4.4.1 在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，核武器爆炸地面空氣沖擊波超壓波形，可取在最大壓力處按切線或按等沖量簡(jiǎn)化的無升壓時(shí)間的三角形(圖4.4.1)。防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的地面空氣沖擊波最大超壓(簡(jiǎn)稱地面超壓)△Pm，應(yīng)按國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定取值。地面空氣沖擊波的其它主要設(shè)計(jì)參數(shù)可按表4.4.1采用。
圖4.4.1 核武器爆炸地面空氣沖擊波簡(jiǎn)化波形
△Pm——核武器爆炸地面空氣沖擊波最大超壓(N/mm2)；
t1——地面空氣沖擊波按切線簡(jiǎn)化的等效作用時(shí)間(s)；
t2——地面空氣沖擊波按等沖量簡(jiǎn)化的等效作用時(shí)間(s)。 表4.4.1 地面空氣沖擊波主要設(shè)計(jì)參數(shù)
4.4.2 在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，核武器爆炸土中壓縮波波形可取簡(jiǎn)化為有升壓時(shí)間的平臺(tái)形(圖4.4.2)。
圖4.4.2 土中壓縮波簡(jiǎn)化波形 Ph——土中壓縮波最大壓力(kN/m2)；
t0h——土中壓縮波升壓時(shí)間(s)。
4.4.3 核武器爆炸土中壓縮波的最大壓力Ph及土中壓縮波升壓時(shí)間t0h可按下列公式計(jì)算：
式中 Ph——核武器爆炸土中壓縮波的最大壓力(kN/m2)，當(dāng)土的計(jì)算深度小于或等于1.5m時(shí)，Ph可近似取△Pms；
t0h——土中壓縮波升壓時(shí)間(s)；
h——土的計(jì)算深度(m)，計(jì)算頂板時(shí)，取頂板的覆土厚度；計(jì)算外墻時(shí)，取防空地下室結(jié)構(gòu)土中外墻中點(diǎn)至室外地面的深度；
v0——土的起始?jí)毫Σㄋ?m/s)，當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按表4.4.3-1、表4.4.3-2采用；
γc——波速比，當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按表4.4.3-1、表4.4.3-2注2～4采用；
v1——土的峰值壓力波速(m/s)；
δ——土的應(yīng)變恢復(fù)比，當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按表4.4.3-1、表4.4.3-2注2～4采用；
t2——地面空氣沖擊波按等沖量簡(jiǎn)化的等效作用時(shí)間(s)，可按表4.4.1采用；
△Pms——空氣沖擊波超壓計(jì)算值(kN/m2)，當(dāng)不考慮上部建筑影響時(shí)，取地面超壓值△Pm；當(dāng)考慮上部建筑影響時(shí)，計(jì)算結(jié)構(gòu)頂板荷載應(yīng)按本規(guī)范第4.4.4條～第4.4.6條的規(guī)定采用，計(jì)算結(jié)構(gòu)外墻荷載應(yīng)按本規(guī)范第4.4.7條的規(guī)定采用。 表4.4.3-1 非飽和土v0、γc、δ值
注：1 粘性土堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)v0取大值，軟塑、流塑狀態(tài)取小值；
2 抗力級(jí)別4級(jí)時(shí)，粘性土γc取大值；
3 碎石土、砂土土體密實(shí)時(shí)，v0取大值，γc取小值。 表4.4.3-2 飽和土起始?jí)毫Σㄋ?/strong>v0值
注：1 α1為飽和土的含氣量，可根據(jù)飽和度Sv、孔隙比e，按式α1＝e(1－Sv)/(1+e)計(jì)算確定；當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可取α1＝1％；
