4.8 核武器爆炸动荷载作用下常用结构等效静荷载
4.8 核武器爆炸动荷载作用下常用结构等效静荷载
4.8.1 核武器爆炸作用在防空地下室结构各部位的等效静荷载标准值，除按本规范第4.4～4.6节的公式计算外，当条件符合时，也可按本节的规定直接选用。
4.8.2 当防空地下室的顶板为钢筋混凝土梁板结构，且按允许延性比[β]等于3.0计算时，顶板的等效静荷载标准值qe1可按表4.8.2采用。
表4.8.2 顶板等效静荷载标准值qe1(kN/m2)
注：表中括号内数值为考虑上部建筑影响的顶板等效静荷载标准值。
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4.8.2 表4.8.2计算中采用的有关条件如下：混凝土强度等级为C25，起始压力波速v0取200m/s，波速比γ取2。顶板四边按固定考虑，板厚按表5取值。
4.8.3 防空地下室土中外墙的等效静荷载标准值qe2，当不考虑上部建筑对外墙影响时，可按表4.8.3-1、表4.8.3-2采用；当按本规范第4.4.7条的规定考虑上部建筑影响时，应按表4.8.3-1、表4.8.3-2中规定数值乘以系数λ采用。核6B级、核6级时，λ＝1.1；核5级时，λ＝1.2；核4B级时，λ＝1.25。
表4.8.3-1 非饱和土中外墙等效静荷载标准值qe2(kN/m2)
注：1 表内砌体外墙数值系按防空地下室净高≤3m，开间≤5.4m计算确定；钢筋混凝土外墙数值系按构件计算高度≤5.0m计算确定；
2 砌体外墙按弹性工作阶段计算，钢筋混凝土外墙按弹塑性工作阶段计算，[β]取2.0；
3 碎石土及砂土，密实、颗粒粗的取小值；粘性土，液性指数低的取小值。
表4.8.3-2 饱和土中钢筋混凝土外墙等效静荷载标准值qe2(kN/m2)
注：1 表中数值系按外墙构件计算高度≤5.0m，允许延性比[β]取2.0确定；
2 含气量α1≤0.1％时取大值。
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4.8.3 表4.8.3-1、表4.8.3-2计算中采用的有关条件如下：
砌体外墙按砖砌体计算，其净高：核6B级、核6级按2.60m～3.20m计算，核5级按2.60m～3.00m计算；墙体厚度取490mm。
钢筋混凝土外墙考虑单向受力与双向受力二种情况。核6B级、核6级时，净高按h≤5.0m计算：当h≤3.4m时墙厚取250mm，当3.4m＜h≤4.2m时墙厚取300mm，当h＞4.2m时墙厚取350mm；核5级时，净高按h≤5.0m计算：当h＜3m时墙厚取300mm，当3.0m＜h≤4.0m时墙厚取350mm，当h＞4.0m时墙厚取400mm；核4B级时，净高按h≤3.6m计算：当h＜2.8m时墙厚取350mm，当2.8m＜h≤3.2m时墙厚取400mm，h＞3.2m时墙厚取450mm；核4级时，净高按h≤3.2m计算：当h＜2.8m时墙厚取400mm，当2.8m＜h≤3.2m时墙厚取450mm。混凝土强度等级：核5级、核6级和核6B级，且h≤4.2m时选用C25；其余情况选用C30。
4.8.4 对按本规范第3.2.15条规定，高出室外地面的核6B级及核6级防空地下室，直接承受空气冲击波单向作用的钢筋混凝土外墙按弹塑性工作阶段设计时，其等效静荷载标准值qe2当核6B级时取80kN/m2；当核6级时取130kN/m2。
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4.8.4 高出地面的外墙承受空气冲击波的直接作用，当按弹塑性工作阶段设计时[β]取2.0，由式(4.6.5-4)可得Kd＝1.33。
