4.10 內(nèi)力分析和截面設計

4.10.1 防空地下室結(jié)構(gòu)在確定等效靜荷載和靜荷載后，可按靜力計算方法進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。對于超靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可按由非彈性變形產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布計算內(nèi)力。

4.10.2 防空地下室結(jié)構(gòu)在確定等效靜荷載標準值和永久荷載標準值后，其承載力設計應采用下列極限狀態(tài)設計表達式：

式中 γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，可取1.0；

γC——永久荷載分項系數(shù)，當其效應對結(jié)構(gòu)不利時可取1.3，有利時可取1.0；

SGk——永久荷載效應標準值；

γc——等效靜荷載分項系數(shù)，可取1.0；

SQk——等效靜荷載效應標準值；

R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設計值；

R()——結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力函數(shù)；

fcd——混凝土動力強度設計值，可按本規(guī)范第4.2.3條確定；

fyd——鋼筋(鋼材)動力強度設計值，可按本規(guī)范第4.2.3條確定；

ak——幾何參數(shù)標準值。
▼ 點擊展開條文說明
4.10.2 根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB50068的要求，結(jié)構(gòu)設計采用可靠度理論為基礎的概率極限狀態(tài)設計方法，結(jié)構(gòu)可靠度用可靠指標β度量，采用以分項系數(shù)表達的設計表達式進行設計。本條所列公式就是根據(jù)該標準并考慮了人防工程結(jié)構(gòu)的特點提出的。
為提高本規(guī)范的標準化、統(tǒng)一化水平，從方便設計人員使用出發(fā)，本規(guī)范中的永久荷載分項系數(shù)、材料設計強度(不包括材料強度綜合調(diào)整系數(shù))，均與相關規(guī)范取值一致。因為在防空地下室設計中，結(jié)構(gòu)的重要性已完全體現(xiàn)在抗力級別上，故將結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ₀取為1.0。
取等效靜荷載的分項系數(shù)γ₀＝1.0，其理由如下：
1 常規(guī)武器爆炸動荷載與核武器爆炸動荷載是結(jié)構(gòu)設計基準期內(nèi)的偶然荷載，根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定：偶然作用的代表值不乘以分項系數(shù)，即γ_Q＝1.0；
2 由于人防工程設計的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度水準比普通工業(yè)與民用建筑規(guī)范規(guī)定的低得多，故γ_Q值不宜大于1.0；
3 等效靜荷載分項系數(shù)不宜小于1.0，它雖然是偶然荷載，但也是防護結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計的重要荷載；
4 等效靜荷載是設計中的規(guī)定值，不是隨機變量的統(tǒng)計值，目前也無可能按統(tǒng)計樣本來進行分析，因此按國家規(guī)定取值即可，不必規(guī)定一個設計值，再去乘以其它系數(shù)。
確定上述數(shù)值與系數(shù)后，按修訂規(guī)范的可靠指標與原規(guī)范反算所得的可靠指標應基本吻合的原則，定出各種材料強度綜合調(diào)整系數(shù)。
按修訂規(guī)范設計的防空地下室結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土延性構(gòu)件的可靠指標β約在1.55左右，其失效概率6.1％；脆性構(gòu)件的可靠指標約2.40，其失效概率為0.8％；砌體構(gòu)件的可靠指標約2.58，其失效概率為0.5％。
現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB 50068已對建筑結(jié)構(gòu)的作用分項系數(shù)進行調(diào)整，當作用效應對承載力不利時，作用分項系數(shù)取1.3。本次修訂與其保持一致。

4.10.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件按彈塑性工作階段設計時，受拉鋼筋配筋率不宜大于1.5％。當大于1.5％時，受彎構(gòu)件或大偏心受壓構(gòu)件的允許延性比[β]值應滿足以下公式，且受拉鋼筋最大配筋率不宜大于本規(guī)范表4.11.8的規(guī)定。

式中 x——混凝土受壓區(qū)高度(mm)；

h0——截面的有效高度(mm)；

ρ、ρ——縱向受拉鋼筋及縱向受壓鋼筋配筋率；

fyd——鋼筋抗拉動力強度設計值(N/mm²)；

fcd——混凝土軸心抗壓動力強度設計值(N/mm²)；

αc——系數(shù)，應按表4.10.3取值。

表4.10.3 αc值

▼ 點擊展開條文說明
4.10.3當受拉鋼筋配筋率大1.5％時，按式(4.10.3-1)及式(4.10.3-2)的規(guī)定，只要增加受壓鋼筋的配筋率，受拉鋼筋配筋率可不受限制，顯然不夠合理。為使按彈塑性工作階段設計時，受拉鋼筋不致配的過多，本條規(guī)定受拉鋼筋最大配筋率不大于按彈性工作階段設計時的配筋率，即表4.11.8。

4.10.4 當板的周邊支座橫向伸長受到約束時，其跨中截面的計算彎矩值對梁板結(jié)構(gòu)可乘以折減系數(shù)0.7，對無梁樓蓋可乘以折減系數(shù)0.9；若在板的計算中已計入軸力的作用，則不應乘以折減系數(shù)。

4.10.5 當按等效靜荷載法分析得出的內(nèi)力，進行墻、柱受壓構(gòu)件正截面承載力驗算時，混凝土及砌體的軸心抗壓動力強度設計值應乘以折減系數(shù)0.8。
▼ 點擊展開條文說明
4.10.5、4.10.6 試驗表明，脆性破壞的安全儲備小，延性破壞的安全儲備大，為了使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在最終破壞前有較好的延性，必須采用強柱弱梁與強剪弱彎的設計原則。