2 地面超壓△Pm(N/mm2)≤16α1時(shí)，γc取1.5，v0取表中值，δ同非飽和土；
3 △Pm(N/mm2)≥20α1時(shí)，v0取1500(m/s)，γc取1.0，δ取1.0；
4 16α1＜△Pm(N/mm2)＜20α1時(shí)，v0、γc、δ取線性內(nèi)插值。
4.4.4 在計(jì)算結(jié)構(gòu)頂板核武器爆炸動(dòng)荷載時(shí)，對(duì)核5級(jí)、核6級(jí)和核6B級(jí)防空地下室，當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可考慮上部建筑對(duì)地面空氣沖擊波超壓作用的影響。
1 上部建筑層數(shù)不少于二層，其底層外墻為鋼筋混凝土或砌體承重墻，且任何一面外墻墻面開孔面積不大于該墻面面積的50％；
2 上部為單層建筑，其承重外墻使用的材料和開孔比例符合上款規(guī)定，且屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
4.4.5 對(duì)符合本規(guī)范第4.4.4條規(guī)定的核6級(jí)和核6B級(jí)防空地下室，作用在其上部建筑底層地面的空氣沖擊波超壓波形可采用有升壓時(shí)間的平臺(tái)形（圖4.4.2），空氣沖擊波超壓計(jì)算值可取△Pm，升壓時(shí)間可取0.025s。
4.4.6 對(duì)符合本規(guī)范第4.4.4條規(guī)定的核5級(jí)防空地下室，作用在其上部建筑底層地面的空氣沖擊波超壓波形可采用有升壓時(shí)間的平臺(tái)形（圖4.4.2），空氣沖擊波超壓計(jì)算值可取0.95△Pm，升壓時(shí)間可取0.025s。
4.4.7 在計(jì)算土中外墻核武器爆炸動(dòng)荷載時(shí)，對(duì)核4B級(jí)及以下的防空地下室，當(dāng)上部建筑的外墻為鋼筋混凝土承重墻，或?qū)ι喜拷ㄖ榭拐鹪O(shè)防的砌體結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)的核6級(jí)和核6B級(jí)防空地下室，均應(yīng)考慮上部建筑對(duì)地面空氣沖擊波超壓值的影響，空氣沖擊波超壓計(jì)算值△Pms應(yīng)按表4.4.7的規(guī)定采用。 表4.4.7 土中外墻計(jì)算中考慮上部建筑影響采用的空氣沖擊波超壓計(jì)算值△Pms
條文說明
4.4 核武器爆炸地面空氣沖擊波、土中壓縮波參數(shù)
4.4.1 為便于利用現(xiàn)成圖表和公式進(jìn)行動(dòng)力分析，通常需要將荷載曲線簡(jiǎn)化成線性衰減等效波形。所謂等效，主要是保證將實(shí)際荷載曲線簡(jiǎn)化為線性衰減波形后能產(chǎn)生相等的最大位移。對(duì)于一次作用的脈沖荷載，只需對(duì)達(dá)到最大位移時(shí)間前那段荷載曲線作出簡(jiǎn)化，而在此以后的曲線變化并不重要。由于防空地下室結(jié)構(gòu)在核武器爆炸沖擊波荷載作用下，其最大變位往往發(fā)生在超壓時(shí)程曲線早期，因此按與曲線面積大體相等，且形狀也盡可能接近的原則，經(jīng)推導(dǎo)簡(jiǎn)化后得出在峰值壓力處按切線簡(jiǎn)化的三角形波形。
地面空氣沖擊波參數(shù)與核武器當(dāng)量和爆炸高度有關(guān)。本次修訂由于核武器當(dāng)量和比例爆高作了適當(dāng)調(diào)整，表4.4.1中設(shè)計(jì)參數(shù)與原規(guī)范有所差別。
4.4.2 土中壓縮波可簡(jiǎn)化為有升壓時(shí)間平臺(tái)形荷載，是因?yàn)橥林袎嚎s波作用時(shí)間往往比結(jié)構(gòu)達(dá)到最大變位時(shí)間長十幾倍到幾十倍，所以簡(jiǎn)化成有升壓時(shí)間的平臺(tái)形荷載后，其誤差尚在允許范圍內(nèi)，且可明顯簡(jiǎn)化計(jì)算。
