雷 傳 章

(廣東省建筑設計研究院,廣東 廣州 511300)

某人防工程板柱結構頂板受力性能分析

雷 傳 章

(廣東省建筑設計研究院,廣東 廣州 511300)

簡要介紹了板柱結構頂板受力原理和研究現狀，結合某大型人防工程實例，建立了MIDAS GEN有限元分析模式，分析了其平時和戰時的內力與變形特征，結果表明，板柱結構能夠滿足人防工程力學要求，且有效節約使用空間。

人防工程，板柱結構，受力分析，有限元

0 引言

隨著我國城市建設的加快和國防工程的發展，城市人防工程要求日益提升。城市地下人防工程多位于道路、大型廣場下方，除常規荷載外還承受車輛、人群及戰時人防荷載的作用[1]。板柱結構因不設置梁，樓蓋底部平整，便于布置管線且節約凈空，在人防工程中具有較好使用效果[2]。20世紀初，美國學者Turner首次設計出板柱結構并應用于工程建設當中[3]；1987年，舒兆發、李定國等學者對配置抗沖切鋼筋的板柱結構進行試驗分析并得出抗沖切鋼筋能有效增強板柱連接延續性的結論[4]；1990年，余志武在板的破壞形態基礎之上提出各種形態下的極限承載力計算公式[5]；1998年，呂西林對板柱結構反復水平荷載下的受力性能進行了非線性分析并提出板柱節點在不平衡彎矩下的抗彎沖計算方程；2005年，蘇毅等提出等代梁應變寬度概念和計算方法[6]。本文結合某大型人防工程項目，對其板柱結構頂板進行受力性能分析(見圖1)，結果表明板柱結構頂板受力能夠滿足我國人防工程要求，且有效節約凈空。

1 工程概況

位于廣東省某大型地下人防工程，上部為大型廣場，無上部結構，長為221.4 m，寬為131.2 m，結構長寬比約為1.7。工程總用地面積約34 112 m2，總建筑面積約73 900 m2，其中人防建筑面積為58 885 m2。工程為地下2層設計，設計覆土厚度3.0 m，埋深14.0 m。與一般地下空間結構相比，此工程還需要兼顧戰時人防功能，抗力等級為核6(常6)級。平時為地下商業街和地下停車場，戰時為防空工程、戰時區域電站、人員掩蔽所和物資庫。工程采用筏板基礎，基礎持力層位于粉質粘土中。為簡化分析，橫縱向均取7跨作為平面框架計算(見表1)，運用MIDAS GEN軟件建立樓蓋分析模型(如圖2所示)，并對受力、變形進行對比分析。

表1 板柱結構各構件尺寸 mm

2 受力分析

經計算板柱結構頂板其最大裂縫寬度為0.18 mm，小于規范值0.3 mm,符合規范要求，距墻、柱2.5 m～3 m范圍內，頂板受負彎矩作用，其峰值出現在柱頂位置，頂板跨內截面主要受正彎矩作用，峰值出現在板跨中位置，當遭受集中荷載時，受荷位置正負彎矩均有所增加。

平戰工況下板彎矩云圖見圖3。

如圖4所示為在平時以及戰時工況下不同位置的頂板撓度對比，由圖4可知戰時工況下各位置撓度值均比平時工況下撓度值有所增長，而且支座位置撓度增幅比跨中位置增長大。當有集中荷載作用時，其撓度值為4.46和6.65，其增幅也較大。

3 結語

通過對某人防工程受力分析，得出：1)板柱結構頂板能滿足人防工程受力要求，且能有效節約空間；2)板柱結構頂板平時工況下受力、彎矩、撓度均小于戰時工況，戰時工況時跨中位置彎矩和撓度增幅較其他位置大，且平戰工況下最大撓度均出現于跨中位置，當上部板帶范圍內有集中荷載作用時，撓度會出現較大增長。

[1] 沈蒲生.樓蓋結構設計原理[M].北京：科學出版社,2003：1-10.

[2] 總參工程兵第四設計研究院.人防工程結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社,2009.

[3] 趙 宇.人防工程建設與城市地下空間開發利用相結合戰略及對策研究[D].重慶：重慶大學,2004.

[4] 王必剛.板柱結構靜力彈塑性分析與試驗研究[D].杭州：浙江大學，2007.

[5] 徐 珂.地下單層無梁樓蓋結構設計與計算分析[J].建筑結構，2009(39)：54-57,97.

[6] 李俊蘭，呂西林，周德源.地震作用下板柱結構等代框架法計算模型的研究[J].建筑結構學報，1999，20(1):39-45.

On stressed performance of top plate of some civil defense engineering plate-column structures

Lei Chuanzhang

(GuangdongArchitecturalDesignInstitute,Guangzhou511300,China)

The paper introduces the stressed principle and research status of the top plate of the plate-column structure, establishes the MIADS GEN finite element analysis model by combining with some large-scale civil defense engineering cases, analyzes the internal stress and deformation features during the normal and wartime periods, and proves the plate-column structure can meet the demands of the civil defense engineering and save the utility space.

civil defense project, plate-column structure, stress analysis, finite element

1009-6825(2017)03-0033-02

2016-11-17

雷傳章(1989- )，男，碩士，助理工程師

TU311.3

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