淺談房屋規(guī)劃中的人防工程

淺談房屋規(guī)劃中的人防工程

一、洞頂距地表及地基承載力20世紀(jì)70年代初，該社區(qū)的防空洞建成，占地面積約3萬(wàn)米米。洞網(wǎng)穿過(guò)，洞頂距離面4.10米。防空洞所建地層無(wú)地下水,主要為粘土層及硬塑狀粉質(zhì)粘土層,地基承載力較高(fak=260kPa,Es=12.0MPa)。通過(guò)查閱檔案資料及現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè),防空洞斷面及主要尺寸分別見(jiàn)圖1與表1。二、洞底板計(jì)算防空洞拱圈計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。側(cè)墻按豎向簡(jiǎn)支構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。洞底板為分離式混凝土水平底板,且洞底地基土堅(jiān)硬,土壤不會(huì)產(chǎn)生塑性變形使底板隆起,故計(jì)算從略。因該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度,場(chǎng)地土類型為Ⅱ類,屬建筑抗震有利地段,故計(jì)算未考慮地震對(duì)防空洞結(jié)構(gòu)的影響。1.負(fù)荷分析荷載分析的難點(diǎn)是確定拱頂上的土重、上部基礎(chǔ)傳來(lái)的附加壓力,以及拱圈、側(cè)墻的土側(cè)壓力。(1)防空洞結(jié)構(gòu)均布土重條形基底中點(diǎn)O下深度為z處的附加壓應(yīng)力為p1。為方便計(jì)算將基礎(chǔ)平面簡(jiǎn)化(見(jiàn)圖4),并考慮相鄰基礎(chǔ)的相互影響。采用角點(diǎn)法按下式計(jì)算式中α為矩形面積上均布荷載作用下角點(diǎn)附加應(yīng)力系數(shù);p0為基底附加壓應(yīng)力。拱頂、拱腳中心處側(cè)向土壓力分別為q1,q2,根據(jù)朗肯土壓力理論,按下式計(jì)算式中:γ為土的自然重度,z為洞頂上皮至基底的垂直距離,φ為土的內(nèi)摩擦角,c為土的內(nèi)聚力,p為作用在土體表面的均布超載。而p0為局部均布超載,考慮p0對(duì)防空洞土側(cè)壓力最不利情況仍取p=p0。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告:γ=19.3kN/m3,φ=27.7°,c=71.6kPa;取p0=232kPa(按7層計(jì)算),將上述數(shù)據(jù)代入ptan2(45°-φ/2)與2ctan(45°-φ/2),可知兩者基本相等。故對(duì)本工程來(lái)說(shuō),可偏安全地將式(2)簡(jiǎn)化為拱頂上均布土重為p2。由于拱圈上的土體為穩(wěn)定性良好的老粘土,與過(guò)梁上墻體作用相似,具有內(nèi)拱卸荷作用。有研究資料表明,土拱拱高h(yuǎn)為式中b為防空洞成洞時(shí)土洞自然寬度的一半;φk為等值內(nèi)摩擦角,可按下式計(jì)算式中:σ為作用于土拱上的均布?jí)毫?σ=p1+γz;經(jīng)計(jì)算h=(0.44～0.51)ln,為安全起見(jiàn),p2取高度為ln的均布土重。圖2中G1為拱腳至拱頂間土重力的一半;G2為半跨拱重力。(2)墻端力的計(jì)算荷載q2,q3仍按式(3)計(jì)算。支座水平反力HD:假定側(cè)墻在主動(dòng)土壓力作用下有向右滑動(dòng)的趨勢(shì),FA,FB為墻端摩擦力,經(jīng)計(jì)算HD<0(拉力)不可能產(chǎn)生,假設(shè)不成立,故HD=0。墻后土抗力EP:假定側(cè)墻在HA作用下有向左滑動(dòng)的趨勢(shì),即側(cè)墻對(duì)土有擠壓趨勢(shì)。此時(shí)圖3中FA,FB方向相反,經(jīng)計(jì)算EP=HA-E0-(FA+FB)<0,故EP=0。其中E0為梯形荷載的合力。2.抗空洞驗(yàn)算及結(jié)果計(jì)算拱頂、拱腳截面以及側(cè)墻跨中Ⅰ-Ⅰ截面的彎矩和壓力組合值,按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。計(jì)算拱腳水平截面及側(cè)墻支座Ⅱ-Ⅱ截面的剪力組合值,并按受剪構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。此外尚須對(duì)側(cè)墻底面地基承載力進(jìn)行驗(yàn)算。防空洞的內(nèi)力組合值計(jì)算及驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》需對(duì)拱圈及側(cè)墻砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行調(diào)整:考慮水泥砂漿砌筑;考慮當(dāng)時(shí)的施工質(zhì)量控制等級(jí)為C級(jí)。三、基底附加壓應(yīng)力從表2可以看出,當(dāng)ln=1.7m,z=4m;ln=2.0m,z=5m;ln=2.4m,z=6m;ln=2.7m,z=7m時(shí),驗(yàn)算結(jié)果均滿足要求。此時(shí)z/ln=2.35～2.55,該比值波動(dòng)較小,可以認(rèn)為是個(gè)定值(n)。即當(dāng)基底附加壓應(yīng)力p0一定時(shí),ln值越小,z值越大,防空洞結(jié)構(gòu)越安全;也就是說(shuō),當(dāng)深跨比≥n時(shí),上下結(jié)構(gòu)均安全,不需要處理。影響深跨比的主要因素有:1)基底附加壓應(yīng)力,p0值越大,n值越大;2)地基土的抗剪強(qiáng)度,φ,c值越大,n值越小;3)防空洞自身的結(jié)構(gòu)性能越好,強(qiáng)度越高,n值越小。對(duì)本工程來(lái)說(shuō),如果側(cè)墻為毛石砌體,則側(cè)墻跨中受壓承載力均不滿足要求。此外,地基承載力特征值對(duì)n值也有影響。四、對(duì)土拱的基礎(chǔ)處理在房屋規(guī)劃時(shí),應(yīng)盡量避開淺表及跨度較大的防空洞,且承重墻宜選擇橫跨防空洞。當(dāng)無(wú)法避開時(shí),應(yīng)先收集有關(guān)資料,確定合理的層數(shù)、基礎(chǔ)寬度與基底附加壓應(yīng)力,然后對(duì)防空洞進(jìn)行驗(yàn)算,從而確定合理的深跨比,并根據(jù)深跨比決定是否進(jìn)行處理。當(dāng)處理不可避免時(shí),應(yīng)選擇合理的處理方案。因土拱本身有卸荷作用,故最好的處理方法是不破壞拱頂上土層的穩(wěn)定性。主要方法有:1)基礎(chǔ)加寬,以減小基底附加壓力;2)重新設(shè)計(jì)防空洞,經(jīng)驗(yàn)算,如拱圈強(qiáng)度不足則拆除拱圈,如側(cè)墻強(qiáng)度不足應(yīng)全部拆除重建;3)房屋基礎(chǔ)梁跨越法也是很好的方法之一。根據(jù)計(jì)算,工程對(duì)深跨比大于2.6的防空洞未做處理,為業(yè)主節(jié)省了大量的處理費(fèi)用;對(duì)深跨比不滿足要求的防空洞,