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建筑工程項(xiàng)目管理軟件

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人防設(shè)計(jì)示例

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人防設(shè)計(jì)示例
1.工程簡(jiǎn)介:深圳市泰然實(shí)業(yè)有限公司306高層工業(yè)廠房是1棟18層(地下1層)的框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的高層工業(yè)建筑。建筑面積31200m2,建筑高度79.8m,地震烈度為7度,框架等級(jí)為3級(jí),剪力墻等級(jí)為2級(jí)。地下室面積3908m2,其中含人防面積1390m2,分兩個(gè)人防單元,層高4.4m,樁基采用預(yù)應(yīng)力砼管樁。   地下室的設(shè)計(jì)中考慮人防的問(wèn)題,有一個(gè)平戰(zhàn)結(jié)合的問(wèn)題,即既要考慮平常使用時(shí)荷載較小,需滿足建筑使用上大空間的問(wèn)題,又要考慮人防時(shí)荷載較大,結(jié)構(gòu)上很難滿足大空間的問(wèn)題,如何協(xié)調(diào)兩種狀態(tài)下不同的使用要求,以下講幾點(diǎn)筆者在人防設(shè)計(jì)方面的一些體會(huì),以資借鑒。 .人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)   人防即人民防空,人民防空的任務(wù)是根據(jù)國(guó)防的需要,動(dòng)員和組織群眾采取防護(hù)措施,防范和減輕空襲危害。除采取人員疏散的措施之外,也是戰(zhàn)時(shí)防空的最重要的措施之一。防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包含兩方面:一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括頂板、外側(cè)墻、底板等其它構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),二是孔口防護(hù)設(shè)計(jì),包括出入口的防護(hù)和消波系統(tǒng)(防護(hù)設(shè)備),其中出入口的防護(hù)包含防護(hù)密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計(jì)算、出入口通道(包括風(fēng)井)的計(jì)算等幾個(gè)方面,而消波系統(tǒng)則包含防爆破活門的選用和擴(kuò)散室(箱)的設(shè)計(jì),那么,這些內(nèi)容的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有何不同呢?   第一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性可以降低,一般建筑結(jié)構(gòu)pf≈10,而人防結(jié)構(gòu)pf≈6% ,第二,考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng),第三,結(jié)構(gòu)構(gòu)件可考慮進(jìn)入塑性工作狀態(tài),第四、材料設(shè)計(jì) 強(qiáng)度可以提高,實(shí)驗(yàn)表明,在快速加載的情況下,這時(shí)材料力學(xué)性能發(fā)生比較明顯的變化,主要表現(xiàn)為強(qiáng)度提高,但變形性能包括塑性性能等基本不變,這對(duì)結(jié)構(gòu)工作起到有利作用,例如鋼材強(qiáng)度可提高1.15~1.5倍,對(duì)砼強(qiáng)度可提高1.5倍,這是在設(shè)計(jì)中考慮材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)來(lái)完成的,第五,重視構(gòu)造要求,人防設(shè)計(jì)的許多構(gòu)造要求是與一般的建筑設(shè)計(jì)不同的,要求更為嚴(yán)格,故僅僅只考慮受力計(jì)算,不考慮構(gòu)造措施是不合理的。   根據(jù)以上所述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn),我們可以確定防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則,①平戰(zhàn)結(jié)合,取控制條件,在民用建筑的人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,一般只涉及5級(jí)或6級(jí)人防設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時(shí)控制,而側(cè)墻和底板則因地下室的結(jié)構(gòu)型式的不同而由實(shí)際情況確定;②只進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算,由于在核爆動(dòng)荷載作用下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比的控制,且在確定各種構(gòu)件允許延性比時(shí),已考慮了對(duì)變形的限制,因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,不必再單獨(dú)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進(jìn)行驗(yàn)算;③只考慮一次核襲擊;④注意各部件的協(xié)調(diào),以免因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞,失去整個(gè)防護(hù)建筑的作用;⑤地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào),不能出現(xiàn)兩者強(qiáng)弱相差較大的情況。