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人防知識

人防地下室墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計

一、人防地下室工程概述

 

 

人防地下室的分類因其使用用途而異,主要可分為醫(yī)護人防工程、防空工程、收藏隱蔽人員工程及其相關(guān)配套工程。人防地下室根據(jù)承受能力分為兩類,甲類防空地下室要足以經(jīng)受常規(guī)性武器及核武器、生化武器的攻擊影響,乙類防空地下室則要足以經(jīng)受除核武器意外的其他兩類武器的攻擊影響;根據(jù)與地面距離分類,可分為頂部出土式與全埋式兩種,在地面上層是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑時,前一分類的甲類防空地下室必須采用全埋形式建造,乙類防空地下室用頂部出土式建造時,地下室頂層高出地面距離只可以小于上部建筑物高的二分之一。另外,人防地下室還可根據(jù)地面上不可移動建筑物的有無分成附建式與單建式,上部無堅固建筑物為單建式,上部有堅固建筑物為附建式,在附建式防空地下室中,上部建筑物與下層防空地下室相通,可自由出入。

 

 

 

二、人防地下室設(shè)計中常出現(xiàn)的問題

 

 

 

1.人防地下室外墻配筋
人防地下室外墻為一側(cè)與室外巖土接觸,直接承受土中壓縮波作用,另一側(cè)為人防地下室內(nèi)部的墻體。頂板與外墻之間二者剛度接近時,外墻上部可近似按固定端與鉸支之間的支座情況考慮;底板剛度遠大于外墻時,外墻下部支座可視作固定端,各構(gòu)件之間支座條件應(yīng)相互協(xié)調(diào)一致,需注意配筋及構(gòu)造應(yīng)與實際受力狀況相符。
當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)部橫隔墻較多或上層建筑的柱子沿外墻向下直通到基礎(chǔ)底板,外墻可按支承在內(nèi)部橫墻(柱子)與樓板上的雙向(單向)板計算;當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)部橫隔墻較少或無橫隔墻時可考慮上下兩端支承,按下端嵌固在基礎(chǔ)底板、上端簡支或嵌固在頂板的單向板計算。
2.防護墻體的厚度局部削弱
人防地下室與非人防地下室之間的防護密閉隔墻(臨空墻)由于設(shè)備(消防栓、配電箱、接線盒等)暗裝,導(dǎo)致防護隔墻局部不滿足防護與密閉要求的厚度。《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005)中第3.2.5,3.2.6,3.2.9,3.2.10,3.2.11,4.7.2等強制性條文都對防護墻體的厚度作出了明確規(guī)定。
3.門框墻上擋墻加強梁的設(shè)置位置
當(dāng)防護密閉門上擋墻較長時,往往需在擋墻下端設(shè)置加強梁,作為抵抗水平?jīng)_擊波荷載的加強構(gòu)件。需注意的是,加強梁距上擋墻下邊緣應(yīng)預(yù)留250~300mm高度,以便內(nèi)側(cè)的密閉門或防護密閉門有足夠的水平開啟空間,而且加強梁縱筋應(yīng)錨入門框兩側(cè)的豎向加強暗柱(或柱)中,以形成明確的洞口加強傳力體系。
 
 