4.8.5 无桩基的防空地下室钢筋混凝土底板的等效静荷载标准值qe3，可按表4.8.5采用；带桩基的防空地下室钢筋混凝土底板的等效静荷载标准值可按本规范第4.8.15条采用。
表4.8.5 钢筋混凝土底板等效静荷载标准值qe3(kN/m2)
续表4.8.5
注：1 表中核6级及核6B级防空地下室底板的等效静荷载标准值对考虑或不考虑上部建筑影响均适用；
2 表中核5级防空地下室底板的等效静荷载标准值按考虑上部建筑影响计算，当按不考虑上部建筑影响计算时，可将表中数值除以0.95后采用；
3 位于地下水位以下的底板，含气量α1≤0.1％时取大值。
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4.8.5 由于本规范第4.8.16条中已给出带桩基的防空地下室底板的等效静荷载值，故在条文中阐明，在确定防空地下室底板等效静荷载值时，应分清二类不同情况。表4.8.5增加注2，是为了进一步明确无桩基的核5级防空地下室底板荷载的取值。
4.8.6 防空地下室室外出入口土中有顶盖通道结构外墙的等效静荷载标准值可按表4.8.3-1、表4.8.3-2采用。当通道净跨不小于3m时，钢筋混凝土顶、底板上等效静荷载标准值可分别按表4.8.2、表4.8.5中不考虑上部建筑影响项采用；对核5级、核6级及核6B级防空地下室，当通道净跨小于3m时，钢筋混凝土顶、底板等效静荷载标准值可分别按表4.8.6-1、表4.8.6-2采用。
表4.8.6-1 通道顶板等效静荷载标准值qe1(kN/m2)
表4.8.6-2 通道底板等效静荷载标准值qe3(kN/m2)
注：位于地下水位以下的底板，含气量α1≤0.1％时取大值。
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4.8.6 本条主要是明确防空地下室室外有顶盖的土中通道结构周边等效静荷载取值方法。当通道净跨小于3.00m时，由于不能直接套用主体结构顶、底板等效静荷载值，为方便使用，对核5级、核6级和核6B级防空地下室，给出表4.8.6-1及表4.8.6-2。表中数值的计算条件为：顶板、底板厚250mm，混凝土强度等级C30。
4.8.7 防空地下室支承钢筋混凝土平板防护密闭门的门框墙(图4.7.5-1)，其核武器爆炸等效静荷载标准值可按下列规定确定：
1 直接作用在门框墙上的等效静荷载标准值qe，可按表4.8.7确定；
2 由钢筋混凝土门扇传来的等效静荷载标准值，可按下列公式计算确定：
式中 qia、qib——分别为沿上下门框和两侧门框单位长度作用力的标准值(kN/m)；
γa、γb——分别为沿上下门框和两侧门框的反力系数；单扇平板门可按表4.7.5-2采用，双扇平板门可按表4.7.5-3采用；
qe——作用在防护密闭门上的等效静荷载标准值，可按表4.8.7采用；
a、b——分别为单个门扇的宽度和高度(m)。
表4.8.7 直接作用在门框墙上的等效静荷载标准值qe(kN/m2)
注：ζ为直通、单向出入口坡道的坡度角。
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4.8.7 表4.8.7与本规范表4.5.8相对应，由表4.5.8中动荷载值乘以相应的动力系数得出。本条第2款仅适用于钢筋混凝土平板防护密闭门，其理由同本规范第4.7.5条。
4.8.8 防空地下室出入口通道内的钢筋混凝土临空墙，当按允许延性比[β]等于2.0计算时，其等效静荷载标准值可按表4.8.8采用。
表4.8.8 临空墙的等效静荷载标准值(kN/m2)
注：ζ为直通、单向出入口坡道的坡度角。
