人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

題目：防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與計(jì)算實(shí)例

（內(nèi)部資料）

主講：《規(guī)范編制組》總顧問、教授級(jí)高工范仲興

刖B

《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》結(jié)構(gòu)部分的核心問題，是確定荷載。確定

荷載的方法有兩種：一種是按《規(guī)范》公式計(jì)算；另一種是經(jīng)《規(guī)范》編制

組人員，按公式進(jìn)行計(jì)算后，匯總成等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值表格，供大家直接選

用。這是基于二十多年前由于搞防空地下室的設(shè)計(jì)人員來自搞地面工程的設(shè)

計(jì)人員，對(duì)防空地下室的設(shè)計(jì)不熟悉而編制的。

我國(guó)人防工程建設(shè)近二十多年來，由于城市地下空間的開發(fā)利用和貫徹

“平戰(zhàn)結(jié)合”的方針，結(jié)構(gòu)跨度的增加，地下室凈高的增加，頂板上部覆土

厚度的增加等等，《規(guī)范》所提供的表格已不能適應(yīng)當(dāng)前人防工程建設(shè)的發(fā)展

需要。這是當(dāng)前設(shè)計(jì)人員遇到的主要問題，紛紛來電咨詢?nèi)绾斡?jì)算。因?yàn)楸?/p>

格是在特定的條件下制定的，它不能包攬一切，加上這是《規(guī)范》不是《手

冊(cè)》，因而在歸納匯總時(shí)，為了減少表格的數(shù)量，將擋次拉開，結(jié)果選用的荷

載值，其區(qū)間達(dá)一倍多，造成了人為的浪費(fèi)。另一方面，由于《規(guī)范》在等

效靜荷載計(jì)算方面，沒有系統(tǒng)的加以論述，條文分散，設(shè)計(jì)人員難以掌握。

為此，今天我向大家提供一套簡(jiǎn)易直觀的等效靜荷載計(jì)算公式，并附計(jì)算實(shí)

例，這是我這次講課的重點(diǎn)之一。希望大家，能通過這次講課，從查表中解

放出來，掌握計(jì)算原理，計(jì)算方法，成為既能查表、又能計(jì)算的人防結(jié)構(gòu)設(shè)

計(jì)人員。

對(duì)于人防工程結(jié)構(gòu)施工圖審查中常見的問題，我最近找了幾個(gè)人防工程

施工圖審查組，向他們了解了一些的情況，將會(huì)予以介紹。但由于目前在全

國(guó)范圍內(nèi)開展人防工程施工圖的審查，在結(jié)構(gòu)部分有的還停留在初步設(shè)計(jì)的

深度，對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算書未能進(jìn)行認(rèn)真的審查，因而一些問題未能發(fā)現(xiàn)。在講課

中，我會(huì)提醒大家，要注意的問題。

講課提綱

第一章武器效應(yīng)

1-1概述

1.突出對(duì)常規(guī)武器的防護(hù)

2.防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

1-2常規(guī)武器

1.常規(guī)武器的種類

2.炸彈沖擊、爆炸的局部作用和整體作用概念

3.指揮所工程防常規(guī)武器直接命中的結(jié)構(gòu)選型

4.修建乙類防空地下室的意義

5.修建高層建筑下部的防空地下室，對(duì)防常規(guī)武器有利

1-3核武器

1.什么是核武器

2.氫彈空爆的爆炸景觀

3.核武器的威力

4.核武器的四種殺傷破壞因素及其防護(hù)

第二章防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則與規(guī)定

2-1“強(qiáng)柱弱板”、“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則

2-2“等強(qiáng)”的設(shè)計(jì)原則

2-3有關(guān)計(jì)算規(guī)定

第三章等效靜荷載

★3-1等效靜荷載法

3-2多構(gòu)件體系等效靜荷載的計(jì)算方法

3-3等效靜荷載法的優(yōu)點(diǎn)

3-4等效靜荷載計(jì)算的誤差

第四章在爆炸動(dòng)荷載作用下，確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的等效靜荷載

★4-1在常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件等效靜荷載計(jì)算

1防空地下室頂板等效靜荷載計(jì)算

2防空地下室外墻等效靜荷載計(jì)算

（附計(jì)算實(shí)例）

4-2在核武器爆炸動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件等效靜荷載計(jì)算

★1防空地下室頂板等效靜荷載計(jì)算

★2防空地下室外墻等效靜荷載計(jì)算

★3防空地下室底板等效靜荷載計(jì)算

（附計(jì)算實(shí)例）

4出入口部門框墻、臨空墻等效靜荷載計(jì)算

（附計(jì)算實(shí)例）

5開敞式防倒塌棚架水平等效靜荷載的計(jì)算

第五章乙類防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件等效靜荷載選用表

5-1作用在防空地下室結(jié)構(gòu)上的等效靜荷載示意圖

1.防空地下室頂板等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

2.防空地下室外墻等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

5-2防空地下室室外出入口通道內(nèi)門框墻、臨空墻等效靜荷

載標(biāo)準(zhǔn)值的確定

5-3防空地下室室內(nèi)出入口通道內(nèi)門框墻、臨空墻等效靜荷

載標(biāo)準(zhǔn)值的確定

5-4防空地下室樓梯等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定

5-5防空地下室封堵構(gòu)件等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定

5-6不計(jì)入常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件

★第六章甲類防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件等效靜荷載選用表

6-1防空地下室頂板等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

6-2防空地下室外墻等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

6-3防空地下室底扳等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

6-4防空地下室室外出入口通道內(nèi)門框墻等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值

選用表

6-5防空地下室室外出入口通道內(nèi)臨空墻等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值

選用表

6-6防空地下室相鄰兩個(gè)防護(hù)單元之間的隔墻、門框墻水平

等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

6-7防空地下室上下層防護(hù)單元之間的樓板等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)

值選用表

6-8防空地下室室外出入口通道，當(dāng)凈跨小于3米時(shí)，頂板

和底板等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

6-9防空地下室室外開敞式防倒塌棚架等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選

用表

6-10防空地下室樓梯、平臺(tái)等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

6-11防空地下室擴(kuò)散室與防空地下室內(nèi)部房間相鄰的臨空

墻等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值選用表

★第七章防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一.貫徹強(qiáng)制性條文要點(diǎn)

二.結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

7-1鋼筋混凝土板、梁、墻、柱的截面設(shè)計(jì)

7-2基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

7-3門框墻的設(shè)計(jì)（附截面設(shè)計(jì)例題）

7-4室內(nèi)出入口的設(shè)計(jì)

7-5室外出入口的設(shè)計(jì)

7-6室內(nèi)出入口用做主要出入口的設(shè)計(jì)

7-7樓梯荷載的由來

7-8棚架的設(shè)計(jì)

7-9平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)

7-10無(wú)梁樓蓋的設(shè)計(jì)

7-11頂、底板反梁構(gòu)造圖

三.結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)總說明和計(jì)算書應(yīng)包含的內(nèi)容

附錄：常用結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)稱型基本自振圓頻率s簡(jiǎn)化計(jì)算表

第一章武器效應(yīng)