4.4.3 由于巖土僅在很低壓力下才呈彈性，加之塑性波速與眾多因素有關(guān)而難以準(zhǔn)確確定，因此在土性參數(shù)計(jì)算中采用起始?jí)毫Σㄋ俸头逯祲毫Σㄋ?。其值系先通過土性試驗(yàn)作出土側(cè)限應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線，然后經(jīng)計(jì)算確定自由場(chǎng)壓縮波傳播規(guī)律，最后綜合考慮升壓過程中應(yīng)力起跳時(shí)間和峰值壓力到達(dá)時(shí)間以及深度等因素后確定。
通過計(jì)算比較，當(dāng)h≤1.5m時(shí)峰值壓力僅衰減2％左右，因此當(dāng)h≤1.5m時(shí)，可不考慮峰值壓力的衰減。
4.4.4 關(guān)于墻體材料，按相當(dāng)于一般磚砌體的強(qiáng)度作為考慮對(duì)沖擊波波形影響的條件。故對(duì)采用石棉板、礦碴板等輕質(zhì)材料的墻體以不考慮其對(duì)沖擊波的影響為宜；對(duì)預(yù)制混凝土大板的墻體，一般可視同磚墻，可考慮其對(duì)沖擊波波形的影響。對(duì)核4級(jí)和核4B級(jí)防空地下室，由于缺乏試驗(yàn)資料，暫不考慮上部建筑對(duì)沖擊波波形的影響。
4.4.7 根據(jù)國外資料，對(duì)上部建筑為鋼筋混凝土承重墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)孛娉瑝簽?.2N/mm2以上時(shí)才倒塌；對(duì)抗震的砌體結(jié)構(gòu)（包括框架結(jié)構(gòu)中填充墻），當(dāng)?shù)孛娉瑝簽?.07N/mm2左右才倒塌?？紤]到在預(yù)定沖擊波地面超壓作用下，上部建筑物不倒塌，或不立即倒塌，必然會(huì)使沖擊波產(chǎn)生反射、環(huán)流等效應(yīng)，因此對(duì)防空地下室迎爆面的土中外墻動(dòng)荷載將有所影響。由于這方面試驗(yàn)資料不足，本條在參考國外有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，對(duì)于上述條件下的地面空氣沖擊波最大壓力予以適當(dāng)提高。
圖4.4.1 核武器爆炸地面空氣沖擊波簡(jiǎn)化波形
△Pm——核武器爆炸地面空氣沖擊波最大超壓(N/mm2)；t1——地面空氣沖擊波按切線簡(jiǎn)化的等效作用時(shí)間(s)；
t2——地面空氣沖擊波按等沖量簡(jiǎn)化的等效作用時(shí)間(s)。 表4.4.1 地面空氣沖擊波主要設(shè)計(jì)參數(shù)
4.4.2 在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，核武器爆炸土中壓縮波波形可取簡(jiǎn)化為有升壓時(shí)間的平臺(tái)形(圖4.4.2)。
圖4.4.2 土中壓縮波簡(jiǎn)化波形 Ph——土中壓縮波最大壓力(kN/m2)；
t0h——土中壓縮波升壓時(shí)間(s)。
4.4.3 核武器爆炸土中壓縮波的最大壓力Ph及土中壓縮波升壓時(shí)間t0h可按下列公式計(jì)算：
式中 Ph——核武器爆炸土中壓縮波的最大壓力(kN/m2)，當(dāng)土的計(jì)算深度小于或等于1.5m時(shí)，Ph可近似取△Pms；t0h——土中壓縮波升壓時(shí)間(s)；
h——土的計(jì)算深度(m)，計(jì)算頂板時(shí)，取頂板的覆土厚度；計(jì)算外墻時(shí)，取防空地下室結(jié)構(gòu)土中外墻中點(diǎn)至室外地面的深度；
v0——土的起始?jí)毫Σㄋ?m/s)，當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按表4.4.3-1、表4.4.3-2采用；
γc——波速比，當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按表4.4.3-1、表4.4.3-2注2～4采用；