三、人防地下室墻體設(shè)計

1.事例分析
筆者結(jié)合以下兩個事例對構(gòu)造配筋與人防墻體配筋的關(guān)系。
事例1:在普通地下室相隔的核6級人防的地下室,上部建筑荷載的影響應(yīng)不考慮其中。并采取人防工程結(jié)構(gòu)的相關(guān)軟件進行隔墻配筋的計算。在長高比低于1.0時,應(yīng)使構(gòu)造配筋作為墻體內(nèi)外的水平及豎向鋼筋,且使用最低人防規(guī)范的配筋率進行控制;若墻體長高比位于2.0與3.0之間,除外側(cè)豎筋,其余均使用構(gòu)造配筋;若長高不大于3.0,其人防隔墻則將雙向板改為單向板,并將內(nèi)側(cè)豎筋根據(jù)人防規(guī)范的最低配筋率進行配筋。由此可知,對于人防地下室中較長的隔墻水平鋼筋應(yīng)滿足構(gòu)造需求,并采取混凝土規(guī)劃中最低的配筋率與人防規(guī)范求比,對此可節(jié)約水平鋼筋的40%的用鋼量。
實例2:核6級的人防地下室外墻,其人防荷載約50kN/m2,其頂板埋入地下1米5左右,其墻厚約350毫米,墻高4米,使用HRB400規(guī)格的鋼筋,C30的混凝土;為上邊簡支。
上邊簡支屬于受彎墻體,且外側(cè)的豎筋具有較大的配筋面積,并使用分離式配筋對墻體底部進行鋼筋附加,進而實現(xiàn)對各區(qū)域結(jié)合計算值進行鋼筋實配,能夠控制鋼筋的使用量。
且人防的外墻較長,其長高比大于3.0屬于較為常見。外墻屬于單向板的受力狀態(tài),其水平鋼筋均屬于構(gòu)造配筋,使用最低0.2%的配筋率設(shè)置外側(cè)水平筋,內(nèi)側(cè)水平筋則根據(jù)0.15%進行配筋。合理按照人防規(guī)范,使用該配筋率能夠有效的節(jié)約用鋼量。
2.測算荷載組合
在人防地下室設(shè)計之初需要考慮到其使用年限要與其上層建筑物的使用年限一致,最少的使用年限是五十年。人防地下室需要承受的負荷,主要包含武器攻擊力負荷、上層建筑物負荷、自身重量負荷和自然元素如水壓負荷、土地負荷等方面。根據(jù)人防規(guī)范中規(guī)定,人防地下室各部位所承受的負荷有所不同,需分別測算,例如臨空墻就要測算出其將會承受的頂板施加的武器爆炸負荷及側(cè)面施加的負荷、其他靜態(tài)負荷等。
3.最低配筋率分析
在對墻體的配筋進行計算時,應(yīng)準確設(shè)置墻體的邊界條件。通常外墻應(yīng)采取三面固定、頂面簡支板等方式,對于頂板使用無梁樓蓋且墻體薄于樓蓋的情況,應(yīng)對三面固定頂面簡支及四面固定兩種情況進行分別計算,取其中包絡(luò)值進行配筋。對于內(nèi)墻的邊界主要采取四面固定的形式。正確對配筋及構(gòu)件內(nèi)力進行計算后,還應(yīng)結(jié)合墻體的相關(guān)規(guī)范及特點對配筋的結(jié)果進行科學(xué)的修整。
人防相關(guān)規(guī)范中明確指出了人防墻的最低配筋率。臨空墻屬于受彎構(gòu)件,需要承受水平的荷載,在使用C30混凝土?xí)r,以0.25%作為單側(cè)最低配筋率,相關(guān)的人防設(shè)計軟件也是嚴格根據(jù)此要求進行配筋的。在混凝土的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)章中指出,對于混凝土板長寬比低于3.0時,應(yīng)參照雙向板計算,大于3.0時應(yīng)參照單向板在短邊方向受力的情況計算。對單向板與受力方向垂直是進行鋼筋的布置其配筋率應(yīng)大于0.15%。
臨空墻的受力狀態(tài)也常分為兩種,單向板與雙向板。在作為單向板受力時,特別是長高都較大的情況,其短邊周邊的配筋構(gòu)造需要應(yīng)嚴格結(jié)合人防規(guī)范進行處理,而長邊則采取混凝土的相關(guān)規(guī)范,其最低配筋率為0.15%。而長高較低的窄墻也屬于單向板,主要以水平受力為主要受力方向,通常這類墻體只具有少量的豎筋,因此在進行構(gòu)造配筋時為了保險起見也可根據(jù)雙向板進行考慮;在作為雙向板受力時,各個構(gòu)造的配筋都應(yīng)結(jié)合人防規(guī)范的要求。在內(nèi)墻具有扶壁柱及相關(guān)構(gòu)造連成一體時,可從柱邊進行墻長的測量,將柱可視為內(nèi)墻的支座。若外墻較厚,其剛度遠大于扶壁柱或框架柱等,對其不可作為外墻支座,應(yīng)將與改墻垂直的墻體作為支座。在多數(shù)情況下,都使用構(gòu)造配筋對人防墻配筋進行控制,進而對其進行單向板或雙向板、受彎部件或受壓部件、混凝土規(guī)范或人防規(guī)范等的區(qū)分,這對正確的將墻體配筋進行施工有著重要意義。
 
 

