4.4.1 在結(jié)構(gòu)計算中，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化的無升壓時間的三角形(圖4.4.1)。防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的地面空氣沖擊波最大超壓(簡稱地面超壓)△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化的等效作用時間(s)；
t2——地面空氣沖擊波按等沖量簡化的等效作用時間(s)。 表4.4.1 地面空氣沖擊波主要設(shè)計參數(shù)
4.4.2 在結(jié)構(gòu)計算中，核武器爆炸土中壓縮波波形可取簡化為有升壓時間的平臺形(圖4.4.2)。
圖4.4.2 土中壓縮波簡化波形 Ph——土中壓縮波最大壓力(kN/m2)；
t0h——土中壓縮波升壓時間(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間t0h可按下列公式計算：
式中 Ph——核武器爆炸土中壓縮波的最大壓力(kN/m2)，當土的計算深度小于或等于1.5m時，Ph可近似取△Pms；
t0h——土中壓縮波升壓時間(s)；
h——土的計算深度(m)，計算頂板時，取頂板的覆土厚度；計算外墻時，取防空地下室結(jié)構(gòu)土中外墻中點至室外地面的深度；
v0——土的起始壓力波速(m/s)，當無實測資料時，可按表4.4.3-1、表4.4.3-2采用；
γc——波速比，當無實測資料時，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，當無實測資料時，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化的等效作用時間(s)，可按表4.4.1采用；
△Pms——空氣沖擊波超壓計算值(kN/m2)，當不考慮上部建筑影響時，取地面超壓值△Pm；當考慮上部建筑影響時，計算結(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 粘性土堅硬、硬塑狀態(tài)v0取大值，軟塑、流塑狀態(tài)取小值；
2 抗力級別4級時，粘性土γc取大值；
3 碎石土、砂土土體密實時，v0取大值，γc取小值。 表4.4.3-2 飽和土起始壓力波速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)計算確定；當無實測資料時，可取α1＝1％；
2 地面超壓△Pm(N/mm2)≤16α1時，γc取1.5，v0取表中值，δ同非飽和土；
3 △Pm(N/mm2)≥20α1時，v0取1500(m/s)，γc取1.0，δ取1.0；
4 16α1＜△Pm(N/mm2)＜20α1時，v0、γc、δ取線性內(nèi)插值。
4.4.4 在計算結(jié)構(gòu)頂板核武器爆炸動荷載時，對核5級、核6級和核6B級防空地下室，當符合下列條件之一時，可考慮上部建筑對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 對符合本規(guī)范第4.4.4條規(guī)定的核6級和核6B級防空地下室，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間的平臺形（圖4.4.2），空氣沖擊波超壓計算值可取△Pm，升壓時間可取0.025s。
4.4.6 對符合本規(guī)范第4.4.4條規(guī)定的核5級防空地下室，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間的平臺形（圖4.4.2），空氣沖擊波超壓計算值可取0.95△Pm，升壓時間可取0.025s。
4.4.7 在計算土中外墻核武器爆炸動荷載時，對核4B級及以下的防空地下室，當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級和核6B級防空地下室，均應(yīng)考慮上部建筑對地面空氣沖擊波超壓值的影響，空氣沖擊波超壓計算值△Pms應(yīng)按表4.4.7的規(guī)定采用。 表4.4.7 土中外墻計算中考慮上部建筑影響采用的空氣沖擊波超壓計算值△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)成圖表和公式進行動力分析，通常需要將荷載曲線簡化成線性衰減等效波形。所謂等效，主要是保證將實際荷載曲線簡化為線性衰減波形后能產(chǎn)生相等的最大位移。對于一次作用的脈沖荷載，只需對達到最大位移時間前那段荷載曲線作出簡化，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)簡化后得出在峰值壓力處按切線簡化的三角形波形。
