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地下结构人防结构计算书

广州轨道交通13号线

***间***

人防计算书

计算：

复核：

审核：

中铁第一勘察设计院集团有限公司

2014.12

目录

一、工程概况：

2

二、工程地质及水文地质概况2

2.1、地形地貌：

2

2.2.岩土分层及其特性2

2.3.水文地质条件4

2.4.地下水侵蚀性及其评价5

2.5.不良地质与特殊地质6

2.6.岩土物理力学参数6

三、计算标准及模型假定7

3.1、一般原则：

7

3.2、采用的规范、标准、依据8

3.3、计算模式：

8

四、GSFM4040（6）钢结构双扇防护密闭门门框墙计算：

8

4.1、门框墙等效静荷载标准值8

4.2、门框墙配筋计算9

五、GSFM3035（6）钢结构双扇防护密闭门门框墙计算：

11

5.1、门框墙等效静荷载标准值11

5.2、门框墙配筋计算11

一、工程概况：

***兼中间风井呈东西方向布置，设计起点里程为YDK39+171.199，终点里程为YDK39+211.203。

盾构井位于***区间中段，为地下三层明挖结构，风井长度为40m，宽度为24.6m。

***基坑采用明挖法施工，开挖深度为30.5～31.6米，设计场坪标高为7.30m。

***西端为盾构始发，两台泥水平衡盾构机从***西端头始发，在11#盾构井南端吊出；***东端为盾构吊出，两台土压平衡盾构机从丰乐路站始发，在***东端吊出。

二、工程地质及水文地质概况

2.1、地形地貌：

***位于黄埔区珠江新村附近，呈近东西向设置，基坑范围建筑物多为仓储厂房。

地貌形态为珠江三角洲冲积平原地貌，地形平缓，地表水不发育。

一般标高在6.20～10m之间。

地层分布较为复杂。

根据区域地质资料及野外地质钻探，场区内均普遍为第四系松散层覆盖，下伏基岩主要由变质岩岩性组（震旦系变质岩）、碎屑岩岩性组（白垩系沉积岩）组成。

2.2.岩土分层及其特性

根据《广州市轨道交通十三号线一期工程（鱼珠~象颈岭段）鱼珠至丰乐路区间详勘》，本基坑有关地层分层及其特征如下：

1）人工填土层（Q4ml）

本段人工填土层主要为素填土，少量杂填土，颜色较杂，主要为褐黄色、紫红色等，素填土组成物主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等，局部含有机质土，顶部0.2～0.3m为砼路面；杂填土呈杂色，湿，松散-稍密，由粘性土、粗砂、碎石块及少量生活垃圾组成，大部分稍压实～欠压实，稍湿～湿。

