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6 结构内力分析


6.0.1  抗爆间室和抗爆屏院的内力计算,可按瞬时冲量作用下等效单自由度体系的弹塑性阶段动力分析方法,各墙(板)面可单独进行计算。

6.0.2  抗爆间室墙(板)支承条件的确定应符合下列规定:

    1  墙面与泄爆面交接边,可为自由边。

    2  墙(板)与墙(板)的交接边,相邻两墙(板)的厚度之比为0.6~1.7时,可互为部分固定支承;当相邻两墙(板)的厚度之比小于0.6或大于1.7时,计算薄墙(板)时该边可为固定支承,计算厚墙(板)时该边可为简支支承。

    3  墙与基础交接边,可为部分固定支承。

    4  轻质易碎屋盖的檐口梁可为边墙的角点支承。

    5  靠近墙(板)与墙(板)的交接边开门洞,当门洞高度不大于1/2墙高时,相邻两墙(板)可互为简支支承,当门洞高度大于1/2墙高时,相邻两墙(板)可互为具有上下两角点支承的自由边。

6.0.3  抗爆屏院墙(板)支承条件的确定应符合下列规定:

    1  抗爆屏院墙不做条形基础时,其上下边应为自由边。

    2  当设置深度大于1/3墙高的条形基础时,墙与基础连接边可为部分固定支承;当设置深度小于0.8m的条形基础时,墙与基础连接边可为自由边;当设置深度为0.8m及小于1/3墙高的条形基础时,墙(板)与基础连接边可为简支支承。

    3  抗爆屏院墙与抗爆间室边墙连接边可为简支支承。

    4  抗爆屏院墙(板)与墙(板)的交接边,当相邻两墙(板)厚度之比为0.6~1.7时,可互为部分固定支承;当相邻两墙(板)厚度之比小于0.6或大于1.7,计算薄墙(板)时该边可为固定支承,计算厚墙(板)时该边可为简支支承。

6.0.4  墙(板)挠曲型自振圆频率可按下列公式计算:

    1  双向墙(板):

式中:n——频率折减系数;

          lf——墙(板)简支支承和固定支承边的长度总和(m);

          l0——墙(板)全部支承边(不包括自由边)长度的总和(m);

          lx——墙(板)χ向的跨度,按本规范附录C选取(m);

          h——墙(板)的厚度(m);

          m——墙(板)的单位面积质量(kg·s2/m3);

          γ——钢筋混凝土墙(板)容重(kg/m3);

         ——墙(板)的相对刚度(m2/s)。

    2  单向墙(板):

式中:n——频率折减系数,当一端为部分固定支承时取0.88,当两端为部分固定支承时取0.75,其他情况取1.0;

          B——抗弯刚度;

         m——墙(板)的单位长度质量(kg·s2/m2);

        ——墙(板)的相对刚度(m2/s);

         l——墙(板)跨度(m)。

6.0.5  墙(板)弯矩可按下列公式计算:

    1  双向墙(板):

式中:Mx——平行于lx向(简称χ向)的墙(板)跨中弯矩(N·m);

          My——平行于ly向的墙(板)跨中弯矩(N·m);

          M0x——χ向支座弯矩(N·m);

          M0y——y向支座弯矩(N·m);

          Kx——χ向跨中弯矩系数,按本规范附录E采用;

          α——y向跨中弯矩与χ向跨中弯矩比值,按本规范附录E采用;

          β——支座弯矩与跨中弯矩比值,设防等级为一级取2,二级取1.6或1.8,三级取1.4;

          lx——墙(板)χ向跨度(m);

          C——设防等级系数,按表6.0.5-1规定采用;

          ξ——荷载实效修正系数。对于抗爆间室,根据相邻墙面数及有无相对墙面按表6.0.5-2规定采用;对于抗爆屏院ξ取1.0。

表6.0.5-1  设防等级系数C值

表6.0.5-2  荷载实效修正系数ξ值

    2  单向墙(板):

式中:M0——墙(板)的跨中弯矩(N·m);

          M00——墙(板)支座弯矩(N·m);

          C——设防等级系数,按表6.0.5-1的规定采用;

          ω——墙(板)自振圆频率(1/s),按本规范第6.0.4条计算;

          l——墙(板)跨度(m);

          K0——跨中弯矩系数,按本规范附录E采用;

          K00——支座弯矩系数,按本规范附录E采用。

6.0.6  墙(板)的支承反力应按下列规定计算:

    1  双向墙(板)应按下列公式计算:

        1)四边支承和三边支承墙(板)

        2)带角点支承的两邻边支承墙(板)应按下列公式计算:

式中:Vi-j——墙(板)i-j边支承反力(N/m);

          V4——墙(板)角点支承反力(N);

          KVi-j——i-j边支承反力系数,按本规范附录E采用;

          KV4——角点支承反力系数,按本规范附录E采用;

          Mx——墙(板)χ向的跨中弯矩(N·m/m);

          My——墙(板)y向的跨中弯矩(N·m/m);

          lx——墙(板)χ向的边长(净跨度)(m);

          ly——墙(板)y向的边长(净跨度)(m)。

    2  单向墙(板)应按下式计算:

式中:Vi-j——墙(板)i-j边支承反力(N/m);

          M0——墙(板)跨中弯矩(N·m/m);

          l——墙(板)跨度(m);

          KVi-j——i-j边支承反力系数,按本规范附录E采用。

6.0.7  泄爆面墙下的基础梁的拉力应按边墙底边总反力的1/4计算。承受静荷载的弯矩可按下式计算: 

式中:Mc——基础梁在静荷载作用下的弯矩(N·m);

          q——作用于基础梁上的静荷载(包括槛墙、轻型窗等)(N/m);

          l——基础梁计算长度,取梁净跨度乘以1.05的系数(m)。

6.0.8  当在两边墙条形基础间按本规范第8.0.14条设置基础拉梁时,泄爆面墙下的基础梁的拉力应为边墙底边单位长度反力乘以梁的间距的1/2。

6.0.9  设置在两边墙条形基础顶部的基础拉梁仅考虑承受边墙反力作用产生的拉力时,基础拉梁的拉力可按边墙底边单位长度的反力的较大值乘以拉梁的间距取值。

6.0.10  设置在条形基础顶面的底板,应采用与抗爆间室墙(板)相同方法设计。当场地地基承载力特征值大于300kPa时,底板计算时可不考虑爆炸荷载产生的受弯作用。

条文说明

6.0.1  按瞬时冲量作用下等效单自由度体系的弹塑性阶段动力分析法,各墙(板)面单独进行。对于抗爆间室结构来说,由于受墙(板)面的约束,爆炸空气冲击波多次反射作用在结构上的动荷载是十分复杂的。所以,要在设计中作严格的动力分析是比较困难的,故一般均采用近似方法,将它拆成单个构件,每一个构件都按单独的等效体系进行动力分析。对于事故性爆炸荷载作用的结构允许充分发挥其结构材料性能,规定可按照弹塑性阶段动力分析。

6.0.4  试验表明,在爆炸荷载重复多次作用下,抗爆间室结构各墙(板)面的支承条件和刚度均随爆炸药量的增加或爆炸次数的增加而逐次改变,致使墙(板)面自振频率不断降低。为此,在计算自振频率时采用了理想的完全固定支承改变为部分固定支承的频率的折减系数n和反映刚度下降的刚度折减系数Ψ(取值Ψ=0.6)。考虑到墙(板)面支承边不全是部分固定支承的情况,对简支和确实是完全固定支承时频率系数不予折减。

6.0.5  结构动力分析的荷载为瞬时冲量,对每面墙(板)面来说,作用时间与相邻面数及有无相对面有关。根据“6909试验”,当相邻墙面数N≥3时全墙面荷载作用时间为墙(板)面自振周期的3/8以上。根据对比计算,作用时间为3T/8的随时间而直线下降的荷载按瞬时冲量计算将偏大17%。对于相邻墙面数N=4的情况,试验表明作用时间更长,冲量计算结果偏大,将超过17%。对于相对面的影响,经过对比计算,情况比较复杂。但为了简化计算,相邻面数及相对面的影响,分别进行计算,最后综合两者计算结果统一采用一个荷载实效修正系数ξ。设防等级系数C值表(本规范表6.0.5-1是根据表3.0.6的设计延性比采用值按公式计算而得)。

6.0.10  考虑到一般情况下底板面上的平均冲量在20kN·s/m2以下,对于地基承载力不小于300kPa的土层,一般能满足对底板的支承。因此规定,当地基土承载力特征值大于300kPa时,底板可不考虑作用于板面的爆炸荷载产生的弯矩作用。

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抗爆间室结构设计规范 GB50907-2013
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