結(jié)束語

綜上所述,在人防地下室墻體結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,應(yīng)重視相關(guān)的技術(shù)要點,對其荷載組合進行準確測算,分析最低配筋率并結(jié)合以往施工經(jīng)驗科學(xué)的進行人防地下室墻體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在臨空墻的核彈爆炸等量靜荷載的數(shù)值對臨空墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計有重要意義,應(yīng)仔細的對其抗力程度及房間兩側(cè)功能等進行分析。對于長高比大于3.0的人防墻應(yīng)結(jié)合混凝土相關(guān)規(guī)范對其外側(cè)水平鋼筋進行確定。

 

 

 

 

 

二、人防地下室設(shè)計中常出現(xiàn)的問題

 

 

 

1.人防地下室外墻配筋
人防地下室外墻為一側(cè)與室外巖土接觸,直接承受土中壓縮波作用,另一側(cè)為人防地下室內(nèi)部的墻體。頂板與外墻之間二者剛度接近時,外墻上部可近似按固定端與鉸支之間的支座情況考慮;底板剛度遠大于外墻時,外墻下部支座可視作固定端,各構(gòu)件之間支座條件應(yīng)相互協(xié)調(diào)一致,需注意配筋及構(gòu)造應(yīng)與實際受力狀況相符。
當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)部橫隔墻較多或上層建筑的柱子沿外墻向下直通到基礎(chǔ)底板,外墻可按支承在內(nèi)部橫墻(柱子)與樓板上的雙向(單向)板計算;當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)部橫隔墻較少或無橫隔墻時可考慮上下兩端支承,按下端嵌固在基礎(chǔ)底板、上端簡支或嵌固在頂板的單向板計算。
2.防護墻體的厚度局部削弱
人防地下室與非人防地下室之間的防護密閉隔墻(臨空墻)由于設(shè)備(消防栓、配電箱、接線盒等)暗裝,導(dǎo)致防護隔墻局部不滿足防護與密閉要求的厚度。《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005)中第3.2.5,3.2.6,3.2.9,3.2.10,3.2.11,4.7.2等強制性條文都對防護墻體的厚度作出了明確規(guī)定。
3.門框墻上擋墻加強梁的設(shè)置位置
當(dāng)防護密閉門上擋墻較長時,往往需在擋墻下端設(shè)置加強梁,作為抵抗水平?jīng)_擊波荷載的加強構(gòu)件。需注意的是,加強梁距上擋墻下邊緣應(yīng)預(yù)留250~300mm高度,以便內(nèi)側(cè)的密閉門或防護密閉門有足夠的水平開啟空間,而且加強梁縱筋應(yīng)錨入門框兩側(cè)的豎向加強暗柱(或柱)中,以形成明確的洞口加強傳力體系。
 
 

