人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展與進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求也越來越高。尤其是對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和使用性能，這些性能指標(biāo)主要涉及到的是建筑工程的人防結(jié)構(gòu)與抗震結(jié)構(gòu)。建筑設(shè)計(jì)是工程施工的基礎(chǔ)也是依據(jù)，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。本文主要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的人防設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)比較進(jìn)行設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與分析。 </p>

2、;<p>　　關(guān)鍵詞：人防結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)抗震；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　Abstract: With the rapid development and progress of our country's economic construction, building structural design requirements are also getting higher and hi

3、gher. Especially for safety, reliability and service performance of building structures, the performance index is mainly related to the civil air defense structure and seismic structural engineering. Architectural design

4、 is the foundation of engineering construction is the basis, design of civil defense structure and importance of anti-se</p><p>　　Keywords: air defense structure; seismic design; structure design </p>

5、<p>　　中圖分類號(hào)：TU352 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>　　甲類人防地下室應(yīng)能承受常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載和核武器爆炸動(dòng)荷載的分別作用，乙類人防地下室應(yīng)能承受常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載的作用，人防地下室一般也有抗震設(shè)防要求，設(shè)計(jì)時(shí)需要能承受地震動(dòng)荷載及武器爆炸動(dòng)荷載作用。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有相同之處也有不同之處。 </p><p>　　1 荷載作用方式 &l

6、t;/p><p>　　相同點(diǎn)：兩者均為偶然荷載，均為動(dòng)荷載，設(shè)計(jì)時(shí)均按一次作用考慮。不同點(diǎn)：人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件如果暴露于空氣中則直接承受空氣沖擊波的作用，如果埋于土中直接承受土中壓縮波的作用，因此人防荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件外表面的是直接作用，其動(dòng)荷載直接作用于構(gòu)件，其作用為外力；而地震動(dòng)荷載則是由于地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)作用，其實(shí)質(zhì)是慣性力，是間接的作用。建筑物的所有構(gòu)件（只要有質(zhì)量）均會(huì)由于地震動(dòng)而存在慣性力。人防動(dòng)荷載一般是

7、直接作用于人防地下室外表面的構(gòu)件，一般可按同時(shí)作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)考慮，而人防地下室內(nèi)部的墻柱等構(gòu)件只間接承受圍護(hù)構(gòu)件及上部結(jié)構(gòu)傳來的動(dòng)荷載。 </p><p><b>　　2 荷載的大小 </b></p><p>　　人防動(dòng)荷載（即常規(guī)武器或核武器爆炸動(dòng)荷載）其沖擊波壓力是隨時(shí)間變化的，為方便設(shè)計(jì)計(jì)算《人防規(guī)范》將它簡(jiǎn)化成等效靜荷載，它只代表作用效果的等效，等效靜荷載

8、并不是實(shí)際作用的力，但它方便了設(shè)計(jì)計(jì)算可以用靜力分析的模式進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算；設(shè)計(jì)時(shí)等效靜荷載的大小的確定主要與設(shè)防抗力等級(jí)有關(guān)。 </p><p>　　地震作用大小首先與震級(jí)、烈度、震源深度、建筑物離震源的距離等有關(guān)。其次與建筑物的質(zhì)量大小、建筑物所處的場(chǎng)地條件及土質(zhì)、及建筑物的動(dòng)力特性（如自振周期、振型、阻尼等）有關(guān)。 </p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)理念 </b&

9、gt;</p><p>　　抗震設(shè)計(jì)方法通常為“三水準(zhǔn)、二階段”的設(shè)計(jì)方法，設(shè)防目標(biāo)為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。為實(shí)現(xiàn)設(shè)防目標(biāo)取小震下地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)彈性下的地震作用效應(yīng)，進(jìn)行截面承載力驗(yàn)算。第二階段是大震下的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算。并通過概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來滿第三水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。在人防動(dòng)荷載作用下，防空地下室結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析采用等效靜荷載法，即將動(dòng)力作用下求內(nèi)力問題轉(zhuǎn)化成靜力作用下求內(nèi)力問題，防空地下室結(jié)

10、構(gòu)的內(nèi)力可按一般靜力結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，并可采用靜力計(jì)算手冊(cè)和相應(yīng)圖表來計(jì)算內(nèi)力。由于在動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件振型與相應(yīng)靜荷載作用下?lián)锨€很相近，且動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞規(guī)律與相應(yīng)靜荷載作用下破壞規(guī)律基本一致，所以在動(dòng)力分析時(shí)，可將結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡(jiǎn)化為單自由度體系，用動(dòng)力系數(shù)乘以動(dòng)荷載峰值得到等效靜荷載，這時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在等效靜荷載作用下的各項(xiàng)內(nèi)力就是動(dòng)荷載作用下相應(yīng)內(nèi)力的最大值。按等效靜荷載分析計(jì)算的模式代替動(dòng)力分析，給防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