1T概述

1.突出對(duì)常規(guī)武器的防護(hù)

我國(guó)自十一屆三中全會(huì)以后，人防建設(shè)的指導(dǎo)思想，開始了戰(zhàn)

略性的調(diào)整：

①由準(zhǔn)備”早打、大打、打核戰(zhàn)爭(zhēng)，轉(zhuǎn)變到以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心

的軌道上來；

②由打核戰(zhàn)事，轉(zhuǎn)變到打高技術(shù)的局部戰(zhàn)爭(zhēng)上來”。

因此人防工程的建設(shè)，為適應(yīng)在核武器，生、化武器，威攝條

件下的高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，要防常規(guī)武器，核武器，生、化武

器的襲擊，當(dāng)前應(yīng)突出對(duì)常規(guī)武器的防護(hù)。

2.防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，將人民防空重點(diǎn)城市劃分為甲、乙兩類:

甲類城市應(yīng)防常規(guī)武器和核武器空襲；

乙類城市應(yīng)防常規(guī)武器空襲。

因此，甲類防空地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載和核

武器爆炸動(dòng)荷載的作用；乙類防空地下室結(jié)構(gòu)只考慮承受常規(guī)武器

爆炸動(dòng)荷載的作用。

注：我們以下將常規(guī)武器爆炸（簡(jiǎn)稱“常爆"）、核武器爆炸（簡(jiǎn)稱“核爆”）；

常規(guī)武器（簡(jiǎn)稱“?！辈泛宋淦鳎ê?jiǎn)稱“核”）。

⑴.甲類防空地下室防護(hù)級(jí)別分為三組：

1）.常5、核5；2）.常6、核6；3）.常6、核6B。

但每組防護(hù)級(jí)別中，核武器和常規(guī)武器只能考慮其中一種武

器，并只能考慮一次作用，因此，在選用時(shí)，那種武器的爆炸動(dòng)荷

載大，就選那種武器。如果是核4B級(jí)和核4級(jí)，只需考慮核爆炸

動(dòng)荷載的作用即可，如果要與常規(guī)武器直接命中相組合，那應(yīng)另行

規(guī)定。

①核武器抗力級(jí)別見下表

防核武器的抗力級(jí)別

級(jí)另U566B

抗力(KN/m2)1005030

②常規(guī)武器抗力級(jí)別分為二級(jí)：常5和常6。

(2).乙類防空地下室防常規(guī)武器的級(jí)別：常5和常6。

常5的抗力等級(jí)為，抗1000磅低阻式爆破彈非直接命中；

常6的抗力等級(jí)為，抗500磅低阻式爆破彈非直接命中。

非直接命中的定義：常規(guī)武器在離防空地下室外墻10米處的

地表面進(jìn)行爆炸，我們稱這種爆炸的方式為非直接命中爆炸。

(3).指揮所工程防常規(guī)武器直接命中的級(jí)別分為四級(jí)：常1、

常2、常3、常4。

下面簡(jiǎn)要的向大家簡(jiǎn)要介紹常規(guī)武器以及指揮所工程防常規(guī)

武器直接命中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)選型。

1—2常規(guī)武器

1.常規(guī)武器的種類

對(duì)防空地下室起破壞作用的常規(guī)武器有普通爆破彈、低阻式爆

破彈，半穿甲彈、穿甲彈。

(1).普通爆破彈(普通炸彈)的特點(diǎn)是裝藥量大，彈殼薄。彈體

內(nèi)裝有TNT炸藥，現(xiàn)在較多用“B”型炸藥，它的威力為TNT炸藥

的1.35倍。

普通爆破彈的穿甲能力小，對(duì)堅(jiān)固的混凝土結(jié)構(gòu)侵徹很小，它

對(duì)一般的建筑物，如橋梁、車站、機(jī)場(chǎng)、工廠等有較大的破壞力。

⑵.低阻式爆破彈(混凝土破壞彈)

低阻式爆破彈其特點(diǎn)是彈體細(xì)長(zhǎng)，投擲時(shí)受空氣阻力較小，落速較

大,命中率較高，可破壞堅(jiān)固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，常5、常6就是

防御這種類型的炸彈。

(3).半穿甲彈、穿甲彈

半穿甲彈、穿甲彈的彈殼較薄，均用特種穿甲鋼制成，由于穿

甲彈的彈殼堅(jiān)硬，彈頭尖小，表面平滑，故其落速比普通炸彈大得

多，因此對(duì)堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)有很大的侵徹力，但彈內(nèi)裝藥量小，爆炸威

力不大，它主要用于破壞堅(jiān)固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2.炸彈沖擊、爆炸的局部作用和整體作用概念

⑴.爆炸的局部作用(詳圖

裂健爆炸震塌爆炸貫穿

圖1-2-1

當(dāng)普通爆破彈命中目標(biāo)時(shí)，一般不侵入堅(jiān)硬材料中，對(duì)結(jié)構(gòu)的

破壞主要由裝藥爆炸所產(chǎn)生。如上圖所示，當(dāng)結(jié)構(gòu)有足夠厚度，裝

藥爆炸后，形成爆炸漏斗坑，結(jié)構(gòu)反表面不出現(xiàn)任何破壞；當(dāng)結(jié)構(gòu)

厚度減薄時(shí)，反表面出現(xiàn)裂縫；結(jié)構(gòu)厚度再減薄時(shí)，反表面出現(xiàn)爆

炸震塌；當(dāng)結(jié)構(gòu)厚度繼續(xù)再減薄時(shí)，出現(xiàn)爆炸貫穿現(xiàn)象。

當(dāng)?shù)妥枋奖茝?、半穿甲彈、穿甲彈命中目?biāo)時(shí)，先侵徹后爆

炸，引起的局部破壞作用見圖1-2-2。

裂健爆炸震塌爆炸貫穿

圖1-2-2

由于炸彈的沖擊和爆炸產(chǎn)生的漏斗坑、裂縫、震塌、貫穿等現(xiàn)

象，其特點(diǎn)是，破壞位置發(fā)生在炸彈著落點(diǎn)附近及其反表面的局部

地方，因而稱為局部作用。我們可以根據(jù)工程任務(wù)的不同要求，在

確定結(jié)構(gòu)厚度時(shí)，可按照不允許出現(xiàn)震塌或不貫穿來進(jìn)行計(jì)算。

(2).炸彈的整體作用

炸彈對(duì)結(jié)構(gòu)在產(chǎn)生局部作用的同時(shí)，還產(chǎn)生沖擊和爆炸的壓力

作用，我們將這種作用的荷載，稱為沖擊和爆炸動(dòng)荷載。在沖擊和

爆炸動(dòng)荷載作用下，整個(gè)結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形和內(nèi)力，甚至造成整個(gè)結(jié)

構(gòu)的倒塌。通常我們把這種作用稱作為整體作用。

一般我們以炸彈的局部作用，來確定結(jié)構(gòu)的厚度；以炸彈的整

體作用，所產(chǎn)生的沖擊、爆炸動(dòng)荷載來計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力和截面設(shè)計(jì)。

