,属于人防地下室应用最多的结构形式。无梁楼盖相对梁板结构来说,也有一定优势:①造价和梁板结构相差不多,但施工起来比梁板结构方便,工期也短些。特别是对于人防地下室,因为人防地下室荷载取值较大,梁面钢筋比较多和密,经常造成施工时因梁面钢筋过密而难以浇筑混凝土及放震动棒。既增加了施工难度,又容易因混凝土形成蜂窝造成安全隐患。②对于同一位置修建的地下室,决定其造价的关键因素有两个:层高和埋深。例如顶板覆土1.5m,柱跨8mX8m的核6、常6级人防地下室,如果顶板选用梁板结构的话,其梁截面需要0.5m×1.1m左右;而选用无梁楼盖的话,顶板厚仅需要0.5m即可。两种结构形式的顶板造价是差不多的,但选用无梁楼盖的地下室埋深和层高都比选用梁板结构的减少了0.6m。这就意味着基坑可以少开挖0.6m,外墙计算高度减少0.6m,底板水压力减少了6kN/m2。因此不难看出顶板选用无梁楼盖的人防地下室在经济上具有较明显的优势,所以在条件允许的前提下,人防地下室顶板结构选型应优先选用无梁楼盖结构形式。

2.2墙体

人防墙体(包括外墙、临空墙、单元隔墙、密闭隔墙,密闭隔墙不考虑受力计算)主要承受水平向的爆炸荷载作用,计算模型为单向板,下端固端,上端视顶板刚度来定固端或简支。为简化设计,我们一般把顶板厚度≥墙体厚度的条件视为上端为固端进行设计计算,反之为简支。门框墙属于开孔口的临空墙,其计算模型为把孔口四周视为悬臂梁,分别计算。当悬臂粱悬挑长度超过所在孔口边长1/2时,应在孔口边设置立柱或横梁。因人防墙体一般都是作为单独构件拿出来计算的,所以在进行结构设计时应特别注意与周边构件的弯矩协调,加强节点构造钢筋,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。

2.3柱子、底板和基础

一般情况下,这些构件是由平时工况控制配筋:①柱子的承载力在人防等效静荷载作用下会跟着材料强度提高而提高1.5倍左右(柱子主要靠混凝土承压);在战时工况下不需要考虑活荷载,而平时工况下,上部建筑每层叠加起来的活荷载甚至比人防等效静荷载更大(活荷载分项系数为1.4,人防等效静荷载分项系数为1.O)。②独立基础底板处于非饱和土时,要先按平时要求进行设计。再在人防等效静荷载作用,材料强度提高的条件下,进行构件承载力强度验算。同时要注意满足

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《人防规范》4.1l节的构造规定。

3施工方面

人防地下室对防护性及密闭性要求很高,施工中要求一次浇筑,不能事后凿洞。施工中不能破坏人防地下室防护密闭性,在对人防钢筋混凝土墙安装模板时,应采用中间加止水片的一次性螺栓安装加固,严禁采用PVC套管穿越墙体、重复使用螺杆的施工做法。人防地下室的钢筋应联成一个整体,因设止水钢板、穿墙套管及埋设防爆波地漏而割断的钢筋,应点焊在这些构件上。

人防地下室因防护密闭性需求,一般不设各种形式

的缝(认防规范》4.11.4),主要通过设置施工后浇带和

混凝土添加剂的形式来替代变形缝及沉降缝。施工后浇带的位置应根据基础和上部结构布置的具体情况确定。后浇带应设置在结构受力较小处,一般在梁、板跨度内的三分之一处,结构弯矩和剪力均较小。平面布置时要注意后浇带的布置宜平行于梁,以免梁截断太多,且应避开人防口部墙体及人防门洞,以免墙体上施工冷缝太多及人防门洞预埋角钢截断,可视具体情况沿平面曲折通过。后浇带宽度一般为0.8~1.0m,间距一般为30"-"50m。在高层建筑与裙房之间设置后浇带时,后浇带宜处于裙房一侧。在封闭施工后浇带之前,应将后浇带内的杂物清理干净,做好钢筋的除锈工作,并将两侧混凝土凿毛,涂刷界面剂,后浇带混凝土应比两侧混凝土强度等级增大一级,并且采用掺加了微膨胀剂的补偿收缩混凝土浇筑。施工后浇带的封闭时间。一般来讲,对于收缩后浇带,不宜少于两个月,通常认为这时候混凝土的收缩变形已经完成60%以上;对于沉降后浇带,应等高层建筑主体结构封顶后再浇筑后浇带混凝土,即要求高层建筑先施工、先沉降,以释放一部分高层与裙房之间的差异沉降:或者根据沉降观测,当高层建筑结构施工到一定高度时,若高层建筑的沉降量较小,预估高层与裙房之间产生的差异沉降量处在控制范围之内时,亦可以提前浇筑后浇带混凝土。

