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人防结构也有强柱弱梁?和我知道的还不一样?

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来 源: 土木工程结构设计 作者: 工程师雷东宝 如有侵权请联 系删 除 本文预计阅读时间7分钟 文/工程师雷东宝 阳光明媚,风景正好!


源: 土木工程结构设计

作者: 工程师雷东宝

如有侵权请联 系删


本文预计阅读时间7分钟

文/工程师雷东宝

阳光明媚,风景正好!

某天午餐过后,我正在院里散步,冯工小跑过来:雷工,一块儿走走呗。我正好跟您说下我的项目进度: 书院项目人防部分我看了些资料,还是不能很好的把握住人防,您能说下您对人防的理解吗?

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人防结构3个主要特征

别人散步听音乐,我散步也离不开结构了。不过,这年头很少遇见向冯工这样爱结构的小姑娘。我稍微酝酿了一下,说道: 人防的确要下些功夫,我今天就给说一个点吧,这个点也是很少有人注意的,但是确十分重要!

好的,雷工,我洗耳恭听,说完冯工做出抱拳的动作。

2020年的第一场雪已经如期而至(1月5号),刚下完雪的北京显得异常漂亮,欣赏完美景,心情舒畅。 于是我打开了话匣子: 要把握人防,得先知道人防地下室结构的主要特征:

承受爆炸动荷载(核武器与常规武器爆炸,按非直接命中计算)、结构产生振动、工作状态塑性。

有了以上人防的三个主要特点,有些规定及取值,就迎刃而解了:

1、 由于人防荷载是动荷载,动荷载下材料的强度可提高 ,因此人防规范(GB50038-2005,以下简称人防规范)规定,在动荷载和静载同时作用或动荷载单独作用下,材料强度设计值按下列公公式计算:

2、 尽管承受动荷载, 实际设计时将动荷载变为等效静荷载进行设计

3、  人防地下室仅要求承受一次人防荷载,只要承载力能满足要求即可 ,裂缝及变形均不作要求(例如:计算人防地下室顶板计算方法为塑性方法,不必采取常规的弹性算法)。承受人防荷载时,结构的可靠度可降低,因此人防荷载的分项系数为1.0。



以上几点是人防的基本概念,你了解吗,说完看向像冯工,只见她很自信的样子。

雷工,有些话从您这讲出来,总感觉过滤了一下似得,变得易于理解了。我觉得人防属于极偶然工况,全世界迄今为止只有一个国家受过核武器。不过感觉人防结构挺不容易的,在服役期间一般不会受到核爆;如果遭受,强度特别大,真希望到时他能挺住啊。冯工回答道,似乎这个人防结构是她的好朋友一般。

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若核爆了,人防地下室怎么坏的

能不能挺住不能听天由命,我们是结构师,我们得设计它,让他按我们的预想来才行。 假如发生战争了,人们躲在防空地下室内。一个常规炸弹(超过设计的荷载时)在附近爆炸,你知道这个人防地下室,是怎么破坏的吗? 我问道,眼角的余光看到冯工似乎有些紧张。

雷工,您的问题总是直击灵魂,这个问题我没想过,也不知道啊?冯工略有些尴尬的说道。

其实若是知道了人防结构是怎么坏的,你就更知道该怎么设计它了, “设计”二字有很深的哲学。在我国,现阶段设计绝不是等强度设计,我们要人为的制造薄弱点,这样你的“人防结构”哥哥才能挺住啊,我一鼓作气的说道。

“人为制造薄弱点”,很有哲理啊, 冯工带着佩服的语气说道。


“打仗围城只围三面,留一面!人防结构要人为制造梁为薄弱点!结构师亦军师也”


还记得框架结构的“强柱弱梁”吗? 我加大梁柱节

点处柱子的受弯承载能力,却不加大梁的承载能力。 那么小震下二者都不坏;中震及大震时,梁会先于柱子破坏,这就是“强柱弱梁”,就是人为的制造薄弱点。有了强柱弱梁,在中震及大震时发挥梁的延性耗能作用,便能抵抗中震及大震了。这个概念我想你烂熟于心了吧,说完看向冯工,只见她深深的点了一下头。

