我国坚持和平共处的外交政策,国际上的战争根源仍然存在,在和平时期,我们需要修建防空地下室,考虑到平战转化的结构要求,不断提升我国的人防工程建设,确保人防地下室能够发挥出其最大效益。
1 人防工程概述。
人防工程是较为特殊的地下建筑,对防护有较高的要求。根据其受到空袭威胁程度分为甲和乙两种类型。甲类人防地下室设计时必须确保核武器、常规武器和生物武器能够符合作战的防护需要,人防地下室结构能够经受住武器爆炸动荷载。乙类人防地下室在设计的时候需要符合常规武器和生物武器的作战需要,人防地下室结构必须能够承受常规武器引起的爆炸动荷载的作用。按照作战的用途进行分类,分为战时指挥所、专业队员掩蔽部、医疗救护站、二等人员掩蔽所、战时柴油电站、人防物资库等。战时指挥所、专业队员掩蔽部、医疗救护站需要进行特殊的设计,有专门人员负责。也可以按照抗力级别进行划分。核 4、核4B、核5、核6、核6B级是防核武器抗力级别。防常规武器抗力级别为常5级、常 6 级。
2 人防荷载地下室结构设计。
2.1人防地下室结构设计内容。
围护结构设计、人防口部设计、平战转换设计是人防地下室结构设计的主要内容.人防地下室顶板、底板、外墙、临空墙、人防隔墙都属于人防地下室围护结构.
人防口部包括主要出入口、次要出入口、备用出入口和其他竖井。主要出入口在空袭前、后都能进行使用,次要出入口仅能在空袭前使用,备用出入口在平时是不会被使用的,只有当出现紧急情况下才进行使用。人防口部设计包括三部分,分别是设计出入口通道内临空墙和门框墙、设计防护密闭门与消波系统以及设计孔口其它构件.可以按照一般墙体的模型对临空墙、相邻单元之间的隔墙进行计算,并充分考虑到人防设计的特点.设计门框墙时,一般按照悬梁臂进行计算,但我们需要知道的是,平时的出入口通道较战时相比较宽,这样会造成门框墙的悬臂长度过大,在确保正常使用功能的前提下,应当在门洞边增加柱、梁,从而改变门框墙的受力结构,得到理想的设计。风井设计计算时,不考虑空气冲击波,只需要对土中压缩波的压力进行计算即可。在开敞式通道的设计时,只需要考虑静土侧压力,不必要将核爆动荷载考虑进来.设计防倒塌棚架时需要考虑横向力和竖向力。竖向力属于静载,横向力属于动载。横向力和竖向力一般不会同时发挥作用,因为这两种力的发生是存在间隔的。为了方便相关人员的工作,国家在进行防护密闭门设计时,会进行一系列的处理,防护密闭门的尺寸是根据压力和门钉的尺寸确定的。在进行消波系统设计时,应当选择符合规范的尺寸,并根据公式确定合理的尺寸。扩散室是依据防空地下室的抗力等级、通风量、设备容许压力和扩散室的位置进行确定的。对于功能特殊的扩散室,需要进行严格的计算。扩散室前墙属于临空墙,所以荷载的确定依据的是墙面本身受的荷载以及活门传来的荷载。
深入贯彻"平战结合"建设方针在对人防地下室平战兼顾设计的过程中有所体现。人防工程是关乎人们生命财产安全的重要工程,是在战争来临时或者受到敌方的侵袭时确保人民生命安全的一项特殊建筑,所以,它所能承受的荷载较一般结构相比要大很多。人防地下室对密闭性有很严格的要求,因此在设计的过程中应尽量减少结构的跨度,将各种孔口的直径缩小。但是这样的原则在实际操作过程中困难重重,因此,我们不能盲目的相信理论知识,而是应当结合实际对建筑进行合理设计。平战转换设计过程中需要遵循一定的原则。首先与工程平战用途类似,转换工作不能过多。其次地下室应当具备兼容性和通用性。再次,转换过程中不能耗费大量的资源,并且应当快速准确。
2.2人防荷载确定。
常规武器和核武器爆炸动荷载的计算方式不同.当建筑的层数超过2层时,底层外墙是钢筋混凝土砌成的,任何一面外墙的开孔面积都不能超过此面墙面积的一半.如果建筑为 1 层,屋顶采用钢筋混凝土,此时需要考虑到上部建筑对常规武器地面爆炸空气冲击波超压作用,需要用最大的空气冲击波乘以0.8得到结果.
常规武器在地面发生爆炸时,需要对动荷载进行相关的动力分析,通过等效静荷载法的使用不仅确保设计的准确性,而且大大简化了设计的流程。由于动荷载在常规武器爆炸时会出现不均匀的情况,只有在均布荷载时,才能使用等效静荷载法,需要对动荷载进行均匀处理。
对于全埋式防空地下室而言,需要考虑到空气冲击波的速度,将土中压缩波看作为一维波,由于防空地下室尺寸比压缩波波长小,在受力分析的时候可以假设结构受到均匀力的作用.
当室外地面比防空地下室顶板要低时,高出地面会受到空气冲击波作用,由于作用时间存在差距,迎爆面的荷载要比背面大,在这种情况下可以只考虑单向作用,设计时需要将高出地面的墙面设计为迎爆面.对于出口通道内临空墙、门框墙受到空气冲击时的最大压力值。
2.3荷载组合。
人防地下室结构上的负载主要包括爆炸荷载、上部建筑自重、土压力、水压力和防空地下室自重。在进行结构设计的过程中,需要结合工程结构的特点选择合适的荷载组合,保证工程的质量。在进行荷载组合时,应当确定好上部建筑物自重标准值,并对上部结构进行详细说明。进行荷载组合时有三种情况,分别是全部考虑、考虑一半以及不考虑。在设计的过程中需要进行仔细分析。其次是确定组合中是否应当考虑防倒塌荷载值。
2.4结构动力计算。
防空地下室在设计的时候与普通地下室相比,需要考虑到作战时武器爆炸动荷载的问题。爆炸动荷载是偶然性荷载,作用时间很短暂,并且会随着时间的推移而不断减少。在动荷载作用下,结构构件振型和其静荷载的挠曲线相似,动荷载作用下的破坏规律同静荷载下的破坏规律相似,因此,可以对爆炸动荷载进行动力分析时,转化为对应的等效静荷载。等效静荷载被确定之后,进行结构内力的分析,并将结构体系进行拆分,按照独自的体系进行分析即可。
单个的构件一般可以使用等效静荷载法,防空地下室由顶、底板、墙、梁和柱等构件组成,顶、底板和外墙受到外加动荷载的影响,并且峰值不同。动荷载发生作用的时间不同,变化规律也存在差异,这加大了对构件综合分析的难度。为了解决这一难题,出现了近似方法。对每个构件进行单独分析,根据分析结果确定支座的选取。由于顶板和外墙之间的刚度相近,所以可以近似为固端和铰支的支座。底板和外墙的刚度差距较大,外墙在计算的时候底板可以看做为固定端。
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