3.指揮所工程防常規(guī)武器直接命中的結(jié)構(gòu)選型

（1）.整體式結(jié)構(gòu)（圖『2-3）

整體式結(jié)構(gòu)由防空地下室主體結(jié)構(gòu)直接起防護(hù)作用。

圖1-2-3整體式結(jié)構(gòu)

（2）.多層式結(jié)構(gòu)（圖1-2-4）

主體結(jié)構(gòu)上部有鋼筋混凝土起爆層和分散層（砂土）所組成。

圖1-2-4多層式結(jié)構(gòu)

(3).隧道式結(jié)構(gòu)(圖1-2-5)

隧道式結(jié)構(gòu)主要是上面的天然土層或巖石層來起防護(hù)作用。

圖1-2-5隧道式建筑物

4.修建乙類防空地下室的意義

城市遭受轟炸時(shí)，人員的傷亡，絕大多數(shù)不是由于炸彈直接命

中所造成，而是由于彈片、氣浪在較大范圍內(nèi)對(duì)地面人員的傷害所

造成的。因此對(duì)于建造非直接命中的乙類防空地下室，對(duì)保存有生

力量具有重要意義。

歷次戰(zhàn)爭(zhēng)事實(shí)說明，城市有無(wú)可靠的防空設(shè)施，其戰(zhàn)爭(zhēng)造成的

后果大不一樣。如第二次世界大戰(zhàn)中，蘇聯(lián)對(duì)民防工作不夠重視,

最終民眾死亡人數(shù)達(dá)到七百萬(wàn)人，與此相比，英國(guó)因修建了大量的

民防建筑，結(jié)果民眾死亡人數(shù)僅為六萬(wàn)二千人，兩者相差110倍。

5.修建高層建筑下部的防空地下室，對(duì)防常規(guī)武器有利

防空地下室人員掩蔽部，是不考慮防常規(guī)武器直接命中，但有

些防空地下室，它離國(guó)家的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、文化等重要目標(biāo)距

離很近，在該范圍內(nèi)，敵人在轟炸重要目標(biāo)的同時(shí)，有可能遭受常

規(guī)武器誤炸的可能，在這種情況下，高層建筑的防空地下室與單建

式人防工程相比，在防御常規(guī)武器方面極為有利。

(1).當(dāng)防空地下室上部的高層建筑在10層以上時(shí)(假定每層現(xiàn)

澆鋼筋混凝土樓板厚度為100mm),當(dāng)2000磅的航彈直接命中建筑

物頂層時(shí)，經(jīng)計(jì)算，它能迫使航彈在防空地下室頂板以上爆炸，從

而保障了防空地下室內(nèi)部人員的安全。

(2).高層建筑的每層樓板，能使命中的導(dǎo)彈在穿透樓板時(shí)，動(dòng)

能逐漸減小，致使導(dǎo)彈發(fā)生偏移，有可能導(dǎo)向防空地下室外部進(jìn)行

爆炸。

現(xiàn)以我駐南斯拉夫大使館被炸為例（圖1-2-6）：

圖「2-6被炸前的駐南使館

N一

圖1-2-7彈著點(diǎn)分布圖

圖1-2-85號(hào)彈著點(diǎn)及侵徹軌跡

圖1-2-93號(hào)彈著點(diǎn)侵徹軌跡

駐南使館：一幢為5層的辦公樓；另一幢為2層的官邸。均為

框架結(jié)構(gòu),下部均有普通地下室，樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。1999

年5月8日以美國(guó)為首的北約，悍然襲擊了我駐南使館，共發(fā)射五

枚導(dǎo)彈，分別命中辦公樓4枚和大使官邸1枚，其導(dǎo)彈編號(hào)詳（圖

1-2-7）o其破壞情況如下：

1）.命中大使官邸的1號(hào)彈，它穿透兩層后鉆入地下室地基

中，未見爆炸痕跡。

2）.2號(hào)彈從辦公樓的二層側(cè)向侵入，穿透兩層樓板后侵入地

下室后爆炸；

3）.3號(hào)彈穿透辦公樓的5層樓板后向右偏移，擊穿一層的外

墻后飛向室外，但未見爆炸痕跡，彈頭偏移7.5米；（詳圖1-2-9）

4）.4號(hào)彈穿透辦公樓的4層樓板和一層陽(yáng)臺(tái)偏移后，落在地

面上，偏移距離達(dá)9.6米；

5）.5號(hào)彈從樓頂侵入，連續(xù)穿透三層樓板后，偏離至室外土

中爆炸，偏移距離達(dá)5米（詳圖1-2-8）o

綜上所述，共發(fā)射5枚精制導(dǎo)彈，僅有1枚侵入地下室爆炸，

其余偏移或未爆。

1—3核武器

1.什么是核武器

核武器是利用原子核反應(yīng)，瞬時(shí)間放出巨大的能量，對(duì)各種目

標(biāo)起殺傷破環(huán)作用的武器。

(1).原子彈的核裝料為鈾兩或杯239,它是用炸藥引爆。在不

到百萬(wàn)分之一秒時(shí)間內(nèi)放出巨大能量，產(chǎn)生猛裂爆炸，起殺傷破壞

作用的武器。

⑵.氫彈的核裝料為笊化鋰，它先用炸藥引爆原子彈，再由原

子彈引爆氫彈。爆炸時(shí)，在核裝料的反應(yīng)區(qū)內(nèi)，溫度可高達(dá)幾千萬(wàn)

度，壓力可高達(dá)幾百億個(gè)大氣壓，放出巨大能量，產(chǎn)生猛裂爆炸，

起殺傷破壞作用的武器。

2.氫彈空爆的爆炸景觀

以氫彈空爆為例，防空地下室工程的設(shè)汁，不考慮地面爆炸，

因而可不考慮抗震設(shè)計(jì)，我們?cè)诒耐队包c(diǎn)的防空地下室房間內(nèi)，

所布置的暖瓶和啤酒瓶均倒扣在地，爆后均未倒下。下面介紹氫彈

空中爆炸的景觀：

(1).首先出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光

閃光點(diǎn)呈現(xiàn)是一個(gè)明亮的球體，不象打雷是一條線。在距爆心

幾十公里以至幾百公里的地方都能看到。有一位戰(zhàn)士不聽指揮，張

眼觀看而造成失明，我們?cè)囼?yàn)人員是帶上了特制的目鏡觀看的。

閃光過后聽到爆炸聲，因?yàn)楣馑俅笥诼曀伲覀兙啾耐队凹s

5公里處，此時(shí)，聽到爆炸聲后，突然感到空氣的溫度，似象在火

爐旁邊烤火的熱量，轟的一下而過。

(2).閃光過后，隨即出現(xiàn)一個(gè)明亮的火球(見圖1-3-3)

