4.5 核武器爆炸动荷载

4.5.1

全埋式防空地下室结构上的核武器爆炸动荷载,可按同时均匀作用在结构各部位进行受力分析(图4.5.1a)。

当核6级和核6B级防空地下室顶板底面高出室外地面时,尚应验算地面空气冲击波对高出地面外墙的单向作用(图
4.5.1b)。

 

图4.5.1 结构周边核武器爆炸动荷载作用方式

 

4.5.2

防空地下室结构顶板的核武器爆炸动荷载最大压力Pcl及升压时间toh可按下来公式计算:

1. 顶板计算中不考虑上部建筑影响的防空地下室:

 

         (4.5.2-1)

 

         (4.5.2-2)

 

式中

:防空地下室结构顶板的核武器爆炸动荷载最大压力(kN/m^2);

     

:顶板核武器爆炸动荷载综合反射系数,可按本规范第4.5.3条确定;

     

:核武器爆炸土中压缩波的最大压力(kN/m^2),可按本规范第4.4.3条确定;

     

:顶板的覆土厚度(m);

     

:土的起始压力速度,可按本规范第4.4.3条确定;
   

:波速比,可按本规范第4.4.3条确定;

 

2.顶板计算中,考虑上部建筑影响的防空地下室:

 

         (4.5.2-3)

 

         (4.5.2-4)

 

4.5.3

结构顶板核武器爆炸动荷载综合反射系数K可按下列规范确定:

1. 覆土厚度h为0时,K=1.0;

2. 覆土厚度h大于或等于结构不利覆土厚度h时,非饱和土的K值可按本规范第4.5.3确定,饱和土的K值可按下列规定确定:

1) 当△Pm(N/m2)≥20α1时,平顶结构K=2.0,非平顶结构K=1.8;

2) 当△Pm(N/m2)≤16α1时,K值按非饱和土确定;

3) 当16α1<△Pm(N/m2)<20α1时,K值按线性内插法确定;

3. 结构顶板覆土厚度h小于结构不利覆土厚度hm时,K值可按线性内插法确定。对主体结构,当结构顶板覆土厚度h不大于0.5m时,综合反射系数K值可取1.0。

 

表4.5.3

h≥hm时非饱和土的综合反射系数K值

防核武器抗力级别

覆土厚度h(m)

1

2

3

4

5

6

7

6B、6、5

1.45

1.40

1.35

1.30

1.25

1.22

1.20

4B、4

1.52

1.47

1.42

1.37

1.31

1.28

1.26

※注:

1. 多层结构综合反射系数表中数值的1.05倍;

2. 非平顶结构综合反射系数取表中数值的0.9倍。

 

4.5.4

土中结构顶板的不利覆土厚度hm,可按表4.5.4.-1、表4.5.4-2采用。

 

表4.5.4-1

核6B级、核6级、核5级防空地下室土中结构顶板不利覆土厚度

l0(m)

≤2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

hm(m)

1.0

1.2

1.5

1.7

2.0

2.2

2.5

2.7

l0(m)

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

≥9.0

hm(m)

2.9

3.0

3.2

3.4

3.6

3.8

4.0

※注:

1. l0为顶板净跨,双向板取短边净跨;对多跨结构,取最大短边净跨;
2. hm为取顶板允许延性比[β]=3时与l0对应的土中结构不利覆土厚度。

 

表4.5.4-2

核4级、核4B级防空地下室土中结构顶板不利覆土厚度

l0(m)

≤3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

hm(m)

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

1.9

2.1

2.3

l0(m)

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

≥10.0

hm(m)

2.5

2.7

3.0

3.2

3.5

3.7

4.0

※注:

1. l0为顶板净跨,双向板取短边净跨;对多跨结构,取最大短边净跨;
2. hm为取顶板允许延性比[β]=3时与l0对应的土中结构不利覆土厚度。

 

4.5.5

土中结构外墙上的水平均布核武器爆炸动力荷载的最大压力Pc2及升压时间t0h可按下列公式计算:

 

         (4.5.5-1)

 

         (4.5.5-2)

 

式中

:土中结构外墙上的水平均布核武器爆炸动荷载的最大压力(KN/m2);

    

:土的侧压系数。当无实测资料时,可按表4.5.5采用。

 

表4.5.5

核武器爆炸动荷载作用下土的侧压系数ξ值

土的类别

侧压系数ξ

碎石土

0.15~0.25

砂土

地下水位以上

0.25~0.35

 地下水位以下

0.70~0.90

粉土

0.33~0.43

粘性土         

(粉质粘性土,粘土)

坚硬、硬塑

0.20~0.40

可塑

0.40~0.70

软塑、流塑

0.70~1.00

老粘性土

0.20~0.33

红粘土

0.30~0.45

淤泥质土

0.25~0.40

淤泥质土

0.70~0.90

※注:

1. 碎石土及非饱和砂土:密实、颗粒组的取小值;

2. 非饱和粘性土:液性指数低的取小值;

3. 饱和粘性土、饱和砂土:含气量时α≤0.1%取大值。

 

4.5.6

当核6级、核6B级防空地下室的顶板底面按本规范第3.2.15条规定高出室外地面,直接承受空气冲击波作用的外墙最大水平均布压力Pc2'可取2ΔPm。

 

4.5.7

结构底板上核武器爆炸动荷载最大压力可按下列公式计算:

 

         (4.5.7)

 

式中

:结构底板上核武器爆炸动荷载最大压力(kN/m2);

    

:底压系数,当底板位于地下水位以上时取0.7~0.8,其中核4B级及核4级时取小值;当底板位于地下水位以下时取0.8~1.0,其中含气量 时取大值。

 

4.5.8

作用在防空地下室室内出入口通道内临空墙、门框墙上的核武器空气冲击波最大压力Pc值,可按表4.5.8确定。

 

表4.5.8

出入口通道内临空墙、门框墙最大压力Pc

出入口部位及形式

防核武器抗力级别

6B

6

5

4B

4

顶板荷载考虑上部建筑影响的室内出入口

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

1.9△Pm

 

 

——

——

顶板荷载不考虑上部建筑影响的室内出入口,

室外竖井、楼梯、穿廊出入口

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

室外直通、单向出入口

ξ<30°

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

2.0△Pm

 

ξ≥30°

2.0△Pm

2.0△Pm

 

2.0△Pm

※注:

ξ为直通、单向出入口坡道的坡度角。

 

4.5.9

防空地下室战时非主要出入口,除临空墙外,其他与防空地下室无关的墙、楼梯踏步和休息平台等均不考虑核武器爆炸动荷载作用。

 

4.5.10

防空地下室室外出入口土中通道结构上的核武器爆炸动荷载,可按下列规定确定:

1. 有顶盖段通道结构,按承受土中压缩波产生的和武器爆炸动荷载计算,其值可按本规范第4.5.2~4.5.5条及第4.5.7条确定;

2. 无顶盖敞开段通道结构,可不验算核武器爆炸动荷载作用;

3. 土中竖井结构,无论有无顶盖,均按由土中压缩波产生的法向均布动荷载计算,其值可按本规范第4.5.5条确定。

 

4.5.11

作用在扩散室与防空地下室内部房间相邻的临空墙上最大压力,可按消波系统的余压确定。作用在与土直接接触
的扩散室顶板、外墙及底板上的和武器爆炸动荷载可按本规范第4.5.2~4.5.7条确定。