了解了結(jié)構(gòu)人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及原則之后,我們首先就必須確定計(jì)算所需的荷載值。 3.人防荷載的確定   如前所述,人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮抵抗空氣沖擊波。當(dāng)核武器在空中爆炸時(shí),當(dāng)沖擊波傳播到地表時(shí),形成反射沖擊波,因反射波是在被入射波壓密和加熱過(guò)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(dāng)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(duì)抗力等級(jí)較低的防空地下室來(lái)說(shuō),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(fù)壓作用,而對(duì)于側(cè)壁和底板,因空氣沖作用于地表,壓迫土體并使其產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),上層土體受壓后連續(xù)向下傳遞壓力,這種土體的壓縮狀態(tài)由上向下逐層傳播過(guò)程稱為土中壓縮波的傳播,當(dāng)遇到側(cè)壁或底板的阻擋后,則會(huì)產(chǎn)生超壓、動(dòng)壓和負(fù)壓作用,這就是側(cè)壁和底板需考慮的問(wèn)題。   本工程人防地下室防護(hù)等級(jí)為6級(jí)(級(jí)別的確定是根據(jù)國(guó)家制訂的《人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求》確定的,是由人防部門確定后發(fā)文予設(shè)計(jì)單位),采用全埋式現(xiàn)澆鋼筋混凝土人防地下 室,各部位等效靜荷載取值分別為:   3.1頂板:首層外墻為180mm實(shí)心磚填充墻,且墻面開孔面積大于50%,故不計(jì)上部建筑物對(duì)地面空氣沖擊波超壓作用的影響,等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=60KN/m2。   3.2側(cè)墻:上部建筑物為抗震設(shè)防的框架—剪力墻結(jié)構(gòu),故應(yīng)放入上部建筑物對(duì)地面空氣沖擊波超壓值的影響,根據(jù)本工程地質(zhì)條件,人防地下室側(cè)壁范圍內(nèi)分別有非飽和土和飽和土,取其加權(quán)平均值,并考慮周圍基坑支護(hù)的阻隔作用,故地下室側(cè)壁等效靜載荷標(biāo)準(zhǔn)值q=40KN/m2。   3.3底板:本工程采用樁基礎(chǔ),當(dāng)核爆荷載q作用于頂板時(shí),荷載隨板、梁、柱傳至樁上,因人防設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地基承載力和地基變形,由q產(chǎn)生的q由樁與底 板共同承受,故小于規(guī)范中按箱形地下室底板的等效靜荷載值40~50KN/m2。,與平時(shí)荷 載作用下因樁不均勻沉降而產(chǎn)生的底板受力相比,不起控制作用,故不予考慮。   3.4門框墻:所受荷載由兩部分組成,一是直接作用在墻上的荷載qe=200KN/m2。;二是由門扇傳來(lái)的等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值,分別按門扇的型號(hào)、大小計(jì)算確定。   3.5臨空墻:依工程實(shí)際情況和規(guī)范表4.5.7取其等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值為130KN/m2。   3.6隔墻:隔墻分兩種,一是相鄰防護(hù)單元間隔墻的設(shè)計(jì)壓力值為50KN/m2。;二是6級(jí)人防地下室與普通地下室相鄰間的隔墻,其普通地下室一側(cè)的設(shè)計(jì)壓力選用值為90KN/m2。   其它各種防護(hù)密閉門、防爆波活門、擴(kuò)散室的設(shè)計(jì)壓力均由規(guī)范中有關(guān)規(guī)定選用,當(dāng)所有構(gòu)件的等效靜荷載值確定后,即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。