本层分布广泛，沿线地段均有揭露，厚度0.80～7.10m，平均厚度3.05m。

本层在图表上代号为“<1>”。

2）海陆交互相沉积层（Q4mc）

本层根据土的性质分为5个亚层,分别为淤泥、淤泥质土层、粉细砂层、中粗砂层及粉质粘土层，各亚层的特征及分布如下：

（1）淤泥层<2-1A>

呈深灰色，流～软塑，主要成分为粘粒、有机质及少量粉粒，局部含砂粒，有腥臭味。

标贯实测击数为2～4击，平均击数3击。

该层主要分布于本线路的浅层，呈薄层状或透镜体状零散分布，层厚1.20～11.30m，平均厚度3.63m。

（2）淤泥质土层<2-1B>

呈深灰色，流～软塑，主要成分为粘粒、粉粒及有机质，局部含砂粒，略有腥臭味。

标贯实测击数为2～6击，平均击数4击。

该层主要分布于本线路的浅层，呈薄层状或透镜体状分布于线路，层厚0.50～18.10m，平均厚度4.35m。

（3）粉细砂层<2-2>

呈灰黄色、灰色，饱和，松散，局部稍密，级配不良，颗粒较均匀，主要成分以石英颗粒为主，含少量粘粒及有机质。

标贯实测击数为3～23击，平均击数8击。

本层在本区间分布较广，大多以厚层状为主，间夹有薄层淤泥质土，层厚0.70～18.80m，平均厚度7.12m。

（4）中粗砂层<2-3>

呈深灰色，饱和，松散～稍密，级配不良，主要成分以石英中粗砂为主，局部夹薄层淤泥，含少量有机质成分，土质不均。

标贯实测击数为5～29击，平均击数13击。

本层大多与粉细砂层呈互层分布，层厚不均，分布不稳定。

层厚0.90～16.20m，平均厚度5.08m。

（5）粉质粘土<2-4>

粉质粘土层：

呈褐黄色，可塑，局部硬塑，粘性较好，韧性及干强度中等，局部含细砂，手捏具砂感。

标贯实测击数为6～23击，平均击数12击。

该层在本线路呈薄层状局部分布，层厚0.70～7.20m，平均厚度2.80m。

3）全风化带<6>

呈层状分布，为含砾砂岩、泥质粉砂岩，全风化，紫红色，风化剧烈，结构已破坏，岩芯风干易裂，呈坚硬土状，遇水软化。

局部夹强风化碎块。

标贯实测击数为27～58击，平均击数40击。

层厚0.60～25.5m，平均厚度7.41m。

4）强风化带<7>

呈层状分布。

为含砾砂岩、泥质粉砂岩，强风化。

紫红色，岩石风化强烈，原岩组织结构大部分破坏，矿物成分显著变化，岩芯风干易裂，半岩半土状或土夹碎块状，岩芯手可折断。

标贯实测击数为43～56击，平均击数51击。

层厚0.60～33.90m，平均厚度8.34m。

5）中等风化带<8>

岩性为含砾砂岩、泥质粉砂岩。

呈紫红色，砂粒结构，中厚层状构造，泥铁质胶结，岩质软，锤击声哑。

岩芯多呈短柱状，局部扁柱状。

岩石天然抗压强度范围值fc=5.27～26.72MPa，平均值fc=17.58MPa，标准值fc=15.93MPa。

层厚1.10～20m，平均厚度7.68m

6）微风化带<9>

岩性为含砾砂岩、泥质粉砂岩。

呈紫红色，棕红色，含砾砂粒结构，中厚层状构造，泥铁质胶结，锤击声较清脆，岩质较硬，岩芯呈长柱状，局部扁柱状。

岩石天然抗压强度fc=67.84MPa。

层厚2.40～12.80m，平均厚度6.07m。

2.3.水文地质条件

1）地下水位

勘察期间地下水水位埋藏变化不大，稳定水位埋深为1.80～3.50m，平均埋深为2.57m，标高为4.2～6.99m，平均标高为5.68m。

地下水位的变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切，每年5～10月为雨季，大气降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降水减少，地下水位会有所下降，水位年变化幅度为1.00～2.50m。

2）地下水类型

本区间位于三角洲地区，地形平坦，沿线地下水类型以及赋存方式有以下几种：

（1）第四系孔隙水

第四系孔隙水，主要赋存于海陆交互相淤泥质砂层中，在松散填土之中亦有少量第四系孔隙水，由于海陆交互相沉积砂层含粘粒较多，富水程度较差，根据抽水试验所测得的渗透系数值计算，水量不大。

本区间第四系孔隙水含水层主要有淤泥质砂层<2-2>、<2-3>。

本类型地下水含水层的上部常有隔水层或相对隔水层覆盖，因此，第四系孔隙水具有一定的承压性。

海陆交互相沉积砂层的透水性一般为“弱透水”，局部呈中等透水，渗透系数为一般为0.312～2.575m/d。

（2）基岩裂隙水

基岩裂隙水主要赋存在强风化带及中等风化带，地下水的赋存不均一，含水层无明确界限，埋深和厚度很不稳定，其透水性主要取决于裂隙发育程度、岩石风化程度和含泥量。

风化程度越高、裂隙充填程度越大，渗透系数则越低。

基岩风化裂隙水为承压水。

中等风化岩石含水层的透水性一般为“弱透水”，渗透系数为一般为0.01～0.319m/d。

（3）断裂脉状裂隙水

赋存在基岩的构造断裂破碎带之中，其空间形态主要受断裂及其影响破碎带控制，大多呈高倾角脉状，具有承压性质。

在天然状态下，断裂含水带主要接受风化裂隙带含水层和第四系孔隙含水层的越流补给，其承压水头一般与第四系含水层相近。

但由于风化作用，构造断裂带上部常呈现强风化状态，富水性和渗透性都较低。

（4）相对隔水层

本标段分布的海陆交互相淤泥、淤泥质土、海陆交互相粘性土、残积粘性土、基岩全风化层为相对隔水层。

（5）地下水补给与排泄

第四系孔隙潜水补给源以大气降水渗入补给为主，以侧向动力补给为次，局部邻近地表水的地段，可能会出现与地表水体互为补给排泄关系。

在天然状态下，基岩风化裂隙含水层主要是接受第四系含水层的渗入补给、越流补给为主，其间水力联系较为密切。

由于上覆风化层及残积层的相对隔水作用，本含水层大多具有一定的承压性，其承压水头一般与第四系含水层相近。

在施工和运营时，这类含水层的主要威胁来源于侧向动力补给。

2.4.地下水侵蚀性及其评价

本次勘察共取5组地下水样进行水质分析试验，按国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第12.2条判别，结果表明地下水对混凝土结构部分地段具微腐蚀性，部分地段具中等腐蚀性；地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，局部具弱腐蚀性；地下水对钢结构具中等腐蚀性，部分地段具弱腐蚀性。

