摘要:近年來,我國的人防事業(yè)發(fā)展十分迅猛,加強(qiáng)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究是十分必要的。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗(yàn),對地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,具有重要的參考意義。
【關(guān)鍵詞】地下人防;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);特點(diǎn)
中圖分類號:S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
人民防空,即人防,是為了保障戰(zhàn)爭時(shí)物資與人員的掩蔽、指揮、救護(hù)等一系列需要,來修剪地下防護(hù)的建筑。防空的地下室是與地面的建筑相結(jié)合,建造成在戰(zhàn)爭時(shí)用于人民防空所用的,具有一定的防護(hù)能力。它是地下人防的重要部分,也是人防工程實(shí)施的一個(gè)重要基礎(chǔ)。
1 地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
1、利用等效靜載方法,來簡化人防荷載的作用,可以拆成單個(gè)構(gòu)建來進(jìn)行計(jì)算。
2、將平戰(zhàn)結(jié)合,應(yīng)用有效控制的條件,在一般五級或者六級人防的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之中,基本上頂板由戰(zhàn)爭時(shí)來控制,而底板與側(cè)墻就需要由人防結(jié)構(gòu)的形式根據(jù)實(shí)際的情況來確定。一旦平常使用的要求和戰(zhàn)時(shí)的防護(hù)要求不相同,需要應(yīng)用平戰(zhàn)功能的轉(zhuǎn)換措施。
3、運(yùn)用強(qiáng)度驗(yàn)算的方法,因?yàn)槿朔涝诤奢d的作用之下,結(jié)構(gòu)的構(gòu)建變形極限已經(jīng)用允許的延性來進(jìn)行控制,所以在人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中,不需要再對結(jié)構(gòu)的構(gòu)建變形以及裂縫進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)算。
4、觀察各個(gè)部件抗力的協(xié)調(diào)性,避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不同,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部的先行破壞,是整個(gè)人防建筑作用喪失。
5、對于人防工程和墻與柱承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),應(yīng)該盡量做到和地面建筑承重的結(jié)構(gòu)互相對應(yīng),使得地面建筑荷載能夠通過人防工程承重的結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)移到地基上面。
6、注重構(gòu)造的要求,許多人防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求是和一般建筑的設(shè)計(jì)有所不同,其在要求上會更為嚴(yán)格,應(yīng)該對于結(jié)構(gòu)延性有充分的保證,強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁。
2 地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
1、建筑的使用功能——平戰(zhàn)結(jié)合
平戰(zhàn)結(jié)合作為地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的一個(gè)特點(diǎn),所以在人防工程荷載的設(shè)計(jì)上,應(yīng)在平常使用的時(shí)候,用靜荷載作為主要荷載,戰(zhàn)爭時(shí)爆炸沖擊波的動荷載作為工程主要的荷載。所以,在人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中,除要滿足正常生活使用的要求之外,還需要滿足戰(zhàn)爭時(shí)承受爆炸荷載的組合要求。
2、鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)組成可以按照彈性的工作階段來設(shè)計(jì)
因?yàn)闃?gòu)件處在塑性階段工作的時(shí)候比彈性階段工作之中吸收的能量較多,所以能夠?qū)⒉牧系臐摿Τ浞职l(fā)揮出來。因?yàn)槿朔拦こ痰脑O(shè)計(jì)是有效將動荷載來等效成靜荷載分析,和這個(gè)相互適應(yīng)的是在人防工程中結(jié)構(gòu)的材料所承載能力按照靜載的實(shí)驗(yàn)來取得,材料的強(qiáng)度應(yīng)用在人防工程的設(shè)計(jì)時(shí),需要將材料處于動載之下強(qiáng)度提高的一系列因素考慮好。所以,在人防工程的設(shè)計(jì)之中材料的強(qiáng)度需要用動荷載的強(qiáng)度增強(qiáng)的系數(shù)調(diào)整之后,才可以用在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之上。這也是人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中重要的一個(gè)特點(diǎn)。
3 等效靜荷載設(shè)計(jì)的概念
對于人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中,其核心的問題是人防工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算方法與構(gòu)件界面設(shè)計(jì)的方法。從人防工程的設(shè)計(jì)程序上來看,簡單可分為三層,即結(jié)構(gòu)的方案、內(nèi)力的分析、截面的設(shè)計(jì)。這三點(diǎn)之中內(nèi)力的分析在人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中與普通建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有著很大區(qū)別,然而截面的設(shè)計(jì)一般與普通建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法普遍一樣。在進(jìn)行人防工程結(jié)構(gòu)的分析時(shí),最先考慮的應(yīng)該是依照建設(shè)單位設(shè)計(jì)委托書之中確定工程抗力的等級,來有效證明工程所需防護(hù)的要求。一旦確定防護(hù)的等級,就可以依照相關(guān)規(guī)范確定其各種荷載所作用的數(shù)值。
