地下建筑与结构第16讲

z
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2.常用结构等效静荷载标准值
表16.5 顶板等效静荷载标准值qe1 顶板覆土厚度 h(m) h≤ 0.5 顶板区格最大 短边净跨l0(m) 3.0≤ l0 ≤ 9.0 3.0≤ l0 ≤ 4.5 0.5< h ≤ 1.0 4.5< l0 ≤6.0 6.0< l0 ≤ 7.5 7.5< l0 ≤ 9.0 3.0≤ l0 ≤ 4.5 1.0< h ≤ 1.5 4.5< l0 ≤6.0 6.0< l0 ≤ 7.5 7.5< l0 ≤ 9.0 抗 力 等 级 6 (55)60 (65)70 (60)65 (60)65 (60)65 (70)75 (65)70 (60)70 60(70) 5 (100)120 (120)140 (115)135 (110)130 110(130) (135)145 (120)135 (115)135 (115)130
当核爆动荷载的波形简化为有升压时间的平台时， Kd可根据结构构件自振圆频率ω、升压时间toh及允 许延性比[β]按表16.4（见下页）确定。
¾
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表16.4 动力系数Kd
ωtoh
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20
允许延性比[β] 1.0 2.00 1.96 1.84 1.67 1.50 1.40 1.33 1.29 1.25 1.22 1.20 1.13 1.10 1.2 1.71 1.68 1.58 1.44 1.30 1.22 1.17 1.14 1.11 1.09 1.08 1.05 1.05 1.5 1.50 1.47 1.40 1.28 1.18 1.13 1.09 1.07 1.06 1.05 1.05 1.05 1.05 2.0 1.34 1.31 1.26 1.18 1.11 1.07 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 3.0 1.20 1.19 1.15 1.10 1.06 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05
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(kN/m2)
表16.6 非饱和土中外墙等效静荷载标准值qe2
抗 力 等 级 土的类别 砖砌体 碎石土 砂土 粗砂、中砂 细砂、粉砂 粉土 坚硬、硬塑 粘性土 可塑 红粘土 软塑 坚硬、可塑 老粘土 可塑 软塑 湿陷性黄土 淤泥质土 15~25 25~35 25~30 30~40 20~35 35~55 55~60 20~40 40~70 70~80 15~30 50~55 6 钢筋 混凝土 10~15 15~25 15~20 20 ~25 10 ~ 25 25 ~ 40 40 ~ 45 15 ~ 25 25 ~ 45 45 ~ 50 10 ~ 25 40 ~ 45 砖砌体 30~50 50 ~ 70 40 ~ 60 55 ~ 65 30 ~ 60 60 ~ 100 100 ~ 105 40 ~ 80 80 ~ 135 135 ~ 150 30 ~ 65 90 ~ 100 5
土的类别 碎石土、砂土 粉土、粘性土、老粘性土、红粘 土、淤泥质土 抗 力 等 级 6 5
(kN/m2)
45~55 45~60
80~105 80~115
注： ① 表中数值系按外墙计算高度≤4m，允许延性比[β]取2.0确定； ② 含气量α１≤0.1%时取大值。
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2.常用结构等效静荷载标准值
表16.8 钢筋混凝土底板等效静荷载标准值 qe3 抗 力 等 级 顶板覆土厚 度 h(m) h≤ 0.5 顶板短边净跨 (m) 3.0≤ l ≤ 9.0 3.0≤ l ≤ 4.5 0.5< h ≤ 1.0 4.5< l ≤6.0 6.0< l ≤ 7.5 7.5< l ≤ 9.0 3.0≤ l ≤ 4.5 1.0< h ≤ 1.5 4.5< l ≤6.0 6.0< l ≤ 7.5 7.5< l ≤ 9.0 6 地下水 位以上 40 50 45 45 45 55 50 45 45 地下水 位以下 40 ~ 50 50 ~ 60 45 ~ 55 45 ~ 55 45 ~ 55 55 ~ 70 50 ~ 60 45 ~ 60 45 ~ 55 地下水 位以上 75 90 85 85 80 105 90 90 85 5 地下水 位以下 75 ~ 95 90 ~ 115 85 ~ 110 85 ~ 105 80 ~ 100 105 ~ 130 90 ~ 115 90 ~ 110 85 ~ 105 18 (kN/m2)