4结束语

在城市地下空间开发利用进程中,结合城市建设积极推进人防工程建设进程,坚持贯彻“长期准备,重点建设,平战结合”的人防建设方针,大力提高人防工程的战备效益、社会效益、经济效益和环境效益,适应市场经济发展要求,实现高技术局部战争对现代人防的要求。合理利用地下空间,为地面创造开敞空间,符合现代城市建设紧凑化及人文关怀的新理念。同时发展地下工程技

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建筑设计与装饰

小高层住宅结构概念设计的探讨

李学才

(合肥市建筑设计研究院有限公司)

要:小高层住宅结构设计时,做好概念设计,根据房屋的建造地点,平立面体形,层数多少,在满

足安全性、耐久性与舒适性要求的前提下采用合理的结构体系,本文探讨了小高层住宅结构设计的概念设计。

关键词:小高层住宅;结构设计:概念设计

度的建筑,则应简单、规则、减小偏心。平面布置均匀、规则,一方面可以使建筑物分布质量产生的地震惯性力能够以较短和直接的途径传递,并使质量分布与结构刚度分布协调,以限制质量与刚度之间的偏心;另一方面,有利于防止薄弱的子结构过早地出现破坏、坍塌现象,使地震作用能够在各个子结构之间重新分布,发挥整个结构耗散地震能量的作用。

1.3结构的刚度和抗震能力

(1)水平地震的作用是双向的,结构布置应使结构能够抵抗任意方向的地震作用。一般情况下,应使结构沿平面两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。

(2)结构刚度的选择既要减少地震作用的效应,也要注意控制结构变形的增大。

(3)建筑结构应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。现有的抗震设计计算中不考虑地震地面运动的扭转分量,因而在概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。

(4)结构的整体性。在建筑结构中,楼盖对结构的整体性起着十分重要的作用。楼盖相当于水平隔板,它不仅可以将惯性力聚集并传递给各个竖向抗侧力子结构,而且还可以使这些子结构能够共同承受地震的作用,特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀、布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时,整个结构需依靠楼盖来使抗侧力的子结构共同工作。

(5)结构抗震概念设计的优化准则,即“四强四弱”及其保证措施。“强节弱杆”是防止节点的破坏先于构件;“强柱弱梁”是防止柱高发生楼层倾移、破坏现象,要

1小高层住宅结构概念设计的基本原则

1.1结构的简单性

结构的简单性是指结构在地震作用下具有直接和明确的传递途径。GB

50011

001《建筑设计抗震规范》规

定,结构体应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。只有结构简单,才能对结构的计算模型、内力与位移进行分析,从而对结构抗震性能的估计也比较可靠。

1.2结构的规则性和均匀性

建筑平面应采用规则的平面布置。对于A级高度的建筑,宜平面简单、规则、对称、减小偏心;而对于B级高

术和各项保障技术,提高建设、规划和管理的科技含量,提高城市地下空间开发利用的现代化水平。加强地下工程的设计和施工技术的研究,加强防水、防火、防护、防灾技术的研究,提高地下空间安全性、舒适性及经济性。

【参考文献】

[1]GB50038—2005.《人民防空地下室设计规范》[S].[2]GB50009—2001.《建筑结构荷载规范》(2006年版)[S].[3]GB50108—2008.《地F工程防水技术规7酚[S].[4]GB50010—2002.《混凝土结构设计规范》[S].

[5]GB50011—2001.《建筑抗震设计规范》(2008年版)[S】.

