1出入口
人防地下室洞口包括入口、通風口和其他開口(排煙、給排水、電氣開口等。).其中,出入口設計是人防工程口防護和結構設計中的重要內容。
1.1防倒塌腳手架梁的箍筋間距問題1)常見問題。防倒塌腳手架梁的箍筋間距應考慮150mm或更大;2)原理分析。從防護的角度來說,防倒塌腳手架的屋頂承受兩種荷載,壹種是房屋倒塌引起的豎向等效靜荷載,另壹種是空氣沖擊波引起的水平等效靜荷載。出於對這兩部分荷載的考慮,防倒塌腳手架梁的構造要求應與地下室其他部分相同。根據第4條。11.GB 50038—2005《人民防空地下室設計規範》10,加密區箍筋間距不宜大於h0/4(h0為梁截面有效高度)且不宜大於主筋直徑的5倍[3]。與此同時,根據1999年12月15日的文件北京石神專家委員會1 [2015],防倒塌腳手架也要求按相應的抗震措施進行設計[4],也列於表6。3.《建築抗震設計規範》GB 50011—2010中的第3條。3)設計建議。對於出入口處的防倒塌棚架,應盡量采用不小於400 mm的梁高,鋼筋直徑不小於20 mm為了配合這些調整,防倒塌腳手架的柱距可適當加大。
1.2樓梯主出入口周邊墻體荷載值及構造要求1)常見問題。樓梯主出入口周圍墻體不考慮人防等效靜荷載及相關構造要求;2)原理分析。隨著城市地下空間需求的不斷增加,人防地下室在地下空間的位置也是多樣的,地下空間使用方式的多樣性導致樓梯周圍墻體的多樣性,有時會出現非人防地下室和人防地下室使用樓梯的情況。對於與土體相鄰的墻體,很難用簡單的方法計算確定內壓(空氣沖擊波)和外壓(土體中的壓縮波)的作用時間和大小。出於安全考慮,規範規定可以忽略內壓,計算土中壓縮波產生的爆炸動荷載[3]。對於與普通地下室相鄰的墻體,只考慮空氣沖擊波進入主出入口的影響;對於普通地下室有洞口,普通地下室和人防地下室采用樓梯的情況,雖然空氣沖擊波會通過洞口傳播,但由於沒有相關的試驗依據,在實際設計過程中不會降低空氣沖擊波荷載。3)設計建議。樓梯主要進出建築周圍的墻體。當與土壤直接接觸時,墻體全高按土壤中的外墻考慮為人防等效靜荷載。與普通地下室相鄰時,無論墻體有無洞口,均按空墻確定等效靜荷載;相應的樓梯式主要出入口周圍的墻體應符合人民防空的相關構造要求。
1.3鋼結構防護密封門荷載推導問題1)常見問題。鋼結構防護密封門按混凝土防護密封門相關規定考慮作用在門框壁上的等效靜荷載;2)原理分析。防空地下室常用的鋼筋混凝土防護密封門在爆炸動荷載作用下進入塑性狀態並達到極限抗力時,其破壞沿“塑性鉸線”發展,故其計算簡圖可為四邊簡支矩形板。而鋼人防門的內部結構是由主要受力方向傳力的梁板體系決定的。因此,其大部分荷載傳遞給主應力方向對應的門框墻,而次應力方向對應的門框墻只承受局部梁板傳遞的等效靜荷載。
1.4門框墻的設計存在平戰工況不協調的問題。門框墻的配筋和結構只按戰時工況考慮。2)原理分析。常規的門框墻設計是將壹個完整的門框分成上、下、左、右四道擋墻。根據不同的人防等效靜荷載,計算各擋土墻的配筋。但由於其定位為人防門的門框墻,而這些墻往往只有人防地下室才有,所以設計師往往忽略了其作為普通地下室的受力要求。比如經常忘記,從抗震角度看左右擋墻都要設置邊緣構件,上擋墻在功能上是連梁,下擋墻也是地下室的地梁。3)設計建議。鑒於作為人防構件的門框墻的受力和結構與抗震構件的受力和結構不協調,建議在設計左右擋土墻時,根據門框墻和邊緣構件的範圍、配筋方式、水平配筋和豎向配筋進行圍護設計。上部擋土墻與連梁、下部擋土墻與地梁采用相同的原理。