一般人防工程平時(shí)都是以靜荷載為主的,戰(zhàn)爭時(shí)需要以動荷載作為主要荷載,這種荷載也可以稱為沖擊荷載。但是人防工程怎樣選擇荷載?荷載又怎樣作用在結(jié)構(gòu)之上?解決這個(gè)問題有效思路是,將爆炸的動荷載轉(zhuǎn)變成等效靜荷載,之后再依照荷載的組合情況,根據(jù)普通靜力結(jié)構(gòu)的力學(xué)方法算出結(jié)構(gòu)的背離。再進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析,并從整體到具體的構(gòu)件。然而人防工程內(nèi)力的分析主要是將結(jié)構(gòu)分成單個(gè)獨(dú)立構(gòu)件,每一個(gè)構(gòu)件按照分別不同防護(hù)的要求與防護(hù)的等級,將其等效的靜荷載計(jì)算出來,不再向另外的構(gòu)件來傳遞所受荷載。
一般等效靜載法在原則上適用單個(gè)的構(gòu)件。三十幾人防工程的結(jié)構(gòu)由梁、頂板、柱、外墻等一些構(gòu)件所組成多構(gòu)件的復(fù)雜體系。應(yīng)用等效靜載方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,普遍是將結(jié)構(gòu)分解為獨(dú)立構(gòu)件,各自求出等效靜載之后,將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化,成為基礎(chǔ)構(gòu)件或是結(jié)構(gòu),就可以按照靜力荷載的作用下對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。
4 幾種人防結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)構(gòu)件上荷載的取值辦法
上部的建筑對于人防地下室的頂板核爆炸動荷載的影響,應(yīng)該從爆炸的沖擊波和建筑相互作用方面來分析。一旦沖擊波在迎爆墻壁各個(gè)窗孔內(nèi)沖進(jìn)室內(nèi),沖擊峰的數(shù)值將會被降低,經(jīng)由室內(nèi)各方向障礙反射的過程,會形成新超壓波形,會導(dǎo)致地面建筑的變形、失穩(wěn)甚至倒塌。因此對上部建筑自重計(jì)算的明確,也就知道了人防工程的等效靜荷載之中,上部建筑自重作用在頂板的原因。在核爆的時(shí)候,上部的混凝土承重墻由于倒塌等原因,壓在地下的人防工程頂板,由于建筑受到拋擲,所以上部建筑自重不計(jì)或取半。
在對界面進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,要對臨空墻、樓梯口以及擴(kuò)散室墻等各種構(gòu)件動荷載的作用區(qū)別進(jìn)行嚴(yán)格的區(qū)分。臨空墻的一側(cè)在工程防護(hù)門之外受到?jīng)_擊波的荷載作痛,另一側(cè)不會受到?jīng)_擊波的影響。對于防護(hù)門之外和擴(kuò)散室外的通道的臨空墻,他的外側(cè)會受到?jīng)_擊波的強(qiáng)力荷載。所以應(yīng)該按照構(gòu)件反面和正面不同時(shí)受到荷載來分別對配筋進(jìn)行計(jì)算。
在人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要結(jié)合建筑的功能要求,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布置,并建立結(jié)構(gòu)合理的計(jì)算模型,將建筑的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的構(gòu)件有效合成一個(gè)整體,合理選取設(shè)計(jì)的參數(shù),確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性。
在人防設(shè)計(jì)之中,頂板、底板以及側(cè)墻是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容,同時(shí)也是設(shè)計(jì)中的基本結(jié)構(gòu),從經(jīng)濟(jì)與功能方面來看,也是人防設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)所在。人防工程在進(jìn)行入口、通風(fēng)口等各種管道的設(shè)計(jì)時(shí),尤為需要設(shè)計(jì)人員的關(guān)注,這也是在設(shè)計(jì)之中最容易出問題的地方,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要確保出入口的臨空樓梯與臨空墻結(jié)構(gòu)的承載能力,還要確保防護(hù)門的牢固性,確保其承受住規(guī)定荷載。對于各種階段設(shè)計(jì)上必須全面,對于設(shè)計(jì)的要求也要具體明確,保證地下人防工程的質(zhì)量與防護(hù)水平。
結(jié)語:隨著社會科技的高速發(fā)展,可以說我國的人防工程逐漸由古老的地道戰(zhàn)形式,轉(zhuǎn)變成堅(jiān)固、美觀的建筑形式。地下人防工程能夠合理來利用地下的空間,同時(shí)打破了拆遷以及文物保護(hù)的一系列矛盾,能夠合理的解決新舊建筑的結(jié)合與功能拓展,為地面上創(chuàng)造了更加開辟的空間,符合了現(xiàn)代城市建設(shè)的緊湊化以及人文關(guān)懷的一系列新理念。本文是結(jié)合筆者多年地下人防工程結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),對于其設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行的簡單探討,希望會日后地下人防工程的建設(shè)有一定的借鑒價(jià)值。
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