第十六讲 附建式防空地下室动荷载计算 1~28
地下建筑与结构
第十六讲 附建式防空地下室 核爆动荷载及动力计算
2
一、核爆动荷载
1.周边动荷载 顶板计算中不计入上部建筑影响的防空地下室，其 核爆动荷载最大压力PC1。
图16.1 结构周边核爆动荷载作用方式
3
一、核爆动荷载
2.顶板核爆动荷载
z
顶板计算中不计入上部建筑影响的防空地下室，其核 爆 动荷载最大压力Pc1及升压时间t0h的计算公式为
(16.12) (16.13)
γa γb
注：表中a/b为门扇短边长度与长边长度的比值。
3.附建式防空地下室其他构件的等效静荷载标准值
(2)双扇平板门 qin=KdfγaPcα qib=KdfγbPcα (16.14) (16.15)
式中 qin 、 qib — 沿上下门框和两侧门框单位长度作用力的标准值 (N/mm); γa、γb—沿上下门框和两侧门框的反力系数，可按表16.11采 用。
h toh = （γ -1） V0
Pc1 = KPh
（16.1） （16.2）
式中 PC1—防空地下室结构顶板的核爆动荷载最大压力(KN/m2)； Ph —顶板深度处压缩波最大压力(KN/m2)； K —顶板核爆动荷载综合反射系数； h —室内地坪至顶板外表面间的埋置深度(m)； V0 —土的超始压力波速(m/s)； γ —波速比。
5
一、核爆动荷载
土中外墙计算中如果考虑上部建筑物影响，则ΔPm相应 提高，见表15.4。 4.结构底板上核爆动荷载
Pc 3 = η Pc1
（16.6）
式中 PC3——结构底板上核爆动荷载最大压力(KN/m2)； η ——底压系数。
6
一、核爆动荷载
5.出入口构件的核爆动荷载 z 作用于临空墙、门框墙最大压力P 可按表16.1直接取 c 值。
4
一、核爆动荷载
• 顶板计算中计入上部建筑物影响的防空地下室的核 爆动荷载的最大压力计算式为 （16.3） Pc1 = KPh h （16.4） toh = 0.025 + （γ -1） V0 3.侧墙的核爆动荷载 （16.5） Pc 2 = ξ Ph 侧墙的核爆动荷载计算式为
式中 PC2—土中结构外墙上水平均布核爆动荷载的最大压 力(KN/m2)； ξ —土的侧压系数； h —土中结构外墙中点至室外地面的深度(m)。
表16.1 出入口通道内临空墙、门框墙最大压力值Pc 出入口部位及形式 顶板荷载计入上部建筑物影响的室内出口 室外直通、单向出入口 ζ＜30° ζ≥30° ΔPc（MPa） 6 2.0ΔPm 2.4ΔPm 2.0ΔPm 2.0ΔPm 5 1.9ΔPm 2.8ΔPm 2.4ΔPm 2.0ΔPm
顶板荷载未计入上部建筑物影响的室内出 入口，室外竖井、楼梯、穿廊式出入口 注：ζ为直通、单向出入口梯段的坡度角。
表16.11 双扇平板门反力系数 a/b 0.5 0.50 0.60 0.6 0.48 0.54 0.7 0.47 0.49 0.8 0.44 0.44 0.9 0.42 0.40 1.0 0.40 0.36
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2.常用结构等效静荷载标准值
顶板 当防空地下室的顶板为钢筋混凝土梁板结构，且按允 许延性比[β]等于3计算时，顶板的等效静标准值qe1可按表 16.5直接查用。 z 侧墙 如未计入建筑物对外墙的影响，qe2按表16.6查用，当 计入土中外墙的影响，其qe2按表中规定的数值与λ相乘， λ根据不同等级分别为λ=1.1；λ=1.2；λ=1.25。对于地 下室高出室外地坪的直接承受核爆炸冲击波动载作用的局 部，其等效静载标准值q'e2取130 KN/m2。表16.6为非饱和 土中外墙等效静荷载标准值，表 16.7 为饱和土中外墙等效 静荷载标准值，表 16.8 为防空地下室钢筋混凝土底板的等 效静荷载标准值qe3。
表16.10 单扇平板门反力系数
a/b 0.4 0.37 0.48 0.5 0.37 0.47 0.6 0.37 0.44 0.7 0.36 0.42 0.8 0.36 0.39 0.9 0.35 0.36 1.0 0.34 0.34