三、人防地下室墻體設(shè)計

1.事例分析
筆者結(jié)合以下兩個事例對構(gòu)造配筋與人防墻體配筋的關(guān)系。
事例1:在普通地下室相隔的核6級人防的地下室,上部建筑荷載的影響應(yīng)不考慮其中。并采取人防工程結(jié)構(gòu)的相關(guān)軟件進行隔墻配筋的計算。在長高比低于1.0時,應(yīng)使構(gòu)造配筋作為墻體內(nèi)外的水平及豎向鋼筋,且使用最低人防規(guī)范的配筋率進行控制;若墻體長高比位于2.0與3.0之間,除外側(cè)豎筋,其余均使用構(gòu)造配筋;若長高不大于3.0,其人防隔墻則將雙向板改為單向板,并將內(nèi)側(cè)豎筋根據(jù)人防規(guī)范的最低配筋率進行配筋。由此可知,對于人防地下室中較長的隔墻水平鋼筋應(yīng)滿足構(gòu)造需求,并采取混凝土規(guī)劃中最低的配筋率與人防規(guī)范求比,對此可節(jié)約水平鋼筋的40%的用鋼量。
實例2:核6級的人防地下室外墻,其人防荷載約50kN/m2,其頂板埋入地下1米5左右,其墻厚約350毫米,墻高4米,使用HRB400規(guī)格的鋼筋,C30的混凝土;為上邊簡支。
上邊簡支屬于受彎墻體,且外側(cè)的豎筋具有較大的配筋面積,并使用分離式配筋對墻體底部進行鋼筋附加,進而實現(xiàn)對各區(qū)域結(jié)合計算值進行鋼筋實配,能夠控制鋼筋的使用量。
且人防的外墻較長,其長高比大于3.0屬于較為常見。外墻屬于單向板的受力狀態(tài),其水平鋼筋均屬于構(gòu)造配筋,使用最低0.2%的配筋率設(shè)置外側(cè)水平筋,內(nèi)側(cè)水平筋則根據(jù)0.15%進行配筋。合理按照人防規(guī)范,使用該配筋率能夠有效的節(jié)約用鋼量。
2.測算荷載組合
在人防地下室設(shè)計之初需要考慮到其使用年限要與其上層建筑物的使用年限一致,最少的使用年限是五十年。人防地下室需要承受的負荷,主要包含武器攻擊力負荷、上層建筑物負荷、自身重量負荷和自然元素如水壓負荷、土地負荷等方面。根據(jù)人防規(guī)范中規(guī)定,人防地下室各部位所承受的負荷有所不同,需分別測算,例如臨空墻就要測算出其將會承受的頂板施加的武器爆炸負荷及側(cè)面施加的負荷、其他靜態(tài)負荷等。
3.最低配筋率分析
在對墻體的配筋進行計算時,應(yīng)準確設(shè)置墻體的邊界條件。通常外墻應(yīng)采取三面固定、頂面簡支板等方式,對于頂板使用無梁樓蓋且墻體薄于樓蓋的情況,應(yīng)對三面固定頂面簡支及四面固定兩種情況進行分別計算,取其中包絡(luò)值進行配筋。對于內(nèi)墻的邊界主要采取四面固定的形式。正確對配筋及構(gòu)件內(nèi)力進行計算后,還應(yīng)結(jié)合墻體的相關(guān)規(guī)范及特點對配筋的結(jié)果進行科學(xué)的修整。
人防相關(guān)規(guī)范中明確指出了人防墻的最低配筋率。臨空墻屬于受彎構(gòu)件,需要承受水平的荷載,在使用C30混凝土?xí)r,以0.25%作為單側(cè)最低配筋率,相關(guān)的人防設(shè)計軟件也是嚴格根據(jù)此要求進行配筋的。在混凝土的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)章中指出,對于混凝土板長寬比低于3.0時,應(yīng)參照雙向板計算,大于3.0時應(yīng)參照單向板在短邊方向受力的情況計算。對單向板與受力方向垂直是進行鋼筋的布置其配筋率應(yīng)大于0.15%。
臨空墻的受力狀態(tài)也常分為兩種,單向板與雙向板。在作為單向板受力時,特別是長高都較大的情況,其短邊周邊的配筋構(gòu)造需要應(yīng)嚴格結(jié)合人防規(guī)范進行處理,而長邊則采取混凝土的相關(guān)規(guī)范,其最低配筋率為0.15%。而長高較低的窄墻也屬于單向板,主要以水平受力為主要受力方向,通常這類墻體只具有少量的豎筋,因此在進行構(gòu)造配筋時為了保險起見也可根據(jù)雙向板進行考慮;在作為雙向板受力時,各個構(gòu)造的配筋都應(yīng)結(jié)合人防規(guī)范的要求。在內(nèi)墻具有扶壁柱及相關(guān)構(gòu)造連成一體時,可從柱邊進行墻長的測量,將柱可視為內(nèi)墻的支座。若外墻較厚,其剛度遠大于扶壁柱或框架柱等,對其不可作為外墻支座,應(yīng)將與改墻垂直的墻體作為支座。在多數(shù)情況下,都使用構(gòu)造配筋對人防墻配筋進行控制,進而對其進行單向板或雙向板、受彎部件或受壓部件、混凝土規(guī)范或人防規(guī)范等的區(qū)分,這對正確的將墻體配筋進行施工有著重要意義。
 
 

結(jié)束語

綜上所述,在人防地下室墻體結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,應(yīng)重視相關(guān)的技術(shù)要點,對其荷載組合進行準確測算,分析最低配筋率并結(jié)合以往施工經(jīng)驗科學(xué)的進行人防地下室墻體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在臨空墻的核彈爆炸等量靜荷載的數(shù)值對臨空墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計有重要意義,應(yīng)仔細的對其抗力程度及房間兩側(cè)功能等進行分析。對于長高比大于3.0的人防墻應(yīng)結(jié)合混凝土相關(guān)規(guī)范對其外側(cè)水平鋼筋進行確定。

 

 

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