2.5.不良地质与特殊地质

（1）不良地质作用

本线路沿线场地地形较平坦，仅局部突起，无崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害现象。

本段主要的不良地质作用为砂土液化和断裂。

特殊性岩土有填土、软土、残积土及风化岩。

沿线范围内揭露的砂层为海陆交互相粉细砂层<2-2>、中粗砂层<2-3>，大多呈厚层状，厚约0.70～18.80m。

海陆交互相砂层大多呈松散~稍密状，局部呈中密状，该层含水量大，渗透性好，开挖时易产生管涌或流砂，对地铁施工工法影响较大，特别是出现在隧道拱部时，施工时若措施不利将导致塌方。

根据统计，场区的砂层可能发生液化，因此砂土液化是本标段潜在的不良地质作用。

（2）特殊性岩土

填土：

勘察范围内揭露的人工填土层主要为杂填土和素填土，颜色较杂，素填土主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等，杂填土则含有砖块、砼块等建筑垃圾或生活垃圾，大部分稍压实～欠压实，稍湿～湿。

结构松散，厚度不均匀，局部可能存在土层滞水。

本层在水平方向上分布广泛，在垂直方向上分布不均匀。

软土：

沿线软土为海陆交互相淤泥层<2-1A>和淤泥质土层<2-1B>，该层主要见于本区间ZCK38+630~39+400及起点、终点附近，多呈透镜状、条带状分布，其余地段零星分布，层厚0.5～11.3m。

由于基坑范围内淤泥质土较厚，对明挖基坑施工影响较大。

白垩系红层残积土、全～强风化岩层具遇水易软化、崩解，失水干裂的特点，即遇水后强度会迅速降低，失水后会产生开裂现象。

2.6.岩土物理力学参数

岩土分层

岩土名称

天然密度

剪切试验

地基系数的比例系数

岩层或土层地基系数

岩层或土层地基系数

静止侧压力系数

直接快剪

固结快剪

粘聚力

内摩擦角

粘聚力

内摩擦角

ρ

c

φ

c

φ

（MN/m4）

Kx

KV

K0

（g/cm3）

（kPa）

（°）

（kPa）

（°）

（MPa/m）

（MPa/m）

<1>

人工填土

/

/

/

/

/

--

10

12

--

<2-1A>

淤泥

1.63

5.00

3.00

8.00

9.00

3

6

5

0.75

<2-1B>

淤泥质土

1.68

8.00

4.00

10.00

10.00

5

8

7

0.72

<2-2>

粉细砂

1.80

3.00

20.00

/

/

7

10

8

0.52

<2-3>

中粗砂

1.88

3.00

25.00

/

/

8

12

10

0.39

<2-4>

粉质粘土

1.87

19.00

14.00

22.90

20.10

10

15

15

0.45

<5N-2>

硬塑状残积粉质粘土

1.97

30.00

22.00

32.00

25.00

30

30

25

0.43

<5Z-2>

硬塑状残积砂质粘性土

1.83

35.00

24.00

/

/

35

50

45

0.44

<6>

全风化红层

2.02

35.00

23.00

/

/

50

65

60

0.35

<6Z>

全风化混合花岗岩

2.00

36.00

25.00

30.00

28.00

50

65

60

0.33

<7>

强风化红层

2.34

/

/

/

/

--

140

120

--

<7Z>

强风化混合花岗岩

2.40

/

/

/

/

--

140

120

--

<8>

中风化红层

2.51

/

/

/

/

--

400

350

--

<8Z>

中风化混合花岗岩

2.53

/

/

/

/

--

450

400

--

<9>

微风化红层

2.45

/

/

/

/

--

850

800

--

三、计算标准及模型假定

3.1、一般原则：

（1）工程防核武器的抗力级别为6级，防常规武器的抗力级别为6级。

（2）结构设计除按国家现行的有关规范、规定、标准，结构构件根据承载能力极限状态及正常使用极限状态要求，分别进行承载能力的计算和稳定、变形和裂缝宽度验算外，按《轨道交通工程人民防空设计规范》（RFJ02-2009）要求，验算结构在爆炸动荷载与静荷载共同作用下的承载能力，不验算此工况下的结构变形，裂缝宽度，地基承载力及变形。