圖1-3-3我國(guó)氫彈空中爆炸的火球

火球形成，在初期體積很小，象一個(gè)火焰翻滾的太陽(yáng)。由于高

溫高壓的作用，火球體積迅速向外膨脹，并不斷上升，幾秒或幾十

秒鐘后，火球冷卻成為灰褐色的煙團(tuán)。煙團(tuán)以很大速度上升，體積

不斷擴(kuò)大。在煙云上升的同時(shí)，地面產(chǎn)生負(fù)壓，掀起塵柱，煙云和

塵柱構(gòu)成了高大的美麗的磨菇狀煙云（見圖1-3-4）o

磨菇狀煙云上升到最大高度以后，將繼續(xù)擴(kuò)散，并隨風(fēng)飄移,

最后消散。我們就在此時(shí)，戴上防毒面具，穿上防毒衣，插上劑量

筆，發(fā)揚(yáng)了一不怕苦，二不怕死的精神，沖向爆心，回收測(cè)試數(shù)據(jù)。

圖『3-4我國(guó)氫彈空中爆炸的蘑茹煙云

3.核武器的威力

核武器的威力用“TNT”當(dāng)量（簡(jiǎn)稱當(dāng)量）表示。例如：當(dāng)量

為2萬(wàn)噸級(jí)的核武器，它的威力，爆炸時(shí)所放出的能量，相當(dāng)于2

萬(wàn)噸TNT炸藥量爆炸時(shí)所放出的能量。目前，核武器的威力，可小

至千噸以下，大至幾千萬(wàn)噸。

4.核武器的四種殺傷破壞因素及其防護(hù)

核武器的四種殺傷破壞因素：光輻射、沖擊波、早期核輻射和

放射性沾染。前三種殺傷破壞因素，均發(fā)生在爆后幾十秒鐘以內(nèi)，

因此，又稱為瞬時(shí)殺傷破壞因素。后一種殺傷破壞因素，放射性沾

染作用時(shí)間比較長(zhǎng)，一般可持續(xù)幾天甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

四種殺傷破壞因素在總能量中所占的比例分別為：沖擊波

50%,光輻射35%,早期核輻射5%,放射性沾染10%。

（1）.光輻射

核爆炸瞬間，高達(dá)幾千度以上高溫高壓的火球，它向四周輻射

的能量，稱為光輻射。光輻射對(duì)暴露人員引起燒傷，能使鋼材熔化,

能使建筑物燃燒，能引起城市大火。防空地下室因?yàn)樵诘叵拢豢?/p>

慮對(duì)光輻射的防護(hù)。

（2）.沖擊波

核爆炸時(shí)，由于在核裝置內(nèi)壓力高達(dá)幾百億個(gè)大氣壓，溫度高

達(dá)幾千萬(wàn)度，它和周圍的大氣壓產(chǎn)生極大的壓力差。從而促使高溫

的爆炸氣體向外擴(kuò)散，壓縮周圍空氣，形成空氣沖擊波。

空氣沖擊波的特性，是設(shè)計(jì)防空地下室的核心。現(xiàn)將空氣沖擊

波的八大特性，介紹如下：

1）.空氣沖擊波由超壓區(qū)和負(fù)壓區(qū)組成。壓力大于大氣壓的

區(qū)域稱為超壓區(qū)，低于大氣壓的區(qū)域稱為負(fù)壓區(qū)。負(fù)壓區(qū)緊跟在超

壓區(qū)后面。詳圖1-3-5超壓區(qū)和負(fù)壓區(qū)的壓力分布情況。

2）.超壓區(qū)的前沿與未擾動(dòng)空氣的分界面稱為沖擊波的波陣

面或波頭。在波陣面上，氣體的壓力、密度、溫度和空氣分子的運(yùn)

動(dòng)速度都突躍到最大值，這是沖擊波的主要特點(diǎn)。圖1-3-5表示了

沖擊波通過空間某一點(diǎn)時(shí)，該處壓力隨時(shí)間的變化情況。當(dāng)沖擊波

的陣面以超聲速向前推進(jìn)，沖擊波到來時(shí)，該處超壓瞬時(shí)由零增到

圖1-3-5空氣沖擊波

峰值△Pz,然后隨著超壓區(qū)通過，由于能量在空間擴(kuò)散和消耗，離

爆心愈遠(yuǎn)，該點(diǎn)壓力不斷減小，緊接著負(fù)壓區(qū)通過，超壓變?yōu)樨?fù)壓,

負(fù)壓逐漸增大到最大值A(chǔ)P-后又逐漸減小并恢復(fù)到正常氣壓。

3).當(dāng)沖擊波波陣面接觸到未被擾動(dòng)的空氣質(zhì)點(diǎn)時(shí)，使該處空

氣質(zhì)點(diǎn)獲得很大速度向前運(yùn)動(dòng)，形成強(qiáng)烈陣風(fēng)，這種陣風(fēng)稱為“動(dòng)

壓”，它隨著沖擊波波陣面向前推進(jìn)，動(dòng)壓的強(qiáng)度也隨著沖擊波超

壓隨時(shí)間的變化而變化。因此空氣沖擊波對(duì)物體的作用，不僅有超

壓作用、負(fù)壓作用，還有動(dòng)壓的作用。

4).核爆炸地面空氣沖擊波最大超壓值是怎樣形成的？

空中爆炸所產(chǎn)生的球形沖擊波，我們稱它為入射波，它在向四

周傳播的過程中，首先碰到爆心下方的地面后，沖擊波就反向向上

傳播，我們稱向上傳播的沖擊波為反射波。反射波是在已被入射波

壓縮和加熱過的空氣介質(zhì)中進(jìn)行傳播的，所以反射波的傳播速度要

比入射波快，反射波的壓力要比入射的壓力大，并成倍增長(zhǎng)。在離

爆心投影點(diǎn)的距離約為爆高H的地表處,反射波陣面趕上入射波陣

面，在這一點(diǎn)組成為單一的沖擊波，我們稱該波為合成沖擊波。在

入射波、反射波和合成波三波的交點(diǎn)的連線下方稱為合成波區(qū)(詳

圖1-3-6)。

圖1-3-6合成波形成示意圖

在合成波區(qū)內(nèi)，沒有入射波、反射波的作用，祗有單一的合

成波作用，而合成波總是平行地面向前運(yùn)行，在運(yùn)行中，它垂直

作用在地面的超壓，我們稱這超壓為地面空氣沖擊波最大超壓△

Pm（簡(jiǎn)稱地面超壓），也就是我們常用的aPm值，

△Pm=f（C、H、R）的函數(shù)

C一核武器當(dāng)量H—爆高R一離爆心投影點(diǎn)的水平距離

例：有一枚C=100萬(wàn)噸當(dāng)量的氫彈，在離地面H=1500米

的上空爆炸。在離爆心投影點(diǎn)距離（約為爆高H）1500米處，形成

合成波。經(jīng)計(jì)算：

①離爆心投影點(diǎn)R=2630米處，△Pm=100KN/m2；

②離爆心投影點(diǎn)R=4270米處，△PnFSOKN/m?；

③離爆心投影點(diǎn)R=5800米處，△P/BOKN/m?。

從上例已知，防空地下室的位置，均在合成波區(qū)域范圍內(nèi)的地

面以下。

5）.地面沖擊波超壓對(duì)物體的破壞原理

超壓總是垂直壓向物體各個(gè)表面,例如對(duì)小斷面防倒塌棚架的

柱，它四邊所承受的超壓值大小相等，方向相反，四周表面均受到

超壓的擠壓作用o當(dāng)?shù)孛婵諝鉀_擊波平行地表的方向傳播遇到地面

建筑物時(shí)，首先在結(jié)構(gòu)的迎波面上產(chǎn)生反射超壓，由于高速運(yùn)動(dòng)分

子受阻引起能量轉(zhuǎn)換，使得作用在反射面上的反射超壓，比原來入

射沖擊波的超壓成倍增長(zhǎng)，一般是2?8倍。

當(dāng)沖擊波還沒有把物體包圍之前（特別是較大的物體），由于

正面和背面的壓力差,致使物體向著沖擊波前進(jìn)的方向偏斜或挪動(dòng)