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4.8.8 出入口临空墙上的等效静荷载标准值是由作用在其上的最大压力值(见本规范表4.5.8)乘以相应的动力系数后得出。动力系数按下述考虑确定：对核5级、核6级和核6B级防空地下室，其顶板荷载考虑上部建筑影响的室内出入口，超压波形按有升压时间的平台形，升压时间为0.025s，临空墙自振频率一般不小于200s-1。对其它出入口，超压波形均按无升压时间波形考虑。
4.8.9 甲类防空地下室相邻两个防护单元之间的隔墙、门框墙水平等效静荷载标准值，可按表4.8.9-1或表4.8.9-2采用。设计时，隔墙与门框墙两侧应分别按单侧受力计算配筋。
表4.8.9-1 相邻防护单元抗力级别相同时，隔墙、门框墙的水平等效静荷载标准值（kN/㎡）
表4.8.9—2 相邻防护单元抗力级别不同时，隔墙、门框墙的水平等效静荷载标准值（kN/㎡）
注：当顶板荷载不考虑上部建筑影响时，普通地下室一侧荷载应取括号内数值。
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4.8.9 相邻防护单元之间隔墙上荷载的确定，是个比较复杂的问题。当相邻两个单元抗力级别相同时，应考虑某一单元遭受常规武器破坏后，爆炸气浪、弹片及其它飞散物不会波及相邻单元；当相邻两单元抗力级别不同时，还应考虑当低抗力级别防空地下室遭受核袭击被破坏时，核武器爆炸冲击波余压对与其相邻的防护单元的影响。
本条取相应冲击波地面超压值作为作用在隔墙(含门框墙)上的等效静荷载值。当相邻两防护单元抗力级别相同时，取地面超压值作为作用在隔墙两侧的等效静荷载标准值；当相邻两防护单元抗力级别不相同时，高抗力级别一侧隔墙取低抗力级别的地面超压值作为等效静荷载标准值；低抗力级别一侧隔墙取高抗力级别的地面超压值作为等效静荷载标准值。
当防空地下室与普通地下室相邻时，冲击波将从普通地下室的楼梯间或窗孔处直接进入，考虑到普通地下室空间较大，冲击波进入后会有一定扩散作用，因此作用在防空地下室与普通地下室相邻隔墙上荷载值会小于室内出入口通道内临空墙上荷载值，本条按减少15％计入，并按此确定作用在毗邻普通地下室一侧隔墙上和门框墙上的等效静荷载值。
4.8.10 甲类防空地下室室外开敞式防倒塌棚架，由空气冲击波动压产生的水平等效静荷载标准值及由房屋倒塌产生的垂直等效静荷载标准值可按表4.8.10采用，水平与垂直荷载二者应按不同时作用计算。
表4.8.10 开敞式防倒塌棚架等效静荷载标准值(kN/m2)
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4.8.10 防空地下室室外开敞式防倒塌棚架，一般由现浇顶板、顶板梁、钢筋混凝土柱和非承重的脆性围护构件组成。在地面冲击波作用下，围护结构迅速遭受破坏被摧毁，仅剩下开敞式的承重结构。由于开敞式结构的梁、柱截面较小，因此在冲击波荷载作用下可按仅承受水平动压作用。
根据核5级防倒塌棚架试验，矩形截面形状系数可取1.5。棚架梁、柱可按弹塑性工作阶段设计，允许延性比[β]取3.0可得Kd＝1.2，根据本规范表4.4.1中动压值可得表4.8.10中水平等效静荷载标准值。
4.8.11 当核5级、核6级及核6B级防空地下室战时主要出入口采用室外楼梯出入口时，作用在出入口内楼梯踏步与休息平台上的核武器爆炸动荷载应按构件正面和反面不同时受力分别计算。核武器爆炸动荷载作用方向与构件表面垂直，其等效静荷载标准值可按表4.8.11采用。
表4.8.11 楼梯踏步与休息平台等效静荷载标准值(kN/m2)