4.荷載組合和內(nèi)力分析   作用在防空地下室結(jié)構(gòu)上的荷載,應(yīng)包括核爆動(dòng)荷載、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及防空地下室的自重等,規(guī)范中對(duì)防空地下室不同部位應(yīng)考慮的荷載組合給出了一個(gè)表格,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)各工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合表格確定所需進(jìn)行荷載組合的項(xiàng)目,本工程各個(gè)部位參與組合的荷載分別為:   4.1頂板:頂板核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值,頂板靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值。   4.2側(cè)墻:豎向:頂板傳來(lái)的核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值,上部建筑物自重標(biāo)準(zhǔn)值(僅有局部剪力墻部位),外墻自重標(biāo)準(zhǔn)值。橫向:核爆動(dòng)荷載產(chǎn)生的水平動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、土壓力、水壓力。   4.3內(nèi)承重墻(柱):在本工程中,將平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)的荷載值進(jìn)行對(duì)比不難發(fā)現(xiàn),戰(zhàn)時(shí)所增加的頂板核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值小于平時(shí)各樓層的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和,故此部位構(gòu)件不由戰(zhàn)時(shí)條件控制。   在進(jìn)行荷載組合時(shí),需要明確兩個(gè)問(wèn)題:一是上部建筑物質(zhì)自重標(biāo)準(zhǔn)值的確定,規(guī)范的條文說(shuō)明中第4.9.3條已詳細(xì)說(shuō)明了各種不同的上部結(jié)構(gòu)型式,在進(jìn)行荷載組合時(shí)可氛圍全部考慮、考慮一半和不考慮三種情況,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析確定。二是頂板的組合中是否考慮上部建筑物的倒塌荷載值,因?yàn)榈顾奢d的作用時(shí)間滯后于沖擊波峰值作用時(shí)間,且規(guī)范規(guī)定的倒塌荷載產(chǎn)生的靜荷載值為50KN/m2。,小于沖擊波對(duì)頂板的等效靜荷載值,因此在頂板荷載組合中不必計(jì)入倒塌荷載值。   在防空地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,其承載力設(shè)計(jì)應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式:γ0(γGS+γQS)≤R(f,f,αk,……)(見規(guī)范第4.6.2條) ,需要指出的是幾個(gè)系數(shù)的定義:γ0—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),取1.0;γQ—等效靜荷載分項(xiàng)系數(shù),取1.0;f—混凝土動(dòng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(參規(guī)范表4.6.3);f—鋼筋動(dòng) 力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。(參規(guī)范表4.6.3)   由上式可明顯看出人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(如前所述),這樣與平時(shí)狀態(tài)下的內(nèi)力情況進(jìn)行比較,本工程中,頂板、側(cè)壁及人防區(qū)域內(nèi)構(gòu)件的水平受力由戰(zhàn)時(shí)控制,底板、基礎(chǔ)由平時(shí)控制。   求出構(gòu)件的內(nèi)力和配筋后,剩下需注意的問(wèn)題就只有一些構(gòu)造要求了,《規(guī)范》第4.7節(jié)中已作了很詳細(xì)的規(guī)定,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員只需認(rèn)真研究體會(huì)規(guī)范條文的條件和適用范圍,結(jié)合工程實(shí)際情況就可順利地完成人防地下室各主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)了。解決了主要構(gòu)件的問(wèn)題,人防地下室孔口防護(hù)的設(shè)計(jì)和平戰(zhàn)結(jié)合就成了剩下需研究的問(wèn)題。   5.