而遭到破壞。

當(dāng)沖擊波把物體包圍住時(shí)（見圖「3-7）,物體受到超壓四面

八方的“擠壓”作用而塌陷破壞。這種擠壓作用是超壓破壞作用的

主要特點(diǎn)。我們?cè)谖鞑亢诵?yīng)試驗(yàn)中，地面建筑物破壞的特征是,

前墻和兩側(cè)的墻向內(nèi)倒，后墻向外倒，這是超壓和動(dòng)壓作用的結(jié)果。

圖1-3-7沖擊波超壓對(duì)物體的破壞原理

6）.動(dòng)壓對(duì)建筑物的破壞原理

當(dāng)沖擊波包圍并繞著整個(gè)建筑物運(yùn)動(dòng)時(shí),結(jié)構(gòu)各個(gè)表面都受到超壓

的作用，并在迎爆面和背面同時(shí)受到動(dòng)壓的作用。動(dòng)壓只有在沖擊

波的氣流繞過物體運(yùn)動(dòng)時(shí)才發(fā)生作用，它對(duì)物體的迎波面、背面施

加的壓力不僅大小不同，而且符號(hào)也相反，例如迎爆面受正壓，背

面受負(fù)壓。

動(dòng)壓使物體變形或發(fā)生平移，拋擲而遭到破壞（見圖1-3-8）o

圖1-3-8沖擊波動(dòng)壓的破壞原理示意圖

7).壓縮波對(duì)地下建筑的作用原理

核爆炸沖擊波作用于地面，使地面土壤受到壓縮‘卜」

和產(chǎn)生的速度，同時(shí)繼續(xù)向下一層土壤壓縮

和產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。因此，土壤在地面沖擊波作用下，吸

不同深度的土壤先后受到壓縮，并由上向下逐0個(gè)、2

層壓縮，我們稱這種波為壓縮波。圖1-3-9⑧一卡

為不同深度各點(diǎn)實(shí)測(cè)記錄的壓力波形圖。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，壓縮波具有下列特點(diǎn)：'----------

①.沒有陡峭的波陣面，壓力由零逐漸增加到最大值；圖1-3-9

②.壓縮波隨深度增加，最大壓力值逐漸減小；(衰減)

③.壓力從零增加到最大,其升壓時(shí)間，是隨著深度增加而增加。

8).沖擊波負(fù)壓對(duì)物體的作用原理

壓力低于正常大氣壓的壓力稱為負(fù)壓，由于負(fù)壓升壓時(shí)間較長(zhǎng),

故其動(dòng)力作用較弱，我們可近視地把它看作為靜載。在設(shè)計(jì)門扇的

閉鎖、絞頁(yè)和采用的臨戰(zhàn)加固封堵構(gòu)件均應(yīng)驗(yàn)算負(fù)壓的作用。

(3).早期核輻射

在核爆炸瞬間放出丙種射線和中子流，這種射線能使照相底片

曝光、半導(dǎo)體元件改變參數(shù)及光學(xué)玻璃變暗，但對(duì)其它物質(zhì)不產(chǎn)生

破壞作用，而對(duì)人員、生物能引起各種器官的機(jī)能失調(diào)而死亡。在

西部核試驗(yàn)基地，布置在近區(qū)地面上的動(dòng)物，由于遭受沖擊波的殺

傷作用，七孔流血當(dāng)場(chǎng)死亡。而在遠(yuǎn)區(qū)的動(dòng)物從外表看上去，沒有

受到任何傷害，可是幾天以后就死亡，其原因是患射線病而死。

又如：在日本廣島離爆心投影點(diǎn)220米處有一幢為四層的鋼

筋混凝土建筑物，在核爆炸時(shí)，各層都有人居住，爆后6-17晝夜

之間，除一層人員幸存外,其余各層人員大都因患射線病相繼死亡。

這說明，以上三層對(duì)削弱早期核輻射起到了重要作用。

對(duì)于早期核輻射的防護(hù)

當(dāng)早期核輻射穿過一定厚度的材料時(shí)，其作用會(huì)大大降低。例

如：1米厚的土壤或0.7米厚的混凝土，就可將其劑量削弱99%。

因此，在防空地下室中采用頂板上部覆土和加厚臨空墻的措施來加

以防護(hù)。但是口部的鋼門不能防中子流，這對(duì)防空地下室宙下很大

的隱患。

(4)放射性沾染

在爆區(qū)和煙云經(jīng)過的區(qū)域，還留存有一定數(shù)量的放射性物質(zhì)，

并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，不斷放射出中子流和丙種射線，當(dāng)人員接近被沾

染的地面和物體時(shí)，可直接受到射線照射引起射線病，人員也可能

因吸入污染的空氣和吃進(jìn)污染的食物和水,會(huì)引起內(nèi)照射傷害人體

機(jī)能。

在西部核試驗(yàn)中，氣象預(yù)報(bào)的正確性是關(guān)鍵。爆后一定要吹東

南風(fēng)，將污染的空氣吹向西北荒無(wú)人煙的戈壁灘和西伯里亞地區(qū)；

決不能反方向吹向人口密集的我國(guó)東南部地區(qū)和日本等國(guó)。

對(duì)于放射性沾染的防護(hù)

對(duì)于放射性沾染(毒劑、細(xì)菌)的防護(hù)，均可采用密閉措施。將

防空地下室所有的孔口配備密閉裝置，與外界空氣隔絕起來。對(duì)于

外界在染毒時(shí)仍需進(jìn)風(fēng)的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)濾毒設(shè)備；對(duì)于外界在染

毒時(shí)仍需進(jìn)入防空地下室的人員，應(yīng)設(shè)洗消系統(tǒng)；對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)的

設(shè)計(jì)，應(yīng)使密閉門內(nèi)通道的空氣壓力，稍高于外部，以利于防止毒

劑滲入。

這四種殺傷破壞半徑,它不是按核武器當(dāng)量增大的倍數(shù)而成比

例增大，即使核武器的當(dāng)量成百倍地增加，而它的殺傷破壞半徑也

只能增大幾倍。例如當(dāng)量增加8倍，殺傷破壞半徑則增加2倍

(圾=2),當(dāng)量增加到1000倍，殺傷破壞半徑才增加10倍

(Vwoo=io),因此，使用大當(dāng)量的核武器并不經(jīng)濟(jì)。目前核武器向小

當(dāng)量的多彈頭跳，其殺傷破壞碎面廣，而移濟(jì)。

第二章防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則與規(guī)定

2-1“強(qiáng)柱弱板”、“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則

防空地下室結(jié)構(gòu)在滿足設(shè)計(jì)抗力的前提下,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