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式中
门扇传来的等效静荷载标准值qi qi可根据门扇的形式分别按下式进行计算。 (1) 单扇平板门 ຫໍສະໝຸດ Baiduqin=KdfγaPCα qib=KdfγbPCα
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5.出入口构件的核爆动荷载
z
作用于通道内防护密闭门、防爆波活门的设计压力值按 表16.2选用
表16.2 出入口通道内防护密闭门及防爆波活门设计压力选用值 出入口部位及形式 竖井或穿廊式 直通、单向式 抗 力 等 级 6 3ΔPm 3ΔPm 5 3ΔPm 3ΔPm
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5.出入口构件的核爆动荷载
z
通道、引道、竖井、扩散室的核爆动荷载 ¾ 通道及竖井结构可按土中压缩波产生的核爆动荷载确定； ¾ 无顶板的开敞段通道(引道)可不验算核爆动荷载作用； ¾ 土中竖井结构，无论有无顶板，均按土中压缩波产生的法 向均布动荷载计算。 ¾ 扩散室与地下室内部房间相邻的隔墙上的最大压力按消波 系统余压确定，扩散室与土直接接触的外墙、顶板及底板 均可按外部核爆动荷载计算。 ¾ 防空地下室的室内出入口，除临空墙外，其他与防空地下 室无关的墙、楼梯踏步和休息平台等均不计入核爆动荷载 作用。
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1.结构动力计算
表16.3 钢筋混凝土结构构件允许延性比[β] 值 受力状态 [β]
z
受弯 3.0
大偏心受压 2.0
小偏心受压 1.9
中心受压 1.2
式中 qe1、qe2、qe3——分别为作用在顶板、外墙及底板的均布 等效静荷载标准值(KN/m2)； Kd1、Kd2、Kd3——分别为顶板，外墙及底板的动力系数。
3.附建式防空地下室其他构件的等效静荷载标准值
z
门框墙上的等效静荷载标准值qe
表16.9 直接作用在门框墙上的等效静荷载标准值qe 出入口部位及形式 抗力等级 6 200 240 200 200 ζ＜30° ζ≥30° 5 380 550 480 400 (kN/m2)
顶板荷载计入上部建筑物影响的室内出口 室外直通、单向出入口
在核爆动荷载作用下地下室顶板、外墙，底板的均 布等效静荷载标准值，可分别按下式计算 qe1=Kd1Pc1 (16.8) qe2=Kd2Pc2 (16.9) qe3=Kd3Pc3 (16.10)
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1.结构动力计算
• 结构构件的动力系数Kd可按下述方法确定：
¾
当核爆动荷载的波形简化为无升压时间的三角形 时， Kd的计算式为 2[ β ] Kd = (16.11) [β ] − 1
(kN/m2)
钢筋 混凝土 20 ~ 35 35 ~ 45 30 ~ 40 35 ~ 50 25 ~ 45 45 ~ 75 75 ~ 85 25 ~ 50 50 ~ 85 85 ~ 95 25 ~ 45 70 ~ 80
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2.常用结构等效静荷载标准值
表16.7 饱和土中钢筋混凝土外墙等效静荷载标准值qe2
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二、结构动力计算
1.结构动力计算 z 在核爆动荷载作用下，结构构件的工作状态可用结构构 件的允许延性比[β]表示，其值按下式确定 [β]=[um]／ue （16.7） 式中 [um]—结构构件允许最大变位； ue —结构构件弹性极限变位。 z 对砌体结构构件，[β]=1.0；对钢筋混凝土结构构件，当 密闭防水要求较高的结构构件宜按弹性工作阶段设计， [β]=1.0；对一般密闭、防水要求的结构构件，宜按弹塑性 工作阶段设计，[β]值按表16.3采用。
顶板荷载未计入上部建筑物影响的室内出 入口，室外竖井、楼梯、穿廊式出入口 注：ζ为直通、单向出入口梯段的坡度角。
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3.附建式防空地下室其他构件的等效静荷载标准值
z
qin、qib—沿门洞短边和长边单位长度作用力(N/mm); γa、γb—分别为沿门洞短边和长边的反力系数，可按表 16.10确定； Kdf —门框墙的动力系数，可取2.0。