地面空氣沖擊波參數(shù)與核武器當量和爆炸高度有關(guān)。本次修訂由于核武器當量和比例爆高作了適當調(diào)整，表4.4.1中設(shè)計參數(shù)與原規(guī)范有所差別。
4.4.2 土中壓縮波可簡化為有升壓時間平臺形荷載，是因為土中壓縮波作用時間往往比結(jié)構(gòu)達到最大變位時間長十幾倍到幾十倍，所以簡化成有升壓時間的平臺形荷載后，其誤差尚在允許范圍內(nèi)，且可明顯簡化計算。
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)而難以準確確定，因此在土性參數(shù)計算中采用起始壓力波速和峰值壓力波速。其值系先通過土性試驗作出土側(cè)限應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線，然后經(jīng)計算確定自由場壓縮波傳播規(guī)律，最后綜合考慮升壓過程中應(yīng)力起跳時間和峰值壓力到達時間以及深度等因素后確定。
通過計算比較，當h≤1.5m時峰值壓力僅衰減2％左右，因此當h≤1.5m時，可不考慮峰值壓力的衰減。
4.4.4 關(guān)于墻體材料，按相當于一般磚砌體的強度作為考慮對沖擊波波形影響的條件。故對采用石棉板、礦碴板等輕質(zhì)材料的墻體以不考慮其對沖擊波的影響為宜；對預(yù)制混凝土大板的墻體，一般可視同磚墻，可考慮其對沖擊波波形的影響。對核4級和核4B級防空地下室，由于缺乏試驗資料，暫不考慮上部建筑對沖擊波波形的影響。
4.4.7 根據(jù)國外資料，對上部建筑為鋼筋混凝土承重墻結(jié)構(gòu)，當?shù)孛娉瑝簽?.2N/mm2以上時才倒塌；對抗震的砌體結(jié)構(gòu)（包括框架結(jié)構(gòu)中填充墻），當?shù)孛娉瑝簽?.07N/mm2左右才倒塌。考慮到在預(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，必然會使沖擊波產(chǎn)生反射、環(huán)流等效應(yīng)，因此對防空地下室迎爆面的土中外墻動荷載將有所影響。由于這方面試驗資料不足，本條在參考國外有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，對于上述條件下的地面空氣沖擊波最大壓力予以適當提高。
圖4.4.1 核武器爆炸地面空氣沖擊波簡化波形
△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化的等效作用時間(s)；
t2——地面空氣沖擊波按等沖量簡化的等效作用時間(s)。 表4.4.1 地面空氣沖擊波主要設(shè)計參數(shù)
4.4.2 在結(jié)構(gòu)計算中，核武器爆炸土中壓縮波波形可取簡化為有升壓時間的平臺形(圖4.4.2)。
圖4.4.2 土中壓縮波簡化波形 Ph——土中壓縮波最大壓力(kN/m2)；
t0h——土中壓縮波升壓時間(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間t0h可按下列公式計算：
式中 Ph——核武器爆炸土中壓縮波的最大壓力(kN/m2)，當土的計算深度小于或等于1.5m時，Ph可近似取△Pms；t0h——土中壓縮波升壓時間(s)；
h——土的計算深度(m)，計算頂板時，取頂板的覆土厚度；計算外墻時，取防空地下室結(jié)構(gòu)土中外墻中點至室外地面的深度；
v0——土的起始壓力波速(m/s)，當無實測資料時，可按表4.4.3-1、表4.4.3-2采用；
γc——波速比，當無實測資料時，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，當無實測資料時，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化的等效作用時間(s)，可按表4.4.1采用；
△Pms——空氣沖擊波超壓計算值(kN/m2)，當不考慮上部建筑影響時，取地面超壓值△Pm；當考慮上部建筑影響時，計算結(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 粘性土堅硬、硬塑狀態(tài)v0取大值，軟塑、流塑狀態(tài)取小值；2 抗力級別4級時，粘性土γc取大值；