4.10.6 當按等效靜荷載法分析得出的內(nèi)力，進行梁、柱斜截面承載力驗算時，混凝土及砌體的動力強度設計值應乘以折減系數(shù)0.8。

4.10.7 對于均布荷載作用下的鋼筋混凝土梁，當按等效靜荷載法分析得出的內(nèi)力進行斜截面承載力驗算時，除應符合本規(guī)范第4.10.6 條規(guī)定外，斜截面受剪承載力需作跨高比影響的修正。當僅配置箍筋時，斜截面受剪承載力應符合下列規(guī)定：

▼ 點擊展開條文說明
4.10.7 現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50010中的抗剪計算公式，僅適用于普通工業(yè)與民用建筑中的構(gòu)件，它的特點是較高的配筋率、較大的跨高比(跨高比大于14的較多)、中低混凝土強度等級以及適中的截面尺寸等，而人防工程中的構(gòu)件特點是配筋率較低、跨高比較小(跨高比在8至14之間較多)、混凝土強度等級較高以及截面尺寸較大。為彌補上述差異產(chǎn)生的不安全因素，根據(jù)清華大學分析研究結(jié)果，對此予以修正。
根據(jù)收集到的有關試驗資料，在均布荷載作用下，當跨高比在8至14之間，考慮主筋屈服后剪壞這一不利影響，并參考國外設計規(guī)范中的有關規(guī)定，回歸得出偏下限抗剪強度計算公式如下：

該公式當V/(bh₀f_c^1/2)＝0.92時，相當于l/h₀＝8.7，與現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50010)中抗剪計算公式的第一項(0.7)一致，可視其為上限值；當V/(bh₀f_c^1/2)＞0.92，即l/h₀＜8.7時，可不必進行修正；當V/(bh₀f_c^1/2)＝0.55，相當于l/h₀≈14.5時，其值與美國ACI規(guī)范抗剪強度值相當，可視其為下限值；當V/(bh₀f_c^1/2)＜0.55，即l/h₀＞14.5時，修正值不再隨l/h₀變化。綜上所述，可近似將修正系數(shù)φ₁規(guī)定如下：
當l/h₀≤8時，φ₁＝1；
當l/h₀≥14時，φ₁＝0.6；
當8＜l/h₀＜14時，線性插入。
由此得出公式為φ₁＝(l/h₀－8)/15≥0.6。

4.10.8 當防空地下室采用鋼筋混凝土無梁樓蓋結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土反梁時，其設計尚應分別符合本規(guī)范附錄D、附錄E的規(guī)定。

4.10.9 乙類防空地下室和核5級、核6級、核6B級甲類防空地下室結(jié)構(gòu)頂板可采用疊合板，并可按下列規(guī)定進行設計：

1 預制板除按一般預制構(gòu)件進行驗算外，尚應按澆筑上層混凝土時的施工荷載(包括預制板、現(xiàn)澆板自重)校核預制板強度與撓度，其撓度不應大于l/200(l為板的計算跨度，雙向板系指短邊計算跨度)；

2 疊合板可按預制板與其上部的現(xiàn)澆板作為共同工作的整體進行設計。

4.10.10 砌體外墻的高度，當采用條形基礎時，為頂板或圈梁下表面至室內(nèi)地面的高度；當沿外墻下端設有管溝時，為頂板或圈梁下表面至管溝底面的高度；當采用整體基礎時，為頂板或圈梁下表面至底板上表面的高度。

4.10.11 在動荷載與靜荷載同時作用下，偏心受壓砌體的軸向力偏心距e0不宜大于0.95y，y為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。當e0小于或等于0.95y時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按受壓承載力控制選擇截面。

▼ 展開條文說明
4.10.11 采用e₀值不宜大于0.95y的依據(jù)為：
（1）試驗表明，按抗壓強度設計的磚砌體結(jié)構(gòu)，當e₀值超過1.0時，結(jié)構(gòu)并未破壞或喪失承載能力；
（2）《掩蔽所結(jié)構(gòu)計算》（蘇聯(lián)巴丹斯基著）第五章指出：計算磚墻承受大偏心距的偏心受壓動荷載時，偏心距的大小不受限制。
國家標準《砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50003-2011第5.1.5條對原條文作出修改，要求e₀≤0.6y。該規(guī)范附錄D有關表格中只給出e₀≤0.6y時的影響系數(shù)φ值。當e₀＞0.6y時，φ值可按該規(guī)范附錄D中給出的公式計算。

4.10.12 支承鋼筋混凝土平板防護密閉門的門框墻，當門洞邊墻體懸挑長度大于1/2倍該邊邊長時，宜在門洞邊設梁或柱；當門洞邊墻體懸挑長度小于或等于1/2倍該邊邊長時，可采用下列公式按懸臂構(gòu)件進行設計(圖4.7.5-1)。

式中 M——門洞邊單位長度懸臂根部的彎矩；

V——門洞邊單位長度懸臂根部的剪力；

l1、l2——見圖4.7.5-1。
4.10.11 采用e0值不宜大于0.95γ的依據(jù)為：
1 試驗表明，按抗壓強度設計的磚砌體結(jié)構(gòu)，當e0值超過1.0時，結(jié)構(gòu)并未破壞或喪失承載能力；
2 蘇聯(lián)巴丹斯基著《掩蔽所結(jié)構(gòu)計算》第五章指出：計算磚墻承受大偏心距的偏心受壓動荷載時，偏心距的大小不受限制。
《砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50003)第5.1.5條對原條文作出修改，要求e0≤0.6y0。該規(guī)范附錄D有關表格中只給出e0≤0.6y時的影響系數(shù)聲值。當e0＞0.6y時，聲值可按該規(guī)范附錄D中給出的公式計算。