11、帶來很大方便。采用等效靜荷載分析時(shí)，為滿足抗力要求，結(jié)構(gòu)材料參數(shù)應(yīng)乘以材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)。最后結(jié)構(gòu)構(gòu)件在動(dòng)荷載作用下的變形極限用允許延性比[β]來控制。按允許延性比進(jìn)行彈</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)原則 </b></p><p>　　人防設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則一樣： </p><p>　　4.1 脆性破壞的構(gòu)件安全儲(chǔ)備小，延性

12、破壞的構(gòu)件安全儲(chǔ)備大，因此結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能有足夠的延性，避免脆性破壞，鋼筋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)采取“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則。 </p><p>　　4.2 各結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力相協(xié)調(diào)的原則，避免出現(xiàn)薄弱部位。防空地下室的結(jié)構(gòu)，應(yīng)充分考慮各部位作用荷載值不同，破壞形態(tài)不同以及安全儲(chǔ)備不同等因素，保證在規(guī)定的動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)各部位（如出入口和主體結(jié)構(gòu)）都能正常地工作，防止由于存在個(gè)別薄弱環(huán)節(jié)致使整個(gè)結(jié)構(gòu)抗力明顯降低。如果

13、某個(gè)部位失效，將導(dǎo)致整個(gè)人防區(qū)失效。同樣抗震設(shè)計(jì)也十分強(qiáng)調(diào)避免出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)（如薄弱層，軟弱層等），因?yàn)榇笳饡r(shí)薄弱層或軟弱層出失效將導(dǎo)致建筑物倒塌，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。 </p><p>　　5 提高延性的設(shè)計(jì)構(gòu)造措施 </p><p>　　5.1 核武器與常規(guī)武器爆炸均屬于偶然性荷載，具有量值大，作用時(shí)間短且不斷衰減的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受動(dòng)荷載時(shí)已經(jīng)處于彈塑性工作階段，因此，結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較大的延性

14、，對(duì)吸收動(dòng)能，抵抗動(dòng)荷載是十分有利的。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造上應(yīng)采取“強(qiáng)剪弱彎”“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”的設(shè)計(jì)原則。如可充分利用受彎構(gòu)件和大偏心受壓構(gòu)件的變形吸收武器爆炸動(dòng)荷載作用的能量，以減輕支 </p><p>　　座截面的抗剪與柱子抗壓的負(fù)擔(dān)，確保結(jié)構(gòu)在屈服前不出現(xiàn)剪切破壞和屈服后有足夠的延性，最終形成塑性破壞，提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力；又如受彎構(gòu)件應(yīng)雙面配筋，對(duì)承受動(dòng)荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況

15、下構(gòu)件坍塌十分重要。 </p><p>　　5.2 對(duì)梁、柱剪跨比和梁、柱剪壓比及柱軸壓比都需限制在合理范圍內(nèi)，規(guī)范中也有一定的規(guī)定。在塑性鉸區(qū)需配置足夠的箍筋，可約束核心混凝土，顯著提高塑性鉸區(qū)混凝土的極限應(yīng)變值，提高抗壓強(qiáng)度，防止斜裂縫的開展，從而可充分發(fā)揮塑性鉸的變形和耗能能力，提高梁、柱的延性；而且鋼箍作為縱向鋼筋的側(cè)向支承，阻止縱筋壓屈，使縱筋充分發(fā)揮抗壓強(qiáng)度。為了避免地震作用下框架柱過早地進(jìn)入屈服階段

16、，增大屈服時(shí)柱的變形能力，提高柱的延性和耗能能力，全部縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)過小。 </p><p>　　5.3 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”設(shè)計(jì)原則。由于節(jié)點(diǎn)區(qū)的受力狀況非常復(fù)雜，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)只有保證各節(jié)點(diǎn)不出現(xiàn)脆性剪切破壞，才能使梁、柱充分發(fā)揮其承載能力和變形能力。即在梁、柱塑性鉸順序出現(xiàn)完成之前，節(jié)點(diǎn)區(qū)不能過早破壞。 </p><p>　　5.4 強(qiáng)柱弱梁。較合理的框架破壞機(jī)制應(yīng)是梁比柱的塑性屈

17、服盡可能早發(fā)生和多發(fā)生，底層柱柱根的塑性鉸較晚形成，各層柱子的屈服順序應(yīng)錯(cuò)開，不要集中在某一層。這種破壞機(jī)制的框架，就是強(qiáng)柱弱梁型框架。 </p><p>　　5.5 強(qiáng)剪弱彎。適筋梁或大偏壓柱，在截面破壞時(shí)可以達(dá)到較好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使內(nèi)力重分布得以充分發(fā)展；而鋼筋混凝土梁柱在受到較大剪力時(shí)，往往呈現(xiàn)脆性破壞。所以在進(jìn)行框架梁、柱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使構(gòu)件的受剪承載力大于其受彎承載力，使構(gòu)件發(fā)生延性較好的

18、彎曲破壞，避免發(fā)生延性較差的剪切破壞，而且保證構(gòu)件在塑性鉸出現(xiàn)之后也不過早剪壞，這就是“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則，它實(shí)際上是控制構(gòu)件的破壞形態(tài)。設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)的原則是一致的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]GB50038-2005，人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范，北京2005 </p><p>　　[2]全