地下两层人防工程结构荷载理论计算

彭建敏

广州南洋理工职业学院 广州 510000

1 工程类别及结构型式

某工程为单建掘开式工程，地下二层。地下室平时为商业，局部战时为人防物资库和二等人员掩蔽部工程。工程防核武器的抗力级别为6级，防常规武器的抗力级别为6级，防化级别为丁级。工程主体采用现浇钢筋混凝土板柱结构体系，口部通道及风道采用钢筋混凝土封闭框架结构。基础型式为筏板基础，为抗浮设置抗拔桩(Φ700混凝土灌注桩)。

场地工程地质情况和水文地质条件。根据《岩土工程勘察报告》，基础持力层为3层粉土层，地基承载力特征值fak=120kPa。场地类别为III类，属建筑抗震不利地段。场地相对稳定，适宜本工程建设。

该地区抗震设防烈度为8度(第一组)，设计基本地震加速度值为0.20g。

拟建场地地基土存在轻微-中等地震液化现象。不均匀地基，非湿陷性场地，可不考虑软弱土的震陷影响。标准冻土深度0.8m。

根据岩土工程勘察报告，场地地下水抗浮设防水位接近地表。本工程设计、施工中应考虑地下水的影响。地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土中的钢筋具弱腐蚀性。场地土对混凝土结构和混凝土中的钢筋具微腐蚀性。

2 结构荷载计算

2.1 顶板

覆土重（厚2.5-3.2m，按3.2m计算，考虑路面作法）：3.2×20=64KN/m2

顶板自重：0.60×25=15KN/m2，设备及装修荷载（风管及抹灰）：1.0KN/m2

取消防车等效均布载q=12.0KN/m2(按2.5m覆土厚)，考虑该道路为城市干道，计算取15kN/m2

人防区战时等效静载：qel=70.0kN/m2

则：平时荷载组合q1=1.35×(64.0+15+1.0)+1.4×0.7×15.0=123kN/m2，战时荷载组合q1=1.2×(64.0+15+1.0)+1.0×70.0=16 6kN/m2，取 q1=170.0kN/m2。

2.2 楼板

建筑垫层重：0.1×20=2.0kN/m2

顶板自重：0.4×25=10kN/m2，设备及装修荷载（风管及抹灰）：1.0kN/m2。

战时不拆迁的固定荷载：4.0kN/m2

平时活荷载：4.0kN/m2

战时等效静载(同防护单元隔墙等效静载)：qe1=50.0kN/m2(战时等效静载由核爆荷载控制）

则：平时荷载设计值取q1=1.35×(2.0+10+1.0)+1.4×0.7×4.0=22kN/m2

战时荷载设计值q1=1.2×(2.0+10+5.0)+1.0×50.0=70.4kN/m2，取 q1=72.0kN/m2。

2.3 外墙

东区工程地下水抗浮设防水位标高781.35m，接近地表，按地表计算水位。

西区工程地下水抗浮设防水位标高779.00m，接近地表，按地表计算水位。

楼板处侧向水、土压力：q=45+11×4.9×0.5+5.5×10=208KN/m2取q=123.0KN/m2

底板处侧向水、土压力：q=123+11×5.5×0.5+5.5×10=208KN/m2取q=210KN/m2

地面超载引起的侧压力：qp=0.5×10=5.0KN/m2

平时荷载设计值：

顶板处侧向水、土压力：q1=1.35×45+1.4×0.7×5.0=66KN/m2

楼板处侧向水、土压力：q1=1.35×123+1.4×0.7×5.0=171.1KN/m2取q=172.0KN/m2

底板处侧向水、土压力：q1=1.35×210+1.4×0.7×5.0=289KN/m2取q=290.0KN/m2

战时荷载设计值：

根据地质报告，外墙土按饱和土计算。

根据《地下室规范》4.8.3条和《全国民用建筑工程设计技术措施》——《防空地下室》（2009年版）表3.3.2-2，作用在外墙上的核爆等效静载标准值：qe2=50KN/m2。

根据《地下室规范》第4.7.3条，作用在外墙上的常规武器等效静载标准值qe2=25KN/m2。

可知外墙等效静载由核爆荷载控制。

作用在地下室外墙上的荷载设计值：

顶板处侧向水、土压力：q3=1.2×45+1.0×50=104KN/m2取q=105.0KN/m2

楼板处侧向水、土压力：q3=1.2×121+1.0×50=195.2KN/m2取q=196.0KN/m2

底板处侧向水、土压力：q3=1.2×208+1.0×50=300KN/m2取取q=300.0KN/m2

2.4 底板

地下柱、墙、柱帽托板自重：

0.7×0.7×10.5×25+3.0×3.0×(0.25+0.2)×25=129+101=2 30kN折算为面荷载：230/64=3.6kN/m2，

考虑墙体自重，取20kN/m2。

底板水浮力标准值：10×(2.8+4.9+5.5+0.6)=138kN/m2

按无桩基整体式筏板基础取值，人防区底板战时等效静载：

(战时等效静载由核爆荷载控制）

则：平时荷载组合1：q1=1.35×(80+13+20)+1.4×0.7×(15.0+4+4)=176kN/m2，取 180kN/m2。

平时荷载组合2（水浮力作用）：q1=1.3×138-0.6×25=165kN/m2

则平时荷载组合底板反力为180kN/m2。

相应地：

战时荷载组合1：q1=1.2×(80.0+17+20)+1.0×50.0=191kN/m2

战时荷载组合2：q1=1.2×138-0.6×25+1.0×50.0=201kN/m2

3 结语

经比较可知，战时动荷载由核爆荷载控制，常规武器荷载不起控制作用。