孔口防護(hù)和平戰(zhàn)兼顧   孔口防護(hù)包含三部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容:一是防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計(jì),二是出入口通道內(nèi)臨空墻、門框墻的設(shè)計(jì),三是孔口其它構(gòu)件,如風(fēng)井、防倒塌棚架、開敞式通道、相鄰單元之間的隔墻等的設(shè)計(jì),其中第二、三條中的臨空墻、相鄰單元之間的隔墻已在上節(jié)中談到了荷載的確定,設(shè)計(jì)人員可按一般墻體的計(jì)算模式,考慮人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)計(jì)算出內(nèi)力和鋼筋,而門框墻的設(shè)計(jì)一般是按懸臂梁計(jì)算,但需注意的就是因平時(shí)使用時(shí)需要的出入口通道均較寬,而戰(zhàn)時(shí)又相應(yīng)較窄,這樣有可能會(huì)使門框墻的懸臂長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng),而使水平筋過(guò)大,這種情況下,可考慮在不影響功能使用的前提下,加設(shè)柱、梁改變門框墻的受力型式,得到較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)效果,風(fēng)井的設(shè)計(jì)中只計(jì)算土中壓縮波的壓力,對(duì)空氣沖擊波則不予考慮,因兩者不會(huì)同時(shí)作用。開敞式通道更不考慮核爆動(dòng)荷載,只考慮靜土側(cè)壓力,而防倒塌棚架的設(shè)計(jì)分豎向和橫向兩項(xiàng),豎向力即為倒塌荷載50KN/m2,屬靜載,橫向力即動(dòng)壓設(shè)計(jì)值q,由《規(guī)范》第4.5.10條確定,這兩項(xiàng)受力作用時(shí)間存在間隔,故不考慮同時(shí)作用,下面主要談?wù)劦谝粭l的設(shè)計(jì)內(nèi)容。   當(dāng)空氣沖擊波到達(dá)出入口通道時(shí),雖然有通道出入口的擴(kuò)散作用,但遇墻體和門的反射作用使作用在門上的總效應(yīng)大于空氣沖擊波的壓力,約為2.0~3.5倍 。為方便工程設(shè)計(jì)人員,國(guó)家將防密門進(jìn)行系列化處理,依據(jù)設(shè)計(jì)壓力和門洞尺寸就可輕松地選擇定型的防密門。   而消波系統(tǒng)的產(chǎn)生是因?yàn)闉V毒通風(fēng)設(shè)備所能承受的允許壓力遠(yuǎn)小于空氣沖擊波,若其防護(hù)措施不能與主體抗力相適應(yīng),將直接影響整體工程防護(hù)能力。消波系統(tǒng)的基本思想是以堵為主,堵消結(jié)合,堵就是采用防爆波活門將沖擊波的大部分阻擋在室外,消就是使從活門孔進(jìn)入的少量沖擊波通過(guò)擴(kuò)散室的擴(kuò)散膨脹作用削弱其壓力,使其進(jìn)入內(nèi)部的壓力不超過(guò)設(shè)備的允許壓力,規(guī)范表4.9.1給出了消波系統(tǒng)選擇表,可按抗力等級(jí)與允許余壓值予以確定,一般 由防爆波活門及擴(kuò)散室組成,防爆波活門的選用和擴(kuò)散室各部分尺寸的確定均可在《規(guī)范》中找到相應(yīng)的表格和公式得到落實(shí)。這項(xiàng)工作在設(shè)計(jì)過(guò)程中既可由結(jié)構(gòu)專業(yè)完成,也可由建筑、通風(fēng)專業(yè)完成。   擴(kuò)散室前墻即安裝懸板活門的墻面為臨空墻,墻面本身受的荷載及活門傳來(lái)荷載均按臨空墻荷載取值,擴(kuò)散室與土相鄰的頂?shù)装寮巴鈮Π赐林袎嚎s波壓力確定荷載。   平戰(zhàn)兼顧設(shè)計(jì)是深入貫徹“平戰(zhàn)結(jié)合”建設(shè)方針一個(gè)重要環(huán)節(jié),由于人防工程是戰(zhàn)時(shí)遭受敵襲擊時(shí)作為保障城市居民生命安全和堅(jiān)持工作的一種具有特殊功能要求的建筑物,因此它需要承受的荷載較一般結(jié)構(gòu)大幾十倍至數(shù)百倍,而且密閉要求很高,所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小結(jié)構(gòu)跨度,減少并縮小直通大氣的各種孔口,而這種處理原則,恰為平時(shí)使用造成諸多困難,《規(guī)范》第4.8條中對(duì)此點(diǎn)作了指導(dǎo)性的規(guī)定,所以具體做法應(yīng)根據(jù)平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)的具體要求和工程本身的實(shí)際條件綜合研究確定。   平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的基本原則是:1.工程平戰(zhàn)用途相近;2.轉(zhuǎn)換工作要??;3一次設(shè)計(jì),分兩步施工;4.考慮兼容性和通用性;5.轉(zhuǎn)換措施要求快速、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、可靠。依據(jù)此原則,本工程在設(shè)計(jì)中,對(duì)于戰(zhàn)時(shí)封堵設(shè)計(jì),曾考慮采用整快砼板(厚80—100mm)封堵出入口,砼板四周包有槽鋼,下部分有滑輪,可在軌道中滑動(dòng),平時(shí)滑至門邊固定,戰(zhàn)時(shí)推動(dòng)大門封堵出入口,即能保證封堵效果,而且簡(jiǎn)單、方便,不占空間,但不屬于人防戰(zhàn)時(shí)封堵的常規(guī)設(shè)計(jì),故后改為預(yù)制砼塊,豎向拼接封堵,得到人防審批部門的認(rèn)可。

發(fā)布:2007-07-27 15:51    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁(yè)]    [關(guān)閉]
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