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4.8.11 本条主要参照原总工程兵科研三所对二层室外楼梯间按核5级人防荷载所作核武器爆炸动荷载模拟试验的总结报告编写。试验表明，无论对中间有支撑墙的封闭式楼梯间或中间无支撑墙的开敞式楼梯间，在楼梯休息平台或踏步板正面受冲击波荷载后，经过几毫秒时间冲击波就绕射到反面，使平台板或踏步板同时受到两个方向相反的动荷载，因而可用正面荷载与反面荷载的差，即净荷载来确定作用在构件上的动荷载值。在冲击波作用初期，由于冲击波和端墙相撞产生反射，使冲击波增强，因而使平台板和踏步板正面峰值压力增大，而在其反面，由于冲击波绕射和空间扩散作用，冲击波减弱，峰值压力减小，上升时间增长，因此在冲击波作用初期平台板和踏步板正面压力大于反面压力，即净荷载值方向向下。而在冲击波作用后期，由于正面压力衰减较快，使反面压力大于正面压力，即净荷载值方向向上，所以对楼梯休息平台和踏步板应按正面与反面不同时受荷分别计算。
依据上述试验资料，为便于设计计算，本条在确定楼梯休息平台和楼梯踏步板的等效静荷载时做了如下简化：楼梯休息平台和楼梯踏步板上等效静荷载取值相同；上层楼梯间与下层楼梯间取值相同；构件反面的核武器爆炸动荷载净反射系数取正面净反射系数的一半。构件正面净反射系数按略小于实测数据算术平均值采用，实测平均值为1.26，本条取值为1.2。考虑到楼梯休息平台与踏步板为非主要受力构件，动力系数可取1.05。由此可得出表中等效静荷载标准值。
4.8.12 对多层地下室结构，当防空地下室未设在最下层时，宜在临战时对防空地下室以下各层采取临战封堵转换措施，确保空气冲击波不进入防空地下室以下各层。此时防空地下室顶板和防空地下室及其以下各层的内、外墙、柱以及最下层底板均应考虑核武器爆炸动荷载作用，防空地下室底板可不考虑核武器爆炸动荷载作用，按平时使用荷载计算，但该底板混凝土折算厚度应不小于200mm，配筋应符合本规范第4.11节规定的构造要求。
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4.8.12 对多层地下室结构，当防空地下室未设在最下层时，若在临战时不对防空地下室以下各层采取封堵加固措施，确保空气冲击波不进入以下各层，则防空地下室底板及防空地下室以下各层中间墙柱都要考虑核武器爆炸动荷载作用，这样不仅使计算复杂，也不经济，故不宜采用。
4.8.13 当核5级、核6级及核6B级防空地下室的室外楼梯出入口大于等于二层时，作用在室外出入口内门框墙、临空墙上的等效静荷载标准值可分别按表4.8.7、表4.8.8规定的数值乘以0.9后采用。
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4.8.13 根据原总参工程兵科研三所对两层室外多跑式楼梯间核武器爆炸模拟试验，在第二层地面处反射压力比一般竖井内反射压力约小13％。本条根据上述实测资料，取整给出相应部位荷载折减系数。
4.8.14 对多层的甲类防空地下室结构，当相邻楼层分别划分为上、下两个抗力级别相同或抗力级别不同且下层抗力级别大于上层的防护单元时，则上、下两个防护单元之间楼板的等效静荷载标准值应按防护单元隔墙上的等效静荷载标准值确定，但只计入作用在楼板上表面的等效静荷载标准值。
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4.8.14 当相邻楼层划分为上、下两个防护单元时，上、下二层间楼板起了防护单元间隔墙的作用，故该楼板上荷载应按防护单元间隔墙上荷载取值。此时，若下层防护单元结构遭到破坏，上层防护单元也不能使用，故只计入作用在楼板上表面的等效静荷载标准值。
4.8.15 当甲类防空地下室基础采用桩基且按单桩承载力特征值设计时，除桩本身应按计入上部墙、柱传来的核武器爆炸动荷载的荷载组合验算承载力外，底板上的等效静荷载标准值可按表4.8.15采用。
表4.8.15 有桩基钢筋混凝土底板等效静荷载标准值(kN/m2)
