地下兩層人防工程板抗沖切戰時荷載理論計算

彭建敏

摘要：近年來房地產飛速發展，單建人防工程越來越多，本文以工程實例討論了板抗沖切戰時荷載計算，為類似工程提供參考。

關鍵詞：人防工程；板抗沖切戰時荷載；理論計算

一、工程類別及結構型式

某工程為單建掘開式工程，地下二層。地下室平時為商業，局部戰時為人防物資庫和二等人員掩蔽部工程。工程防核武器的抗力級別為6級，防常規武器的抗力級別為6級，防化級別為丁級。工程主體采用現澆鋼筋混凝土板柱結構體系，口部通道及風道采用鋼筋混凝土封閉框架結構。

基礎型式為筏板基礎，為抗浮設置抗拔樁（Φ700混凝土灌注樁）。

二、場地工程地質情況和水文地質條件

根據《巖土工程勘察報告》，基礎持力層為3層粉土層，地基承載力特征值fat-120kPa。場地類別為Ⅲ類，屬建筑抗震不利地段。場地相對穩定，適宜本工程建設。

該地區抗震設防烈度為8度（第一組），設計基本地震加速度值為0.20g。

擬建場地地基土存在輕微一中等地震液化現象。不均勻地基，非濕陷性場地，可不考慮軟弱土的震陷影響。標準凍土深度0.8m。

根據巖土工程勘察報告，場地地下水抗浮設防水位接近地表。本工程設計、施工中應考慮地下水的影響。地下水對混凝土結構具微腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性。場地土對混凝土結構和混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。

（一）頂板抗沖切驗算（戰時荷載）

根據《規范》D.2.3條：

q=1.1×170=187kN/m2，板塊lxly=8.0m×8.0m

1.托板邊緣處

板厚h=600mm，as=55mm，h0=600-55=545mm，

取a=1500mm，滿足2a=2×1.5=3.0m≥0.35l=0.35×8.0=2.8m

um=4（2a+h0）=4×（2×1.5+0.545）=14.18m

采用C30混凝土，ftd=1.5×1430=2145kN/m2

Fl=qlxly-q（2a+2h）2=187.0×8.0×8.0-187.0×（3.0+2×0.6）2=8669kN

βh=1，βs=2，αs=40

η=min{η1，q2}=0.884

0.7βhftdηumh0=0.7×1.0×2145×0.884×14.18×0.545=10258kN>Fl，滿足抗沖切要求。

2.柱帽轉折點

取托板厚h1=250mm，則h0'=600+250-55=795mm，

取a'=0.8m，則um=4（2a'+h0'）=4×（1.6+0.795）=9.58m

采用C30混凝土，ftd=1.5×1430=2145kN/m2

Fl=qlxly-q（2a'+2h'）2=187.0×8.0×8.0-187.0×（1.6+2×0.795）2=10065kN

βh=1，βs=2，αs=40

η=min{η1，η2}=1.0

0.7βhftdηumh0=0.7×1.0×2145×1.0×9.58×0.795=11436N>Fl，滿足抗沖切要求。

（二）樓板抗沖切驗算（戰時荷載）

根據《規范》D.2.3條：

q=1.1×72=80kN/m2，板塊lx×lt=8.0m×8.0m

1.托板邊緣處

板厚h=400mm，as=55mm，h0=400-55=345mm。

取a=1500mm，滿足2a=2×1.5=3.0m≥0.35l=0.35×8.0=2.8m

um=4（2a+h0）=4×（2×1.5+0.345）=13.38m

采用C30混凝土，ftd=1.5×1430=2145kN/m2

Fl=qlxly-q（2a+2h）2=80.0×8.0×8.0-80.0×（3.0+2×0.4）2=3965kN

βh=1，βs=2，as=40

η=min{η1，η2}=0.758

0.7βhftdηumh0=0.7×1.0×2145×0.758×13.38×0.345=5253kN>Fl，滿足抗沖切要求。

2.柱帽轉折點

取托板厚h1=150mm，則h0'=400+150-55=495mm，

取a'=0.8m，則um=4（2a'+h0'）=4×（1.6+0.495）=8.38m

采用C30混凝土，ftd=1.5×1430=2145kN/m2

Fl=qlxly-q（2a'+2h'）2=80.0×8.0×8.0-80.0×（1.6+2×0.495）2=4583kN

βh=1，βs=2，αs=40

η=min{η1，η2}=1.0

0.7βhftdηumh0=0.7×1.0×2145×1.0×8.38×0.495=6228kN>Fl，滿足抗沖切要求。

（三）底板抗沖切驗算（戰時荷載）

根據《規范》D.2.3條：

q=1.1×201=221kN/m2，板塊lx×ly=8.0m×8.0m

1.托板邊緣處

板厚h=600mm，as=55mm，h0=600-55=545mm。

取a=B/2=2000mm，滿足2a=2×2.0=4.0m≥0.35l=0.35×8.0=2.8m

um=4（2a+h0）=4×（2×2.0+0.4×2+0.545）=21.38m

采用C30混凝土，ft=1.×x1430=2145kN/m2

Fl=qlxly-q（2a+2h）2=221×8.0×8.0-221×（4.0+2×0.60）2=8168kN

βh=1，βs=2，αs=40

η=min{η1，η2}=0.755

0.7βhftdηumh0=0.7×1.0×2145×0.755×21.38×0.545=13209kN>Ft，滿足抗沖切要求。

2.柱邊

托板厚h1=750mm，則h0'=600+750-55=1295mm，

則μm=4（2a+h0'）=4×（0.7+1.295）=7.98m

Fl=qlxly-q（2a'+2h’）2=221×8.0×8.0-221×（0.7+2×1.295）2=11751kN

βh=1，βs=2，αs=40

η=min{η1，η2}=1.0，βh=0.94

0.7βhftηumh0=0.7×0.94×2145×1.0×7.98×1.295=14585kN>Fl，滿足抗沖切要求

三、結語

實際設計抗拔柱對于底板所受向上力相當于支點，故底板的沖切力Fl應小于上述計算值，滿足要求。但仍進行底板抗沖切、抗彎驗算，并采取底板設置抗沖切彎筋等局部加強措施。

參考文獻：

[1]《建筑工程抗震設防分類標準》（GB50223-2008）.

[2]《工程結構可靠性設計統一標準》（GB50153-2008）.

[3]《人民防空地下室設計規范》（GB50038-2005）以下簡稱《地下室規范》.

[4] 《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2002）.

[5]《建筑結構荷載規范（2006年版）》（GB50009-2001）.

[6]《砌體結構設計規范》（GB 50003-2001）.

[7]《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）.

[8]《建筑地基基礎設計規范（GB50007-2002）.

[9]《地下工程防水技術規范（GB50108-2008）.