（3）结构动力计算，采用等效静载法。

按照《轨道交通工程人民防空设计规范》执行。

直接作用在门框墙上的等效静荷载标准值qe取240KN/m2；在顶板上的等效静荷载标准值取70KN/m2；在侧墙上的等效静荷载标准值取42KN/m2；在底板上的等效静荷载标准值取25KN/m2。

在人防荷载作用下，材料强度的综合调整系数，HRB400级（C）级钢筋取1.20，C35砼取1.50。

3.2、采用的规范、标准、依据

1）《人民防空工程设计规范》（GB50225-2005）

2）《人民防空工程防护功能平战转换设计标准》（RFJ1-98）

3）《人民防空工程战术技术要求》（2003版）

4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

5）《人民防空工程防护设备选用图集》（RFJ01－2008）

6）《轨道交通工程人民防空设计规范》（RFJ02－2009）

7）其它现行的国家有关标准、规范和规定

8）广州市建设委员会"关于广州地铁工程应考虑人防功能要求的函"（穗建城【1999】617号）

9）其他现行的国家有关标准、规范及规定。

3.3、计算模式：

1）主体结构

⑴结构计算采用荷载-结构模式，按等代框架法，利用SAP2000结构计算程序进行计算分析。

计算模式考虑围护与主体共同作用，两者间由压杆联系。

地层对底板、围护桩的抗力由弹簧模拟。

⑵车站结构分别按施工阶段和使用阶段进行计算，近期施工阶段采用朗金主动土压力公式计算，远期使用阶段采用静止土压力计算侧土压力，地基反力以弹簧模拟。

⑶主体结构计算时考虑了立柱和楼板的压缩、斜托的影响，模型取1榀/纵跨。

2）梁、柱：

纵梁和立柱是地下结构主要承载和传力构件，按多跨连续梁框架进行内力分析；底纵梁按倒梁法进行内力计算。

四、GSFM4040（6）钢结构双扇防护密闭门门框墙计算：

4.1、门框墙等效静荷载标准值

4.1.1、直接作用在墙上的等效静荷载标准值qe=Kd△PC=2×0.12×1000=240KN/m2

4.1.2、由门扇传来的等效静荷载标准值qia、qib

门扇短边长a=4m门扇长边长b=4m

a/b=1查边5.9.3-1单扇平板门反力系数

门框侧墙短边反力系数γa=0.4门框侧墙长边反力系数γb=0.36

qf=1.5△PC=1.5×0.12×1000=180KN/m2

门框侧墙短边单位长度作用力标准值qia=γaqfa=0.4×180×4=288KN/m2

门框侧墙短边单位长度作用力标准值qib=γbqfb=0.36×180×4=345.6KN/m2

4.2、门框墙配筋计算

4.2.1、水平段

1）、门框墙内力计算

门框墙悬挑长度l（水平）=700mm

门框墙厚度h=500mm门扇搭接长度=100mm

门扇传来的作用力至悬臂根部的距离l1=700-1/3*100=666.7mm

直接作用在墙上的等效静荷载标准值qe的分布宽度l2=700-100=600mm

门洞边单位长度内悬臂根部弯矩M

M=qib*l1+qe*l2*l2/2=345.6×666.7+240×666.72÷2=273.6KN.m/m

门洞边单位长度内悬臂梁根部剪力V

V=qib+qe*l2=345.6+240×666.7=489.60KN/m

2）、构件截面设计

（1）.结构构件材料及材料强度

混凝土

C35

fc（N/mm2）

ft（N/mm2）

γd

fcd（N/mm2）

ftd（N/mm2）

16.7

1.57

1.5

25.05

2.355

钢筋

HRB400级

fy（N/mm2）

f'y（N/mm2）

γd

fyd（N/mm2）

f'yd（N/mm2）

360

360

1.2

432

432

HPB300级

fy（N/mm2）

f'y（N/mm2）

γd

fyd（N/mm2）

f'yd（N/mm2）

270

270

1.2

324

324

（2）.正截面受弯承载能力验算（以1m长为计算单元）

悬臂构件宽度b=1000mm悬臂构件有效厚度h0=465mm

αs=M/α1fcdbh02=0.051ξ=1-（1-2αs）0.5=0.052

As=α1fcdξbh0/fyd=1398.26mm2/m选直径18@100

按照受弯构件最小配筋率,每延米钢筋截面面积As=1000×500×0.25%=1250mm2/m

（3）.斜截面受剪承载能力验算

V=489.6KN/m<0.25fcdbh0=0.25×25.05×1000×500=2912.06KN/m

截面尺寸符合要求

V=489.6KN

4.2.2、竖直段

1）、门框墙内力计算

上挡墙悬挑长度l（竖直）=500mm