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4.8.15 从静力荷载作用下桩基础的实测资料中可知，由于打桩后土体往往产生较大的固结压缩量，以致在平时荷载作用下，虽然建筑物有较大的沉降，但有的建筑物底板仍与土体相脱离。由于桩是基础的主要受力构件，为确保结构安全，在防空地下室结构设计中，不论何种情况桩本身都应按计入上部墙、柱传来的核武器爆炸动荷载的荷载效应组合值来验算构件的强度。
在非饱和土中，当平时按端承桩设计时，由于岩土的动力强度提高系数大于材料动力强度提高系数，只要桩本身能满足强度要求，桩端不会发生刺入变形，即仍可按端承桩考虑，所以防空地下室底板可不计入等效静荷载值。在非饱和土中，当平时按非端承桩设计时，在核武器爆炸动荷载作用下，防空地下室底板应按带桩基的地基反力确定等效静荷载值。静力实验与研究表明，在非饱和土中，当按单桩承载力特征值设计时，只要桩所承受的荷载值不超过其极限荷载时，承台(包括筏与基础)分担的荷载比例将会稳定在一定数值上，一般在非饱和土中约占20％，在饱和土中可达30％。本条在非饱和土中，底板荷载近似按20％顶板等效静荷载取值。
在饱和土中，当核武器爆炸动荷载产生的地基反力全部或绝大部分由桩来承担时，还应计入压缩波从侧面绕射到底板上荷载值。若底板不计入这一绕射的荷载值，则会引起底板破坏，造成渗漏水，影响防空地下室的使用。虽然确定压缩波从侧面绕射到底板上荷载值，目前还缺乏准确试验数据，但考虑到压缩波的侧压力基本上取决冲击波地面超压值与侧压系数相乘积，而绕射到底板上压力可以看成由侧压力产生的侧压力，因此对压缩波绕射到底板上的压力可以在原侧压力基础上再乘一侧压系数来取值，即可按冲击波地面超压值乘上侧压系数平方得出。本条对核5级、核6级和核6B级防空地下室饱和土中侧压系数平方取值为0.5，由此可得条文中数值。
为抵抗水浮力设置的抗拔桩不属于基础受力构件，其底板等效静荷载标准值应按无桩基底板取值。
4.8.16 当甲类防空地下室基础采用条形基础或独立柱基加防水底板时，底板上的等效静荷载标准值，对核6B级可取15kN/m2，对核6级可取25kN/m2，对核5级可取50kN/m2。
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4.8.16 在饱和土中，核武器爆炸动荷载产生的土中压缩波从侧面绕射到防水底板上，在板底产生向上的荷载值。该荷载值可看成由侧压力产生的侧压力，即可按冲击波地面超压值乘上侧压系数平方得出。
4.8.17 当按本规范第3.3.2条规定将核6级及核6B级防空地下室室内出入口用做主要出入口时，作用在防空地下室至首层地面的楼梯踏步及休息平台上的等效静荷载标准值可按本规范第4.8.11条规定确定。
首层楼梯间直通室外的门洞外侧上方设置的防倒塌挑檐，其上表面与下表面应按不同时受荷分别计算，上表面等效静荷载标准值对核6B级可取30kN/m2，对核6级可取50kN/m2；下表面等效静荷载标准值对核6B级可取6kN/m2，对核6级可取15kN/㎡。
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4.8.17 对核6级和核6B级防空地下室，当按本规范第3.3.2条规定将某一室内出入口用做室外出入口时，应加强防空地下室室内出入口楼梯间的防护以确保战时通行。
对防空地下室到首层地面的休息平台和踏步板，其所处的位置与本规范第4.8.11条多跑式室外出入口楼梯间相同，由于此时净反射系数是按平均值取用，故此处不再区分顶板荷载是否考虑上部建筑影响，统一按本规范第4.8.11条规定取值。
防倒塌挑檐上表面等效静荷载按倒塌荷载取值，下表面等效静荷载按动压作用取值。