v1——土的峰值壓力波速(m/s)；
δ——土的應(yīng)變恢復(fù)比，當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按表4.4.3-1、表4.4.3-2注2～4采用；
t2——地面空氣沖擊波按等沖量簡(jiǎn)化的等效作用時(shí)間(s)，可按表4.4.1采用；
△Pms——空氣沖擊波超壓計(jì)算值(kN/m2)，當(dāng)不考慮上部建筑影響時(shí)，取地面超壓值△Pm；當(dāng)考慮上部建筑影響時(shí)，計(jì)算結(jié)構(gòu)頂板荷載應(yīng)按本規(guī)范第4.4.4條～第4.4.6條的規(guī)定采用，計(jì)算結(jié)構(gòu)外墻荷載應(yīng)按本規(guī)范第4.4.7條的規(guī)定采用。 表4.4.3-1 非飽和土v0、γc、δ值
注：1 粘性土堅(jiān)硬、硬塑狀態(tài)v0取大值，軟塑、流塑狀態(tài)取小值；2 抗力級(jí)別4級(jí)時(shí)，粘性土γc取大值；
3 碎石土、砂土土體密實(shí)時(shí)，v0取大值，γc取小值。 表4.4.3-2 飽和土起始?jí)毫Σㄋ?/strong>v0值
注：1 α1為飽和土的含氣量，可根據(jù)飽和度Sv、孔隙比e，按式α1＝e(1－Sv)/(1+e)計(jì)算確定；當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可取α1＝1％；2 地面超壓△Pm(N/mm2)≤16α1時(shí)，γc取1.5，v0取表中值，δ同非飽和土；
3 △Pm(N/mm2)≥20α1時(shí)，v0取1500(m/s)，γc取1.0，δ取1.0；
4 16α1＜△Pm(N/mm2)＜20α1時(shí)，v0、γc、δ取線性內(nèi)插值。
4.4.4 在計(jì)算結(jié)構(gòu)頂板核武器爆炸動(dòng)荷載時(shí)，對(duì)核5級(jí)、核6級(jí)和核6B級(jí)防空地下室，當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可考慮上部建筑對(duì)地面空氣沖擊波超壓作用的影響。
1 上部建筑層數(shù)不少于二層，其底層外墻為鋼筋混凝土或砌體承重墻，且任何一面外墻墻面開孔面積不大于該墻面面積的50％；
2 上部為單層建筑，其承重外墻使用的材料和開孔比例符合上款規(guī)定，且屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
4.4.5 對(duì)符合本規(guī)范第4.4.4條規(guī)定的核6級(jí)和核6B級(jí)防空地下室，作用在其上部建筑底層地面的空氣沖擊波超壓波形可采用有升壓時(shí)間的平臺(tái)形（圖4.4.2），空氣沖擊波超壓計(jì)算值可取△Pm，升壓時(shí)間可取0.025s。
4.4.6 對(duì)符合本規(guī)范第4.4.4條規(guī)定的核5級(jí)防空地下室，作用在其上部建筑底層地面的空氣沖擊波超壓波形可采用有升壓時(shí)間的平臺(tái)形（圖4.4.2），空氣沖擊波超壓計(jì)算值可取0.95△Pm，升壓時(shí)間可取0.025s。
4.4.7 在計(jì)算土中外墻核武器爆炸動(dòng)荷載時(shí)，對(duì)核4B級(jí)及以下的防空地下室，當(dāng)上部建筑的外墻為鋼筋混凝土承重墻，或?qū)ι喜拷ㄖ榭拐鹪O(shè)防的砌體結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)的核6級(jí)和核6B級(jí)防空地下室，均應(yīng)考慮上部建筑對(duì)地面空氣沖擊波超壓值的影響，空氣沖擊波超壓計(jì)算值△Pms應(yīng)按表4.4.7的規(guī)定采用。 表4.4.7 土中外墻計(jì)算中考慮上部建筑影響采用的空氣沖擊波超壓計(jì)算值△Pms
條文說明
