网站地图 原创论文网,覆盖经济,法律,医学,建筑,艺术等800余专业,提供60万篇论文资料免费参考
主要服务:论文发表、论文修改服务,覆盖专业有:经济、法律、体育、建筑、土木、管理、英语、艺术、计算机、生物、通讯、社会、文学、农业、企业

防空地下室主要结构设计探析

来源:原创论文网 添加时间:2020-06-18

  摘    要: 近年来随着社会的不断发展,以及我国城市化建设任务的逐渐完善,我国建筑领域迎来了新的发展趋势,而随着人口的不断扩张,以及土地资源的逐渐紧缺,高层建筑逐渐成为建筑行业中的主要建筑模式,结合高层建筑修建防空地下室的数量与规模逐年递增,合理建设防空地下室能抵抗战时敌人杀伤武器破坏、保护人民生命财产安全以及保存战争潜力。基于此,本文主要对防空地下室结构设计工作的重点进行分析。

  关键词: 防空地下室; 结构防护; 结构设计;

  0、前言

  防空地下室是一类比较特殊、具有预定防护功能的工程构筑物,与普通民用地下室相比,在结构设计中既要满足民用建筑在正常使用时的静荷载,又充分考虑武器的冲击、爆炸等效应的作用。在防空地下室设计工作中,有效落实结构防护设计工作是提高整体工作质量的关键保障,针对性地进行结构设计调整与优化,是提高工程经济效益的根本。

  1 、柱网结构设计

  在设计初期,设计人员对防空地下室的设计方案进行优化与选择,不仅能有效地减少项目施工工序,还能缩短工期,并降低成本。优化与选择结构方案前,勘察人员需要对施工区域进行相应的实地勘察,根据当地发展实况来优化与修改结构方案,能防止资源浪费的现象。设计人防区柱网结构时,我们先要考虑地下室实用性,同时结合建筑工程的整体结构,对各类技术进行科学的分析,还要明确了解每个结构的性能与作用。将这些结构进行科学的整合与设计,从而形成整个柱网结构。
 

防空地下室主要结构设计探析
 

  2、 顶板结构设计

  作用在防空地下室顶板上的静荷载包括顶板以上覆土重、顶板自重以及战时不拆迁的固定设备、顶板自重及其他静荷,其计算方法与一般地下室结构相同。防空地下室顶板结构设计既要考虑平时状态的荷载作用,又要考虑战时常规武器、核武器爆炸等效静荷载与静荷同时作用,并取最不利的效应组合作为设计依据。

  防空地下室顶板在战时荷载作用下,宜按塑性体系设计。由于防空地下室结构设计一般只考虑杀伤武器的一次作用,并分别计算,不考虑常规武器与核武器的同时作用或重复作用。战时主要是承受炮航的冲击爆炸荷载或核爆炸荷载,这种动载具有瞬息和短暂作用的性质,并随时间而衰减,大多数情况下,超过弹性范围不大的塑性变形并不妨碍受到冲击和爆炸作用后的使用,结构常常允许出现裂缝和一定的残余变形。此时,结构虽然不能完全恢复到初始的平衡位置而出现残余变形,但并未达到破坏且具有一定的承载能力。因此,在防护动力计算中,考虑构件在塑性阶段内的工作具有很大的经济意义。

  防空地下室顶板结构形式较多,有梁板结构、板柱结构、双向密肋楼板结构。常见的梁板结构有十字梁、井字梁、大板加腋等结构形式;近年来,空心板无梁板盖、预应力无梁楼盖逐渐运用在防空地下室上,在设计前期,应根据地下室层高、顶板覆土厚度等特点,进行结构方案试算及比较,选取合理、最优的顶板结构方案,能有效节约工程建设成本及提高工程建设经济效益。

  3 、门框墙设计

  3.1 、门框墙受力分析

  作用在门框墙上的荷载由两部分组成,一部分是门扇传递给门框的力,它数值上等于防护门所受的支座动反力;另一部分是门框墙直接承受的冲击波荷载,与防护门门扇所受的冲击波压力是相同的。