门框墙厚度h=500mm门扇搭接长度=100mm

门扇传来的作用力至悬臂根部的距离l1=500-1/3*100=466.7mm

直接作用在墙上的等效静荷载标准值qe的分布宽度l2=500-100=400mm

门洞边单位长度内悬臂根部弯矩M

M=qia*l1+qe*l2*l2/2=288×466.7+240×466.72÷2=153.6KN.m/m

门洞边单位长度内悬臂梁根部剪力V

V=qia+qe*l2=288+240×466.7=384KN/m

2）、构件截面设计

（1）.结构构件材料及材料强度

混凝土

C35

fc（N/mm2）

ft（N/mm2）

γd

fcd（N/mm2）

ftd（N/mm2）

16.7

1.57

1.5

25.05

2.355

钢筋

HRB400级

fy（N/mm2）

f'y（N/mm2）

γd

fyd（N/mm2）

f'yd（N/mm2）

360

360

1.2

432

432

HPB300级

fy（N/mm2）

f'y（N/mm2）

γd

fyd（N/mm2）

f'yd（N/mm2）

270

270

1.2

324

324

（2）.正截面受弯承载能力验算（以1m长为计算单元）

悬臂构件宽度b=1000mm悬臂构件有效厚度h0=465mm

αs=M/α1fcdbh02=0.028ξ=1-（1-2αs）0.5=0.029

As=α1fcdξbh0/fyd=689.6mm2/m选直径18@100

按照受弯构件最小配筋率,每延米钢筋截面面积As=1000×500×0.25%=1250mm2/m

满足规范要求

（3）.斜截面受剪承载能力验算

V=384KN/m<0.25fcdbh0=0.25×25.05×1000×500=2912.06KN/m

截面尺寸符合要求

V=384KN

五、GSFM3035（6）钢结构双扇防护密闭门门框墙计算：

5.1、门框墙等效静荷载标准值

5.1.1、直接作用在墙上的等效静荷载标准值qe=Kd△PC=2×0.12×1000=240KN/m2

5.1.2、由门扇传来的等效静荷载标准值qia、qib

门扇短边长a=3m门扇长边长b=3.5m

a/b=0.857查边5.9.3-1单扇平板门反力系数

门框侧墙短边反力系数γa=0.355门框侧墙长边反力系数γb=0.375

qf=1.5△PC=1.5×0.12×1000=180KN/m2

门框侧墙短边单位长度作用力标准值qia=γaqfa=0.355×180×3=191.7KN/m2

门框侧墙短边单位长度作用力标准值qib=γbqfb=0.375×180×3.5=270KN/m2

5.2、门框墙配筋计算

5.2.1、水平段

1）、门框墙内力计算

门框墙悬挑长度l（水平）=700mm

门框墙厚度h=500mm门扇搭接长度=100mm

门扇传来的作用力至悬臂根部的距离l1=700-1/3*100=666.7mm

直接作用在墙上的等效静荷载标准值qe的分布宽度l2=700-100=600mm

门洞边单位长度内悬臂根部弯矩M

M=qib*l1+qe*l2*l2/2=270×666.7+240×666.72÷2=223.2KN.m/m

门洞边单位长度内悬臂梁根部剪力V

V=qib+qe*l2=270+240×666.7=414KN/m

2）、构件截面设计

（1）.结构构件材料及材料强度

混凝土

C35

fc（N/mm2）

ft（N/mm2）

γd

fcd（N/mm2）

ftd（N/mm2）

16.7

1.57

1.5

25.05

2.355

钢筋

HRB400级

fy（N/mm2）

f'y（N/mm2）

γd

fyd（N/mm2）

f'yd（N/mm2）

360

360

1.2

432

432

HPB300级

fy（N/mm2）

f'y（N/mm2）

γd

fyd（N/mm2）

f'yd（N/mm2）

270

270

1.2

324

324

（2）.正截面受弯承载能力验算（以1m长为计算单元）

悬臂构件宽度b=1000mm悬臂构件有效厚度h0=465mm

αs=M/α1fcdbh02=0.041ξ=1-（1-2αs）0.5=0.042

As=α1fcdξbh0/fyd=1135mm2/m

按照受弯构件最小配筋率,每延米钢筋截面面积As=1000×500×0.25%=1250mm2/m

直径18@100

（3）.斜截面受剪承载能力验算

V=414KN/m<0.25fcdbh0=0.25×25.05×1000×500=2912.06KN/m

截面尺寸符合要求

V=414KN