论述人民防空设计荷载取值的分析
摘要:通过对人防荷载取值的分析、人防构件战时计算结果与平时计算结果的比较,结合工程实例,分析了人防设计荷载的控制因素,得出人防设计荷载的控制组合在不同情况下各有侧重的结论。
关键词:人防荷载战时配筋平时配筋
1 人防荷载的取值以及人防荷载与平时荷载的比较
核武器爆炸动荷载作用下,人防荷载(等效静荷载标准值)的取值与核等级、覆土、板跨、是否考虑上部建筑的影响等因素有关。
覆土在0.5m(包括0.5m)之间时,板跨在3m～9m之间时,核6级的顶板荷载不考虑上部建筑的影响取值为60kN/m2,考虑上部建筑的影响取值为55kN/m2,核5级的顶板荷载不考虑上部建筑的影响取值为120kN/m2,考虑上部建筑的影响取值为100kN/m2 。
覆土在0.5m～1.0m(包括1.0m)之间时,根据顶板区格最大短边的净跨取值。顶板区格最大短边的净跨越大,取值相对来说越小,顶板区格最大短边的净跨越小,取值相对来说越大。在这个覆土范围内,不考虑上部建筑影响时,6级取值在65 kN/m2～70kN/m2之间,5级取值在130kN/m2～140kN/m2之间,考虑上部建筑的影响时,6级取值在60kN/m2～65kN/m2之间,5级
取值在110kN/m2～120kN/m2之间,不考虑上部建筑的影响时的取值比考虑上部建筑影响取值大。
覆土在 1.0m～1.5m(包括 1.5m)之间时,荷载值比覆土在 1.0m～1.5m(包括1.5m)之间时有所提高。这个覆土范围内人防荷载的取值仍然是根据顶板区格最大短边的净跨取值。不考
虑上部建筑影响时,6级取值在70kN/m2～75kN/m2之间,5级取值在130kN/m2～145kN/m2之间,考虑上部建筑的影响时,6级取值在60kN/m2～70kN/m2之间,5级取值在115kN/m2～135kN/m2 之间。
当覆土超过1.5m时,相关规范没有提到这种情况下的取值。现在很多大型社区由于各种需要,特别是由于市政管道和社区设备(水管,电缆等)埋深的要求,很多-1层人防地下室的覆土超过了1.5m,规范更新的时候应该把这种情况也考虑进去。
根据上面的取值来看,覆土越厚,人防顶板取值越大,板跨越小,人防顶板取值越大。考虑人防时,荷载的组合分为平时组合和战时组合。平时荷载组合即按照荷载规范进行组合。战时荷载组合一般考虑1.2恒载(包括板自重)+人防荷载。当
然,人防荷载作用的时候钢筋和混凝土的强度都提高了,所以要考虑材料强度提高系数,不同等级的混凝土材料强度提高系数是一样的,均为 1.5,不同级别的钢筋材料强度提高系数不一样,Ⅰ级钢是1.5,Ⅱ级钢是1.35, Ⅲ级钢是1.2 。
对于多层的甲类防空地下室,当相邻楼层分别划分为上、下两个抗力级别相同或者抗力级别不同且下层抗力级别大于上层的防护单元时,则上、下两个防护单元之间楼板的等效静荷载标准值应按防护单元隔墙上的等效静荷载标准值确定,但只计入作用在楼板上表面的等效静荷载标准值。
人防地下室底板的人防荷载取值与覆土、板跨、核武器级别、地下水位、是否考虑上部建筑的影响、基础形式等有关。无桩基的底板的人防荷载受覆土、板跨、核武器级别的影响的方式与顶板相似。底板位于地下水位之上时的取值比位于地下水位之下时的取值小。有桩基钢筋混凝土底板的人防取值,位于饱和土中的6级人防荷载取值为25kN/m2,5级人防荷载取值为50kN/m2。人防底板的荷载组合也分平时和战时。平时荷载组合即按照荷载规范组合,战时荷载组合为 1.2恒载(包括板自重、水浮力)+人防荷载。计算平时配筋时要考虑裂缝,计算人防配筋时不需要考虑裂缝。当人防地下室水位很深的时候,战时等效荷载比平时荷载
小,这种情况下底板的配筋由平时荷载和裂缝控制。
计算人防地下室柱子配筋的时候也应该考虑人防荷载,柱子的配筋同样分两种情况进行计算,配筋取大值。柱子的平时荷载是上方建筑物的自重、附加恒荷载(覆土、装修层等) 、所有活荷载的组合,柱子的战时荷载是人防荷载、上方建筑物的自重、附加恒荷载(覆土、装修层等) 的组合。由于一般人防地下室都在建筑物的最下面,当建筑物为高层或者活荷载很大的时候,柱子的配筋一般由平时荷载控制。单建式的人防地下室柱子的配筋是由战时控制。
2工程实例分析
人防梁、板的战时配筋计算与平时配筋计算是有区别的。考虑人防荷载时,板是按照塑性理论计算,配筋率为0.25% ,配筋双层双向,不考虑裂缝。以东莞凯东新城3期人防地下室为例,柱网8.4m×8.4m,布置井字梁,板厚200mm,主梁600×1000,次梁350×800,按照6级人防考虑,人防荷载取70 kN/m2,覆土等附加恒荷载24kN/m2,活荷载20kN/m2(消防通道)。PKPM软件计算出来的板的支座和跨中配筋率均为0.25%,即构造配筋,主梁的支座配筋率为 1.48%,跨中配筋率为0.93%,次梁的支座配筋率为1.43%,跨中配筋率为0.64%。不考虑人防荷载时,板的
支座配筋率为0.236 %,跨中配筋率为0.248 %。主梁的支座配筋率为1.13%,跨中配筋率为0.93%,次梁的支座配筋率为1.25%,跨中配筋率为0.64%(见图1,图2)。此人防地下室的其余部分活荷载为4kN/m2 ,计算出来的结果是战时梁、板的钢筋面积都比平时大。一般情况下,跨度不大于8.4m的梁,覆土在0.5m以内,活荷载不大于 4.0kN/m2,布置井字梁,考虑人防荷载计算出来的板的配筋比不考虑人防荷载计算出来的配筋大。不过这种情况下人防的计算结果一般是构造配筋。当覆土很厚,或者活荷载很大的时候,考虑人防荷载计算出来的板的配筋可能比不考
虑人防荷载计算出来的配筋小,要进行比较。但若考虑5级人防,战时和平时板的配筋计算和 6 级情况不一样。计算人防板配筋的时候要分战时和平时进行计算,结果取大值。对于梁,覆土
和活荷载小的时候,这种情况下战时荷载计算出来的结果比平时荷载的计算结果大。当覆土很大或者活荷载很大,特别是活荷载超过20 kN/m2 时,梁的支座配筋和跨中配筋平时荷载作用下控制还是战时荷载作用下控制须进行比较。
3 结语
通上本文结合工程实例,对人防设计荷载的控制因素做了详细分析,计算人防地下室构件配筋的时候要将平时荷载和战时荷载分开计算,取最不利荷载作为配筋结果。活荷载小10kN/m2时,梁板的配筋由战时控制。当活荷载大于20kN/m2时,梁板的配筋要根据荷载分开进行比较。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