4.4 核武器爆炸地面空氣沖擊波、土中壓縮波參數(shù)
4.4.1 為便于利用現(xiàn)成圖表和公式進(jìn)行動(dòng)力分析，通常需要將荷載曲線簡(jiǎn)化成線性衰減等效波形。所謂等效，主要是保證將實(shí)際荷載曲線簡(jiǎn)化為線性衰減波形后能產(chǎn)生相等的最大位移。對(duì)于一次作用的脈沖荷載，只需對(duì)達(dá)到最大位移時(shí)間前那段荷載曲線作出簡(jiǎn)化，而在此以后的曲線變化并不重要。由于防空地下室結(jié)構(gòu)在核武器爆炸沖擊波荷載作用下，其最大變位往往發(fā)生在超壓時(shí)程曲線早期，因此按與曲線面積大體相等，且形狀也盡可能接近的原則，經(jīng)推導(dǎo)簡(jiǎn)化后得出在峰值壓力處按切線簡(jiǎn)化的三角形波形。
地面空氣沖擊波參數(shù)與核武器當(dāng)量和爆炸高度有關(guān)。本次修訂由于核武器當(dāng)量和比例爆高作了適當(dāng)調(diào)整，表4.4.1中設(shè)計(jì)參數(shù)與原規(guī)范有所差別。
4.4.2 土中壓縮波可簡(jiǎn)化為有升壓時(shí)間平臺(tái)形荷載，是因?yàn)橥林袎嚎s波作用時(shí)間往往比結(jié)構(gòu)達(dá)到最大變位時(shí)間長十幾倍到幾十倍，所以簡(jiǎn)化成有升壓時(shí)間的平臺(tái)形荷載后，其誤差尚在允許范圍內(nèi)，且可明顯簡(jiǎn)化計(jì)算。
4.4.3 由于巖土僅在很低壓力下才呈彈性，加之塑性波速與眾多因素有關(guān)而難以準(zhǔn)確確定，因此在土性參數(shù)計(jì)算中采用起始?jí)毫Σㄋ俸头逯祲毫Σㄋ?。其值系先通過土性試驗(yàn)作出土側(cè)限應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線，然后經(jīng)計(jì)算確定自由場(chǎng)壓縮波傳播規(guī)律，最后綜合考慮升壓過程中應(yīng)力起跳時(shí)間和峰值壓力到達(dá)時(shí)間以及深度等因素后確定。
通過計(jì)算比較，當(dāng)h≤1.5m時(shí)峰值壓力僅衰減2％左右，因此當(dāng)h≤1.5m時(shí)，可不考慮峰值壓力的衰減。
4.4.4 關(guān)于墻體材料，按相當(dāng)于一般磚砌體的強(qiáng)度作為考慮對(duì)沖擊波波形影響的條件。故對(duì)采用石棉板、礦碴板等輕質(zhì)材料的墻體以不考慮其對(duì)沖擊波的影響為宜；對(duì)預(yù)制混凝土大板的墻體，一般可視同磚墻，可考慮其對(duì)沖擊波波形的影響。對(duì)核4級(jí)和核4B級(jí)防空地下室，由于缺乏試驗(yàn)資料，暫不考慮上部建筑對(duì)沖擊波波形的影響。
4.4.7 根據(jù)國外資料，對(duì)上部建筑為鋼筋混凝土承重墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)孛娉瑝簽?.2N/mm2以上時(shí)才倒塌；對(duì)抗震的砌體結(jié)構(gòu)（包括框架結(jié)構(gòu)中填充墻），當(dāng)?shù)孛娉瑝簽?.07N/mm2左右才倒塌?？紤]到在預(yù)定沖擊波地面超壓作用下，上部建筑物不倒塌，或不立即倒塌，必然會(huì)使沖擊波產(chǎn)生反射、環(huán)流等效應(yīng)，因此對(duì)防空地下室迎爆面的土中外墻動(dòng)荷載將有所影響。由于這方面試驗(yàn)資料不足，本條在參考國外有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，對(duì)于上述條件下的地面空氣沖擊波最大壓力予以適當(dāng)提高。
住宅設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50096
電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)