構(gòu)件應(yīng)采用“強(qiáng)柱弱板”和“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

根據(jù)這個(gè)原則，防空地下室頂板，應(yīng)按彈塑性工作階段進(jìn)行

設(shè)計(jì)，充分利用受彎構(gòu)件板的變形來吸收爆炸沖擊波的能量，以減

輕梁支座截面的抗剪和柱抗壓的負(fù)荷,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，而不是脆性破

壞，從而提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力。

2-2“等強(qiáng)”的設(shè)計(jì)原則

防空地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)防護(hù)要求和受力情況，結(jié)構(gòu)各

個(gè)部位的抗力應(yīng)相協(xié)調(diào)，應(yīng)按“等強(qiáng)”的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

具體地說：防空地下室的主體結(jié)構(gòu)、人員車輛出入口部、進(jìn)排

風(fēng)口和防護(hù)設(shè)備等均應(yīng)做到抗力相協(xié)調(diào)，防止出現(xiàn)由于某個(gè)部位的

局部破壞，而影響主體結(jié)構(gòu)的防護(hù)密閉性能。例如：

1.防空地下室在選用防爆波活門時(shí)，要克服選用高抗力的防

爆波活門，總認(rèn)為要比選用低抗力的防爆波活門安全的誤區(qū)。

例如：當(dāng)防空地下室抗力等級(jí)為核6級(jí)時(shí)，如選用高抗力核5

級(jí)的防爆波活門，其結(jié)果，由于抗力高的防爆波活門的懸板，比抗

力低的防爆波活門的懸板要重，重的懸板在低抗力作用下，關(guān)閉就

不靈活，關(guān)閉時(shí)間要長(zhǎng)，因此，消波率會(huì)降低，擴(kuò)散室內(nèi)余壓會(huì)增

大，從而將會(huì)破壞濾毒罐等設(shè)備，危及人員的安全。因此選用的防

護(hù)設(shè)備也必須與主體抗力相協(xié)調(diào)。

2.門框墻與鋼筋混凝土門扇的設(shè)計(jì)，兩者要相協(xié)調(diào)，均應(yīng)按彈

性工作階段設(shè)計(jì)。因?yàn)殇摻罨炷灵T扇是按彈性階段設(shè)計(jì)的，如果

門框墻按彈塑性工作階段設(shè)計(jì)，那么門框變形就會(huì)增大，就不能保

證門扇與門框的密閉性能，這將危及人員的安全，這就是門框墻為

什么不能按臨空墻的荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)的原因。

2—3有關(guān)計(jì)算規(guī)定

1.防空地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)按50年采用，并應(yīng)于上

部建筑的結(jié)構(gòu)相同。

2.防空地下室結(jié)構(gòu)在“常爆”動(dòng)荷載或“核爆”動(dòng)荷載作用下,

其動(dòng)力分析均可采用等效靜荷載法。

3.防空地下室結(jié)構(gòu)在“常爆”動(dòng)荷載或“核爆”動(dòng)荷載作用下,

應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)承載力；對(duì)結(jié)構(gòu)變形、裂縫開展以及地基承載力與地基

變形可不進(jìn)行驗(yàn)算。

第三章等效靜荷載

3—1等效靜荷載法

等效靜荷載可按下式(3-1-1)計(jì)算：

Qe=KdPc(3-1-1)

式中：qe一一作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

Pc一一作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的動(dòng)荷載最大壓力

（kN/m2）；

Kd——構(gòu)件的動(dòng)力系數(shù)，

防空地下室所承受的動(dòng)荷載是“常爆”動(dòng)荷載和“核爆”動(dòng)荷

載，它的特點(diǎn)，壓力是突加荷載，產(chǎn)生加速度，引起體系振動(dòng)。在

工程上為了便于解決實(shí)際問題,常常把這種爆炸動(dòng)荷載變換為一種

等效靜荷載，這種方法稱為等效靜荷載法。我們將結(jié)構(gòu)構(gòu)件在動(dòng)荷

載作用下的最大內(nèi)力和變形看作為等效靜荷載作用下的內(nèi)力和變

形;并將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的等效靜荷載在數(shù)值上等于動(dòng)荷載的最大值與動(dòng)

力系數(shù)的乘積。

1.確定動(dòng)力系數(shù)4

（1）.在“核爆”動(dòng)荷載作用下：

①在無(wú)升壓時(shí)間的三角形荷載作用下（圖3-17）的動(dòng)力系數(shù),

僅取決于允許延性比［B］值，它與結(jié)構(gòu)截面尺寸無(wú)關(guān)。端計(jì)算公

、k-2網(wǎng)

式如下：降—2網(wǎng)-1（3-1-2）

式中：［切——允許延性比（見表3-1-1）

作用在出入口部門框墻、臨空墻上的空氣沖擊波壓力荷載屬于

這種荷載型式。

△P

\簡(jiǎn)化波形

<II\\'地工面空氣沖；擊波超壓波形

J一一一

圖3-1-1無(wú)升壓時(shí)間的三角形荷載

表3-1-1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許延性比［B］值

受力狀態(tài)

結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用要求動(dòng)荷載類別

受彎大偏心受壓小偏心受壓軸心受壓

“核爆”動(dòng)荷載1.01.01.01.0

密閉、防水要求高

“常爆”動(dòng)荷載2.01.51.21.0

“核爆”動(dòng)荷載3.02.01.51.2

密閉、防水要求一般

“常爆”動(dòng)荷載4.03.01.51.2

②在有升壓時(shí)間的平臺(tái)形荷載作用下（詳圖3-1-2）的動(dòng)力

系數(shù)，它與允許延性比修］、自振圓頻率3及升壓時(shí)間％三者有關(guān)。

儲(chǔ)值可按表3-1-2查得。

簡(jiǎn)化波形

國(guó)

圖3-1-2有升壓時(shí)間的平臺(tái)形荷載

作用在全埋式防空地下室頂板、外墻上的壓縮波荷載屬于這種

荷載型式。

表3-1-2動(dòng)力系數(shù)4

允許延性比㈤

3縱

1.01.21.52.03.0

02.001.711.501.341.20

11.961.681.471.311.19

21.841.581.401.261.15

31.671.441.281.181.10

41.501.301.181.111.06

51.401.221.131.071.05

61.331.171.091.051.05

71.291.141.071.051.05

81.251.111.061.051.05

91.221.091.051.051.05

101.201.081.051.051.05

151.131.051.051.051.05

201.101.051.051.051.05

注表中；。結(jié)構(gòu)構(gòu)件自振圓頻率；然升壓時(shí)間;

[￡]允許延性比。

(2).在“常爆”動(dòng)荷載作用下：

1).在無(wú)升壓時(shí)間的三角形荷載作用下的動(dòng)力系數(shù)，根據(jù)結(jié)構(gòu)