  门框墙是受弯工作的开孔平板,门洞尺寸相对较大,因此往往将它分成侧墙、上挡墙、门槛等几部分独立计算。通常,门洞两边的侧墙宽度与其高度相比较窄,因此侧墙的计算图形可取为一端固定的悬臂构件。平板门的上挡墙一般分两种情况,上挡墙高度和宽度比小于1/2时,可按上端嵌固的悬臂构件计算;当大于1/2时,平板门的上挡墙可在紧挨门洞的上方设置一个横向的加强梁,梁上部的上挡墙将其看作四边支承的板进行计算,按临空墙的等效静荷载标准值计算;遇到墙面较宽的侧墙不能视作悬臂构件时,也可采用增加工程内侧柱的方式,将侧墙转化为四边支承的板计算,加强梁、内侧柱除了门扇传来的动载、冲击波荷载的直接作用,还应考虑上挡墙或侧墙传来的作用力。

  3.2 、钢筋混凝土门框墙构造要求

  (1)防护密闭门门框墙厚度不应小于300 mm,密闭门门框墙不应小于250 mm,门槛高度不宜大于200 mm;

  (2)防护密闭门门框墙的受力钢筋直径不应小于12 mm,门距不宜大于250 mm,配筋率不宜小于0.25%;

  (3)门框墙墙厚<400 mm时,门洞四角的内外侧均应设置2根16的斜向钢筋;当墙厚≥400 mm时,门洞四角的内外侧及中心均应设置3根16的斜向钢筋,钢筋长度不应小于1 000 m;

  (4)防护密闭门、密闭门的门框墙与门扇应紧密结合;

  (5)防护密闭门、密闭门的钢制门与门框墙之间应有足够的连接强度,相互连成整体;

  (6)考虑到预埋在门框墙上的门框钢板厚度,门框墙洞口边竖筋保护层厚度宜取50 mm;

  (7)考虑到爆炸冲击波对门框墙产生的正压和负压作用,防护密闭门门框墙的水平受力钢筋内外两侧均需满足锚固长度,如图1所示。

  4 、连通口设计

  为保证战时维护管理以及疏散人员方便,两相邻防护单元之间应至少设置一个连通口。常规的设置方法是在防护单元隔墙上开设连通口,在其两侧各设置一道连通口专用双向受力防护密闭门;若相邻防护单元的防护等级不同,高抗力的防护密闭门应设置在低抗力防护单元一侧,低抗力的防护密闭应设置在高抗力的防护单元一侧。同时,为保证两道防护密闭门均能同时关闭,墙两侧设有防护密闭门的门框墙厚度不宜小于500 mm。

  图1 防护密闭门门框墙大样
图1 防护密闭门门框墙大样

  连通口防护密闭门与相应抗力等级的出入口防护密闭门设计压力相比要小许多,这是因为考虑到当常规武器命中某防护单元后,虽然防护单元被破坏,但可以将其考虑成为一个大的扩散室,因此当核爆冲击波来临时,作用在连通口上的冲击波压力是经过扩散室削弱后的压力。

  例如,相邻的核5级与核6级防护单元之间的连通口设计,核5级防护单元一侧设计压力值为0.05 Mpa,核6级防护单元一侧设计压力值为0.10 Mpa,由于核6级防护密闭门的设计压力值为0.15 Mpa,既大于0.05 Mpa,又大于0.10 Mpa,因此,连通口两侧均可设置为核6级的防护密闭门,没有必要在核6级防护单元一侧设置1个核5级的防护密闭门,如图2所示,连通口设计压力取值见表1。

  图2 核5级与核6级防护单元连通口
图2 核5级与核6级防护单元连通口

  5 、口部通道结构设计

  防空地下室的室外通道结构大多与岩体或土体接触,在爆炸动载作用下,室外出入口通道结构外部受土中压缩波与土(水)压共同作用,内部受从口部外直接进入的冲击波作用。通道口部结构计算,一般分为有顶盖段通道结构及无顶盖段敞开通道结构。