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人防地下室结构设计经验总结

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

卓毅刚

广州市人防建筑设计研究院有限公司广东建材

GUANGDONGBUILDINGMATERIALS2009,25(11)0次

参考文献(5条)

1.GB50038-2005.人民防空地下室设计规范2.GB50009-2001.建筑结构荷载规范20063.GB50108-2008.地下工程防水技术规范4.GB50010-2002.混凝土结构设计规范5.GB50011-2001.建筑抗震设计规范2008

相似文献(10条)

通过对新版人防规范的系统学习和理解,对人防地下室结构设计的特点、原则及设计内容等问题进行了总结,并结合多个人防工程的设计实践,较详细地阐述了人防地下室结构设计技术:先根据人防地下室类型及抗力级别确定各类人防构件的等效静荷载,再进行荷载组合和内力分析,最后进行截面设计和人防构造确定.最后提出了人防地下室结构设计应注意的几个问题,供同行参考.

2.期刊论文丁建光.DINGJian-guang人防地下室结构设计的几个问题-安徽建筑工业学院学报(自然科学版)2005,13(4)

随着社会经济的不断发展,城市建设和人防建设不断结合.防空地下室设计是工程建设中经常会遇到的问题,它的荷载确定、内力分析和结构设计都具有自身的特点.防空地下室做为建筑的一部分,它的平时用途也越来越广泛,因此在结构设计中也经常会遇到防空地下室的平战转换设计问题,协调好防空地下室在平战两种状态下的不同使用要求,已成为结构设计中的一个重要课题.

3.期刊论文李秀华.LIXiu-hua关于人防地下室变形缝的结构设计-山西建筑2008,34(25)

指出人民防空地下室在完成预定防护功能的情况下,更要兼顾平时的使用功能,充分发挥其社会效益和经济效益,全面分析了人防地下室变形缝的结构设计问题,提出了设计变形缝时可以采取的几种处理方式.

4.期刊论文李秋琳.LIQiu-lin人防地下室设计分析-山西建筑2007,33(6)

介绍了人防地下室的结构设计特点,从主体结构的设计和孔口防护的设计阐述了人防地下室结构设计内容,并对人防荷载的确定、荷载组合和内力的分析、孔口防护和平战转换的设计等进行了论述,为更好地做好人防地下室的结构设计工作提供了理论基础.

5.学位论文宋穗徽人防地下室结构设计方法与工程应用2008

尽管目前国际关系出现了暂时缓和,但是战争的根源仍未消除,核威胁依然存在,本着“居安思危,长备不懈”的建设原则,在和平时期,修建防空地下室,是人民防空的需要。人防地下室结构设计应考虑常规武器和核武器爆炸动荷载的作用,还要考虑平战转换的要求,满足平时和战时两种不同荷载效应的组合情况。在进行人防地下室结构设计时如何考虑平时和战时的荷载作用,是结构设计人员最为关注的问题。

本文通过一个工程实例,对人防地下室结构设计进行了阐述,对常规武器、核武器爆炸冲击波对人防结构的作用、地面建筑物对人防地下室结构爆炸荷载的影响以及地下室顶板、外墙、隔墙、门框墙上的爆炸动荷载计算方法进行了分析,对爆炸动荷载与静力荷载同时作用时,地下室不同部位应考虑的荷载组合、地下室构件的截面设计方法和构造要求进行了探讨和总结,为类似工程提供了借鉴的方法。

6.期刊论文章晓文现行人防地下室(系指6级、6B级)设计中应注意的要点及容易产生的误区-中国高新技术企业2009,

8.期刊论文李建.LIJian人防地下室设计中的几个问题探讨-山西建筑2005,31(16)

结合具体的高层住宅楼地下室(含人防)工程设计实例,对人防结构设计的特点作了阐述,介绍了人防荷载的确定,并对人防高层建筑地下室的设计提出几点探讨性意见.

9.期刊论文朱杰利.ZHUJie-li谈高层建筑人防地下室设计-煤炭工程2008,

文章通过对高层住宅楼人防地下室工程设计实例的分析,探讨了人防地下室设计的特点,总结了人防地下室顶板、侧墙、底板、门框墙、临空墙、防护单元隔墙等特殊构件的等效荷载取值要求,介绍了考虑人防荷载后的荷载组合和内力分析,以及平战转换设计的基本原则,对含人防的高层建筑地下室的设计问题提出几点探讨性意见.

10.期刊论文任向军某大厦人防地下室结构设计探讨-广东建材2008,

本文链接:/Periodical_gdjc200911027.aspx

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