構(gòu)件自振圓頻率3動(dòng)荷載等效作用時(shí)間友及允許延性比[￡]值,

可按公式(3-1-3)計(jì)算確定：

儲(chǔ)=[+-2⑶-丁『(3-1-3)

3。2[^](1+—)

2).在有升壓時(shí)間的平臺(tái)形荷載作用下的動(dòng)力系數(shù)，根據(jù)結(jié)構(gòu)

構(gòu)件自振圓頻率G、動(dòng)荷載升壓時(shí)間力、動(dòng)荷載等效作用時(shí)間tA

及允許延性比[￡],可按公式(3-1-4)計(jì)算確定：

K“=久(3-1-4)

八—(3-1-5)

式中I動(dòng)荷載升壓時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響系數(shù);

Kd—采用無(wú)升壓時(shí)間的平臺(tái)形動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件

的動(dòng)力系數(shù)，但應(yīng)將公式(3-1-3)中務(wù)改用力

td—土中壓縮波按等沖量簡(jiǎn)化的等效作用時(shí)間。

用等效靜荷載法，在有升壓時(shí)間作用下，為了確定動(dòng)力系數(shù),

均需計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的自振圓頻率。

2.確定構(gòu)件自振圓頻率3

—(1/S)

3=(3-1-6)

式中：Q一頂板頻率系數(shù)，可按附錄表查得

d一板厚

勺一混凝土強(qiáng)度等級(jí)影響系數(shù)，可按附錄表查得

/一構(gòu)件的計(jì)算跨度

該公式(3-1-6)是我為方便大家計(jì)算而推導(dǎo)的。請(qǐng)參閱1983年5月由我

主編的，并由中國(guó)人民解放軍戰(zhàn)士出版社出版的《人民防空工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手

冊(cè)》。

3-2多構(gòu)件體系等效靜荷載的計(jì)算方法

等效靜荷載法原則上只適用于單個(gè)構(gòu)件,但實(shí)際結(jié)構(gòu)均由梁板

柱等多個(gè)構(gòu)件組成,而且每一構(gòu)件的延性不盡相同、升壓時(shí)間不同、

反射系數(shù)不同，所以用等效靜荷載法設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)要將結(jié)構(gòu)拆成單個(gè)

獨(dú)立構(gòu)件，求出作用在各自構(gòu)件上的等效靜荷載。現(xiàn)舉例如下，說

明多構(gòu)件體系等效靜荷載的計(jì)算方法。

例題：求多構(gòu)件體系的四周等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值(圖3-2-1)：

圖3-2-1由多構(gòu)件體系組成的框架結(jié)構(gòu)圖

（1）.將該框架拆成為三種單個(gè)構(gòu)件：

①頂扳b構(gòu)件；②外墻c構(gòu)件；③底板D構(gòu)件。

⑵.假定節(jié)點(diǎn)A、C為構(gòu)件的彈性嵌固支座。

⑶.b、c、D構(gòu)件的自振園頻率和動(dòng)力系數(shù)，可從上述《人防

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一冊(cè)）》中查得。

⑷.求框架結(jié)構(gòu)周邊（頂板、側(cè)墻、底板）的等效靜荷載。

（5）.按框架計(jì)算求得內(nèi)力。

3-3等效靜荷載法的優(yōu)點(diǎn)

計(jì)算簡(jiǎn)單，并能沿用靜力計(jì)算的公式和圖表，因此被廣大設(shè)計(jì)

人員所采用。

3-4等效靜荷載計(jì)算的誤差

可歸納為下列三種情況：

1.計(jì)算撓度，誤差最小。彎矩次之，剪力及軸力最大；

2.計(jì)算梁板體系其誤差比計(jì)算拱形結(jié)構(gòu)要?。?/p>

3.計(jì)算均布荷載作用下的結(jié)構(gòu)其誤差比計(jì)算集中荷載作用下

的結(jié)構(gòu)要小。

根據(jù)1,按等效靜荷載計(jì)算，所求得梁端剪力及軸力誤差最大。

所以在過去的（人防規(guī)范）中將所求得的等效靜荷載乘以提高系數(shù)

1.25；而現(xiàn)行規(guī)范將材料動(dòng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)0.8（規(guī)范

4.10.5、4.10.6條）。這兩種系數(shù)最終結(jié)果是相等的。

第四章在爆炸動(dòng)荷載作用下，確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的等效靜荷

載

★4—1在“常爆”動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件等效靜荷載計(jì)算

1.防空地下室頂板等效靜荷載計(jì)算

圖4-1-1結(jié)構(gòu)剖面

前面已經(jīng)講過qe=KdPc

APm-作用到防空地下室頂板上成為最大的動(dòng)荷載Pc值，需經(jīng)過下列步

驟：

①△Pm進(jìn)入上部建筑物底層f②通過土壤壓縮波向下傳遞f③作用到頂板Pc

（上部建筑物的影響系數(shù)K頂）（衰減系數(shù)Ks）（反射系數(shù)Kf）

（頂板荷載均布系數(shù)Ce）

⑴.頂板等效靜荷載計(jì)算公式：

Qe=KdPc

Pc=K?CeKsKfAPcm

，qe=GCeKsKfKdAPcm（4--1）

式中：

K頂一一上部建筑的影響系數(shù)

Ce——頂板荷載均布系數(shù)；

一一土中壓縮波衰減系數(shù)

Ks

Kf——頂板綜合反射系數(shù)，

kd——頂板動(dòng)力系數(shù)

△Pern一一常規(guī)武器地面爆炸空氣沖擊波最大超壓

1).求K頂一一上部建筑的影響系數(shù)

當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可考慮上部建筑對(duì)常規(guī)武器地面爆

炸空氣沖擊波超壓作用的影響，此時(shí)可將空氣沖擊波最大超壓乘以

0.8系數(shù)。

①上部建筑層數(shù)不少于二層，其底層外墻為鋼筋混凝土或

砌體承重墻,且任何一面外墻墻面開孔面積不大于該墻面面積的

50%；

②上部為單層建筑,其承重外墻使用的材料和開孔比例符合

上款規(guī)定,且屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2).求Ce一一頂板荷載均布系數(shù)；

①當(dāng)頂板覆土厚度小于等于0.5米時(shí)，Ce可取1.0；

②當(dāng)覆土厚度大于0.5米時(shí)，Ce可取0.9。

3).求(一一感生(間接)土中壓縮波衰減系數(shù)

(=1一2)(4-1-2)

式中：

h——頂板上部覆土厚度(m)；

〃——修正系數(shù)〃=1.5?2.0非飽和土取大值；

匕----土的峰值壓力波速(m/s)匕=五(4-1-3)

Yc

Vo-----土的起始?jí)毫Σㄋ?m/s)；

7c——土的波速比；

九一一常規(guī)武器地面爆炸按等沖量簡(jiǎn)化的無(wú)升壓時(shí)間

三角形荷載等效作用時(shí)間(S)；

45

r0=4.0xl0-A^,m-°-Vc(4-1-4)

△Pcm——常規(guī)武器地面爆炸空氣沖擊波最大超壓;

