土木吧丨这些人防构件，不能塑性计算

    为啥人防构件可按塑性设计？延性比是干啥的？哪些人防构件，不能按塑性计算？

    在爆炸动荷载作用下,结构构件的变形通常随时间增大至最大值，随后出现衰减。因此，可以考虑利用构件产生的塑性变形来吸收爆炸动荷载的能量，即在爆炸动荷载作用下，允许结构构件进入弹塑性工作状态。

    在爆炸动荷载作用下，结构构件即使进入塑性工作状态，只要动荷载引起的变形不超过最大允许变形，则在这种瞬间动荷载消失后，由于阻尼力的综合作用，其振动变形不断衰减，最后仍能达到某一静止平衡状态。此时，结构构件虽然出现一些残余变形，但是仍然具有足够的承载能力和防护密闭能力。由于结构构件在弹塑性工作阶段可以吸收更多的能量，因此可以充分利用材料的潜能。

    在人防工程设计中，钢筋混凝土顶板、底板、外墙和临空墙等，可按弹塑性阶段设计。对于特别重要或密闭要求高的防护结构,如钢筋混凝土防护密闭门的门框墙、防水要求高的结构等，仍限制在弹性工作阶段，应按弹性分析方法计算内力。

    (1) 人防荷载属于脉冲荷载，峰值压力大，作用时间短是其特点。尤其在常规武器爆炸动荷载作用下，结构构件尚未达到最大变形，荷载已消失，故其动力系数往往小于1。

    (2)结构构件部分进人塑性状态后，由于荷载消失，大部分变形得以恢复，只有部分残余变形不可恢复。允许的残余变形量通过允许延性比来体现，以满足构件的密闭要求为前提，例如顶板的允许延性比取3，在人防荷载作用下，构件会局部开裂，但不会出现永久性通透裂缝。

    《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005第4.10.1条对于塑性内力重分布描述的原文为:“对于超静定的钢筋混凝土结构，可按由非弹性变形产生的塑性内力重分布计算内力。”

    该条规范中可以读到两条信息:

    (1)明确人防设计中能考虑塑性内力重分布计算分析构件要求:

    1）构件可以产生非弹性变形:

    2）结构构件是超静定的体系。

    (2)规范把是否考虑塑性分析交给了设计，规范以“可”进行要求而不采用“应”或“宜”。

    从这两条信息来看，规范对设计的要求是理论结合实际。   

      首先是否考虑塑性内力重分布计算内力的构件，从理论层面分析一下:

    (1)是否满足“构件可以产生非弹性变形”可以按照《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005第4.6.2条要求确定(表1-3）。

允许延性比为1.0的构件均为弹性构件，是不能考虑塑性的，其余构件均允许产生非弹性变形，也就是能满足“构件可以存在非弹性变形”。应该说明的是:表1-3中的允许延性比[β]值主要为动荷载确定等效静荷载使用

    (2)满足“超静定钢筋混凝土构件

    ”对于非工业的钢筋混凝土结构构件，除了对特殊部位的处理以外，一般大多都是处于超静定状态，对于地下室更是如此。所以本条一般也是能够满足的。

    所以从理论上看可以采用塑性内力重分布的构件范围很广。

    其次，还要结合实际进行分析:

    如果构件考虑了塑性，变形必然会加大，裂缝也必然会产生，相对弹性而言整体安全度也必然会有所降低。所以在选择塑性分析的构件时，要做到不能让构件在遭受设计抗力下的一次打击后，无法在战时保持正常的使用，出现漏水或结构局部倒塌的情况。

    考虑战时武器爆炸作用的不确定性，对易出现漏水及引起结构倒塌的构件要适当提高安全度，内力计算也不宜采用塑性分析。有以下几种情况:

    (1)对于主要竖向受力构件(如柱子和作为主楼的竖向支撑的剪力墙构件)，无论处于何种偏心状态和何种武器作用下，都不考虑进行塑性内力分析;

  （2）对于门框墙，作为人防口部的重要构件，也要提高安全度，而且门框墙过大变形会影响人防门的正常使用性能，所以门框墙设计中也不考虑塑性分析计算内力;

    (3)对于防水要求较高的构件(如底板)也不建议考虑塑性分析，当然对于顶板和外墙也是有防水要求，是否考虑塑性分析可以结合建筑对于战时使用状态的防水要求确定(例如对于水位较高，且平时使用状态下裂缝已达极限状态，250mm厚的墙体和顶板也不建议采用塑性计算分析方法)。

    简言之，在人防爆炸作用简化为等效静荷载后，对构件的计算原理基本可以参照民用，包括是否采用塑性内力分析方法。

    在通常的设计中，建议顶板与顶板梁计算方法有所区分。顶板可采用塑性内力分析方法计算或对采用弹性内力分析方法计算的结果进行调幅处理;顶板梁不宜按塑性内力分析方法计算，可在按弹性内力分析方法计算的基础上进行调幅;当采用塑性内力分析方法计算时，负弯矩与正弯矩的比值不宜小于 1.4，宜取 1.8左右;当在按弹性内力分析方法计算的基础上进行调幅时，调幅比例不宜大于 20%，宜取15%左右。