  (1)对有顶盖段通道结构,在爆炸动载作用下,两种压力分别作用在的内外两侧,并且方向相反,但两种荷载一般不是同时作用在结构上,因此不能简单看作相互抵消。由于所受内侧的空气冲击波压力使通道向外侧变形,而外侧有土体或岩体产生弹抗力,土中通道结构通常只出现裂缝,不会向通道内侧倒塌而使道堵塞。因此,对有顶盖段的通道,可按承受土中压缩波与土(水)压组合计算,等效静载与主体结构计算相同中。

  (2)对无顶盖段敞开通道结构,相关试验表明,仅按外部土(水)压和地面堆积物超载设计的结构在爆炸动载作用下,并没有出现破坏堵塞的情况。因此,敞开段通道底板、挡土墙均可按民用建筑的荷载作用设计,不需考虑战时爆炸荷载作用。口部通道等效荷载设计简图如图3所示。

  6、 拉结钢筋设计

  与普通地下室相比,防空地下室承受战时作用的荷载,顶板、人防墙、门框墙、底板等构件截面尺寸较大,均配置双层双向的钢筋网。按规范要求,两层钢筋网之间应设置梅花形排列的拉结钢筋,拉结钢筋长度应能拉住最外层受力钢筋,直径不应小于6 mm,门距不应大于500 mm。

  图3 口部通道等效荷载设计
图3 口部通道等效荷载设计

  拉结钢筋的间距还需根据结构构件的钢筋间距布置,构件设计中常用的钢筋网间距为150 mm、200 mm、250 mm,对应的拉结钢筋最大间距可设置为450 mm、400 mm、500 mm。因此,在钢筋截面面积相同的情况下,选择合理的钢筋间距,可以有效节省拉结钢筋数量。

  7、 配筋率

  防空地下室主要承受爆炸动载作用,对结构构件的最小配筋率有特定要求,较普通下室的构件设计要大,防空下室构件最小配率主要与混凝土强度等级有关。对于C25~C35受弯构件,钢筋最小配筋率为0.25%;对于C40~C55受弯构件,钢筋最小配筋率为0.30%;对于C60~C80受弯构件,钢筋最小配筋率为0.35%。混凝土强度等级越高,构件最小配筋率越大,合理选用混凝土强度等级,能有效控制工程钢筋含量。

  防空地下室抗力等级一般为核6级、核5级,抗力较低,结构构件主要以受弯为主,混凝土强度等级过高作用不大,反而增加构造配筋率,对于人防顶板、底板及人防墙混凝土宜采用C30~C35,钢筋配率按制在0.25%。在高层建筑下设计的防空地下室,常结合高层建筑的剪力墙作为人防墙,主体剪力墙以受压作用为主,混凝土强度等级一般采用C40以上,该部分人防墙钢筋配筋率需要按0.3%设计,高层建筑外人防墙可根据实际情况,混凝土强度等级可采用C30~C35,由于两部分人防墙的混凝土强度等级、最小配筋率不同,在设计过程中,需要区分清楚,避免施工过程中出错。

  8、 结束语

  综上所述,结合民用建筑修改的防空地下室在我国建筑发展中的地位愈发凸显,为了确保防空地下室的建设质量,人防结构设计人员应对工程有充分的了解,严重控制设计环节的各个关键点,为人防结构工程的质量提供有效的保证。

  参考文献

  [1] 汪蕾.高层建筑的人防工程结构设计方法[J].建材与装饰,2019(26):106-107.
  [2] 张志胜.探析人防工程结构设计的关键点[J].建材与装饰,2017(40):73-74.
  [3] 刘伟.人防工程结构设计中应重视的几个问题[J].辽宁工学院学报,2002(5):46-47,68.
  [4] 国家建筑标准设计图集.防空地下室结构设计(FG01~05)[S].北京:中国计划出版社,2007.
  [5] 中华人民共和国国家标准.人民防空地下室设计规范:GB 50038—2005[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.

重要提示:转载本站信息须注明来源:原创论文网,具体权责及声明请参阅网站声明。
阅读提示:请自行判断信息的真实性及观点的正误,本站概不负责。