2擴散室
通風口是人防地下室的重要組成部分,其防護通常采用阻隔與擴散相結合的方式,即采用帶有防爆閥和擴散室的消波系統來減弱沖擊波的壓力。擴散室設計的合理性和安全性對帶通風口的防空結構設計起著決定性的作用。
2.擴散室各部分的受力情況和載荷值不合理是1)常見問題。在人防地下室結構設計中,經常出現以下情況:除擴散室與豎井之間的墻體外,其他墻體僅設計為封閉墻;擴散室各部件的等效靜載荷沒有考慮或取值不當。2)原理分析。如圖3所示,擴散室是壹個利用內部空間來削弱入射沖擊波能量的房間。當沖擊波從小截面的入口進入大截面、壹定容積的擴散室時,高壓氣體迅速擴散膨脹,使其密度和壓力下降,從而保證殘余壓力小於後續設備的允許壓力。
豎井與擴散室之間的壁是擴散室的前壁,其外側(豎井側)承受來自豎井的空壁載荷,其內側(擴散室側)承受通過掛板閥進入擴散室的沖擊波的殘余壓力載荷。與土壤接觸的擴散室頂板、底板和外壁在內側承受殘余壓力,在外側承受土壤中壓縮波引起的人防等效靜荷載。由於殘余壓力的作用,土中的結構通常只有裂縫,不會向內坍塌,所以這些構件只承受土中壓縮波引起的相當於人防的靜荷載。
2.2吊板閥選擇不當1)常見問題。不考慮擴散室余壓的適用條件(針對不同的門和不同的擴散室尺寸),只要按照第2節設計方案中的等效靜載荷選擇擴散室即可。以上1。建築在甲級、六級人防地下室選擇HK系列人防門是常見的。2)原理分析。掛板閥的壹個很重要的參數是閥門關閉時間。關閉時間是指作用在閥門上的超壓(δ PT)等於閥門設計阻力(δ PS)時的關閉時間。當作用在閥門上的預定超壓大於閥門的設計阻力時,閥門將被破壞;如果前者過小,閥門關閉時間會增加,波衰減率會降低。人防地下室工程常用的吊板閥門有HK系列和BMH系列,HK系列的設計抗力等級只有5級。BMH系列設計阻力等級有相應的5級和6級。HK系列用於甲、六級人防地下室時,會出現門上預定超壓小於閥門設計阻力的情況。此時閥門的關閉時間會更長,波的衰減率會降低,導致擴散室內的殘余壓力增加。如果擴散室仍按照第2節中給出的數值設計。1,會有安全問題,連接到擴散室的設備可能會因超過允許的剩余壓力而損壞。3)設計建議。鑒於這種情況對防空地下室可能造成的影響,建議在設計過程中及時與建築溝通,要求其在6級防空地下室采用適用於6級的BMH系列吊板閥(當風量小於14 500 mm2時);鑒於有些地方只能使用HK系列吊板活板門,有必要根據GB50038—2005第F.0.3 [3]條調整擴散室的尺寸,以使剩余壓力在允許範圍內。
2.3擴散室前墻防護厚度不足的問題1)常見問題。如圖4所示,擴散室前壁截面圖中B的厚度為200mm 2)原理分析。根據第4條。11.GB 50038—2005第3條規定,鋼筋混凝土防空地下室墻體最小厚度為250 mm擴散室前墻是豎井與擴散室之間的墻體,承受豎井傳來的空墻荷載。因此,墻體最薄處(圖中標註B處)應滿足本條要求。
3)設計建議。擴散室前壁部分的厚度B大於或等於250毫米
人防地下室的結構設計與普通地下室有很大的不同,不僅因為其所承受的人防荷載是突然加速卸載的瞬時動荷載,還因為結構設計與建築、通風、防護的要求密切相關。探索結構條文背後的防護原理,對於設計經濟、合理、安全的人防工程尤為重要。
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