3


人防结构的强柱弱梁

你知道了“强柱弱梁”的概念,就能理解今天的主题了: 人防结构也有“强柱弱梁,强剪弱弯”,人防规范上写着呢,我不容置疑的说道。


这就是人防结构的“强柱弱梁,强剪弱弯”? 怎么跟我理解的框架结构的“强柱弱梁,强剪弱弯”不一样啊? 怎么实现啊? 冯工不禁机关枪似得三连问。

当然有不同啊,我只要把公式再给你列出来,你就明白了,我坚定的说道。

沿途的风景很美,人们纷纷出来拍雪景、堆雪人。我心情大好,接着说: 人防规范4.10.5条讲的就是人防的“强柱弱梁”。 以柱为例,柱是偏心受压构件,其(非人防工况下)大偏心受压下承载力为:

结构设计时柱一般对称配筋,则公式5-21变为了:

注: 人防工况下,将混凝土及钢筋的材料强度变为人防工况下材料强度(即文章开头处提到的材料强度调整系数)。

人防工况时,假设柱子强度是C40(静荷载下混凝土轴心抗压强度设计值19.1),其人防工况下混凝土强度设计值实际为1.5X19.1=28.6。但是在设计柱偏心受压承载力时,不取28.6,而取28.6X0.8=22.8。

根据5-21可知,Nu为固定值,当混凝土强度设计值取22.8(与28.6相比)后,受压区高度x提高。将以上变化,带入到公式5-22,发现:

上图中,仅剩余一项。钢筋强度等级也是不变的, 最后结论是配筋面积加大了 。按照计算出来的配筋面积去配筋, 该人防地下室真的遭受核爆或常规武器爆炸时,此时计算该柱子实际的受弯承载力,配筋面积已知,混凝土强度设计值取的是28.6,而非22.8 (别晕,穿越于“ 设计 ”和“ ”之间,此处是实际状况) 那么梁柱节点处,柱子的承载能力肯定大于梁,则梁必先坏。 这里的理念也是人为制造薄弱点,因为在核爆和常规武器爆炸下,希望人防结构是延性破坏(安全储备大),梁的延性比柱子大。因此设计时故意将柱的承载力提高,使得梁成为薄弱点。你大致能听明白吗,说完看向冯工,只见她若有所思的样子。


嗯,差不多吧,雷工。 我觉得关键在于柱子在遭受人防荷载时实际材料强度值是28.6,但设计时却取22.8,使得柱子的钢筋增加,柱子实际的承载力增加。 那么,肯定梁先坏,因为计算梁的受弯承载力,并没有以上步骤。好一个精致的“强柱弱梁”啊,冯工强悍的总结道。

4


人防结构的强剪弱弯

知道了“强柱弱梁”,想必 “强剪弱弯”,你也可举一反三了吧,我用鼓励的语气对着冯工说。

嗯, “强剪弱弯”就不仅仅是调整柱子了,而是梁与柱都调整。 因为受剪破坏是脆性,受弯破坏是延性,此时我们人为制造的薄弱点是: 梁、柱的受弯承载力。 计算梁或柱的受剪箍筋时,尽管混凝土的材料强度实际为28.6,但带入公式的数值却是22.8,这样受剪箍筋面积增加。当真的遭受人防荷载时,计算梁、柱实际受剪承载力时,混凝土的材料强度取值是28.6.

加强了同一个荷载工况下的受剪能力,却不加强受弯能力,那么肯定是受弯破坏先与受剪破坏啊。 精妙,真精妙啊,到底是谁这么有才,想到如此的方法,佩服至极啊。冯工喃喃自语了好久,我想她完全掌握了人防结构的“强柱弱梁”与“强剪弱弯”了吧。

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  • wx_1605603073470
    wx_1605603073470 2020年12月25日 08:59:12 2楼
    作者的解释很精妙!学习了!
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    来自土木在线APP

  • 加倍努力
    加倍努力 2020年12月25日 10:44:21 3楼

    很好的资料,学习了。

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  • 孙猛行
    孙猛行 2020年12月28日 08:13:06 4楼


    很好的资料,学习了。。。。。。。。。。。。。。。

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  • 建筑小生
    建筑小生 2020年12月30日 10:04:06 5楼

    实际往往计算的时候很少有这么细致的,都是凭经验套用而已。但是这篇文章的理论上讲的还是不错的。

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  • zoeyan
    zoeyan 2021年01月04日 10:34:44 6楼

    人防结构的“强柱弱梁,强剪弱弯”。人防地下室仅要求承受一次人防荷载,只要承载力能满足要求即可 ,裂缝及变形均不作要求

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  • 石井鱼
    石井鱼 2021年01月04日 17:57:39 7楼

    生动有趣,科普了人防知识

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