C一—等效TNT裝藥量(kg)。

4).求Kf——頂板綜合反射系數(shù);

①當(dāng)頂板覆土厚度小于等于0.5米時(shí)，Kf可取1.0；

②當(dāng)覆土厚度大于0.5米時(shí)，Kf可取1.5。

5).求心

(4-1-5)

式中：

4—?jiǎng)雍奢d升壓時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響系數(shù)；

用--有升壓時(shí)間的平臺(tái)形動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的

動(dòng)力系數(shù)。

(4~1-6)

式中：[￡]——頂板允許延性比;

3——頂板自振圓頻率；

tr——土中壓縮波的升壓時(shí)間(S)；

/=—(/-l);(4-1-7)

r%c

用=[2-4網(wǎng)一1+—2⑶二二；(4-1-8)

%2網(wǎng)(1+工)

為

〃=。+(1+0.4%為；(4-1-9)

一一常規(guī)武器地面爆炸按等沖量簡(jiǎn)化

的無(wú)升壓時(shí)間三角形荷載等效作用時(shí)間(s)；

_(,5

r0=4.0x1O^AP,,?'VCO

6).求

M,0=1.316的+0.369閨(4-1-10)

式中：

C——等效TNT裝藥量(kg)；

R——爆心至作用點(diǎn)的距離(m)。

2防空地下室外墻等效靜荷載計(jì)算

(1).外墻等效靜荷載計(jì)算公式

炸彈爆炸點(diǎn)一直接通過土中壓縮波作用在墻上的最大動(dòng)荷載4值，需經(jīng)

過下列步驟：

①仇作用在外墻上一②荷載分布情況

(反射系數(shù)Kf)(均布系數(shù)Ce)

2

?*./=kfcekd(y^+(l-^)cos(p\(4-1-11)

當(dāng)頂板上部覆土厚度WIm時(shí)；9近似取0"cos2^=lR=Ro

此時(shí)，作用在外墻上的均布等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下列公式計(jì)算：

Qe=kf。人/屐)(4-1-12)

式中：Kf——外墻綜合反射系數(shù)；

Ce一一外墻荷載均布系數(shù)；

X----外墻動(dòng)力系數(shù)；

品一一作用點(diǎn)處直接產(chǎn)生的土中壓縮波最大壓力。

1).求Kf可取1.5

2).求Ce查(規(guī)范)表B.0.5

3).求左

K4=4降(4-1-13)

式中：孑一動(dòng)荷載升壓時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響系數(shù);

K+fH扁）（4TT4）

式中：[￡]——外墻允許延性比[￡]值取3.0；

3----外墻自振圓頻率；

tr一一土中壓縮波的升壓時(shí)間（S）；

t=0.1—（4-1-15）

rc

R——爆心到土中結(jié)構(gòu)外墻頂點(diǎn)01的距離；

c---土的地震波波速（m/s）

Kd—有升壓時(shí)間的平臺(tái)形動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的動(dòng)力系數(shù)。

￡=[2廊PT+一2四二）一/（4-1-16）

%2網(wǎng)（1+4）

叫

t=2-（4-1-17）

dC

4）.求5,

%=6.82xl（r,?pc（黑泮）（4-1-18）

式中：R——爆心至作用點(diǎn)的距離（m）；

p—土的質(zhì)量密度（kg/m）

c---土的地震波波速（m/s）c=200m/s

W——常規(guī)武器的裝藥重量（N）,W=7.40C；

C——等效TNT裝藥量（Kg）

n——土的衰減系數(shù)，按（規(guī)范）表B.0.2-1。

例題：某防空地下室抗常規(guī)式器（常5）非直接命中，假定一枚爆破

彈（裝藥中心）距防空地下室頂板中心點(diǎn)的水平距離為12.25米處

地表面爆炸，試計(jì)算作用在防空地下室頂板和外墻01處的等效靜

1.爆破彈等效TNT裝藥量C=272.7kg（117.5kg）

2.防空地下室考慮上部建筑對(duì)常規(guī)武器地面爆炸空氣沖擊波超

壓作用的影響

3.防空地下室混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30,地下室層高取3m,外墻

區(qū)格尺寸為3.0X3.0的板，板厚0.25m。

4.頂板區(qū)格尺寸為4.5x4.5m的四邊固定板，板厚為0.3m,上部

覆土為lm0

5.防空地下室周圍土質(zhì)參數(shù)查（規(guī)范表4.4.3-1、B.0.2-1）

土的應(yīng)變恢復(fù)比6=0.2；起始?jí)毫Σㄋ僖?200加s；

波速比r=2.0；土的地震波波速c=200m/so

解：1.求作用在頂板上的均布等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值

kCkk

%=resd^Pcm

1）求Kf——頂板綜合反射系數(shù)，

覆土厚度大于0.5米時(shí)，左取1.5。

2）求Ce一一頂板荷載均布系數(shù)

覆土厚度大于0.5米時(shí)，Q取0?9。

3）求時(shí),“一一常規(guī)武器地面爆炸空氣沖擊波最大超壓

1316閨+0.36愕）

式中：C——等效TNT裝藥量（kg）；C=272.7kg

R---爆心至作用點(diǎn)的距離（m）oR==12.25m

代入公式得：

+0.369年

=1.316+0.369=0.34(N/mm2)

4）求左——土中壓縮波衰減系數(shù)

式中：h------頂板上部覆土厚度（m）；h=lm

〃---修正系數(shù)〃=1.5?2.0；現(xiàn)取〃=2.0

匕---土的峰值壓力波速（m/s）；

v200…./、

匕=」0=——=100(m/s)

匕2

r0——常規(guī)武器地面爆炸按等沖量簡(jiǎn)化的無(wú)升壓

時(shí)間三角形等效作用時(shí)間（s）o

“4.0x10-4△匕「皿

將“和C代入上式得:

-4-0545

r0=4OxlOAP,m-Vc=4.0X10-0.34-°'V272.5=0.0044(s)

h1

Ks=l—(1-6)------=1—(1-0.2)=0.55

2〃%°2x2x100x0.0044

5）求Kd——頂板動(dòng)力系數(shù)

跖=沃＜1

式中：I——?jiǎng)雍奢d升壓時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響系

數(shù)；

Kd——有升壓時(shí)間的平臺(tái)形動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)

件的動(dòng)力系數(shù)。

，2”12向

式中：［團(tuán)一頂板允許延性比；［￡］值取4.0

3——頂板自振圓頻率；

8230陽(yáng)823x36.11x0.3x1.04、

0）=-——--L=-------------------------=457.89（1/s）

a24.5x4.5

tr——土中壓縮波的升壓時(shí)間（S）;

h1

0=一（%-1）=石（2—1）=0.0050（S）

%200

co1r=457.89x0.0050=2.29

￡=[3弱河+2網(wǎng)-

叫2網(wǎng)(1+±)

嘰

td=/r+(1+O.4/z)ro=0.0050+(1+0.4x1)0.0044=0.01(s)

3td=457.89x0.01=4.58

代入上式得：

熱=[—7W?i+-F