3 碎石土、砂土土體密實時，v0取大值，γc取小值。 表4.4.3-2 飽和土起始壓力波速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)計算確定；當無實測資料時，可取α1＝1％；2 地面超壓△Pm(N/mm2)≤16α1時，γc取1.5，v0取表中值，δ同非飽和土；
3 △Pm(N/mm2)≥20α1時，v0取1500(m/s)，γc取1.0，δ取1.0；
4 16α1＜△Pm(N/mm2)＜20α1時，v0、γc、δ取線性內(nèi)插值。
4.4.4 在計算結(jié)構(gòu)頂板核武器爆炸動荷載時，對核5級、核6級和核6B級防空地下室，當符合下列條件之一時，可考慮上部建筑對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 對符合本規(guī)范第4.4.4條規(guī)定的核6級和核6B級防空地下室，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間的平臺形（圖4.4.2），空氣沖擊波超壓計算值可取△Pm，升壓時間可取0.025s。
4.4.6 對符合本規(guī)范第4.4.4條規(guī)定的核5級防空地下室，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間的平臺形（圖4.4.2），空氣沖擊波超壓計算值可取0.95△Pm，升壓時間可取0.025s。
4.4.7 在計算土中外墻核武器爆炸動荷載時，對核4B級及以下的防空地下室，當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級和核6B級防空地下室，均應(yīng)考慮上部建筑對地面空氣沖擊波超壓值的影響，空氣沖擊波超壓計算值△Pms應(yīng)按表4.4.7的規(guī)定采用。 表4.4.7 土中外墻計算中考慮上部建筑影響采用的空氣沖擊波超壓計算值△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)成圖表和公式進行動力分析，通常需要將荷載曲線簡化成線性衰減等效波形。所謂等效，主要是保證將實際荷載曲線簡化為線性衰減波形后能產(chǎn)生相等的最大位移。對于一次作用的脈沖荷載，只需對達到最大位移時間前那段荷載曲線作出簡化，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)簡化后得出在峰值壓力處按切線簡化的三角形波形。
地面空氣沖擊波參數(shù)與核武器當量和爆炸高度有關(guān)。本次修訂由于核武器當量和比例爆高作了適當調(diào)整，表4.4.1中設(shè)計參數(shù)與原規(guī)范有所差別。
4.4.2 土中壓縮波可簡化為有升壓時間平臺形荷載，是因為土中壓縮波作用時間往往比結(jié)構(gòu)達到最大變位時間長十幾倍到幾十倍，所以簡化成有升壓時間的平臺形荷載后，其誤差尚在允許范圍內(nèi)，且可明顯簡化計算。
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)而難以準確確定，因此在土性參數(shù)計算中采用起始壓力波速和峰值壓力波速。其值系先通過土性試驗作出土側(cè)限應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線，然后經(jīng)計算確定自由場壓縮波傳播規(guī)律，最后綜合考慮升壓過程中應(yīng)力起跳時間和峰值壓力到達時間以及深度等因素后確定。
通過計算比較，當h≤1.5m時峰值壓力僅衰減2％左右，因此當h≤1.5m時，可不考慮峰值壓力的衰減。
4.4.4 關(guān)于墻體材料，按相當于一般磚砌體的強度作為考慮對沖擊波波形影響的條件。故對采用石棉板、礦碴板等輕質(zhì)材料的墻體以不考慮其對沖擊波的影響為宜；對預(yù)制混凝土大板的墻體，一般可視同磚墻，可考慮其對沖擊波波形的影響。對核4級和核4B級防空地下室，由于缺乏試驗資料，暫不考慮上部建筑對沖擊波波形的影響。
4.4.7 根據(jù)國外資料，對上部建筑為鋼筋混凝土承重墻結(jié)構(gòu)，當?shù)孛娉瑝簽?.2N/mm2以上時才倒塌；對抗震的砌體結(jié)構(gòu)（包括框架結(jié)構(gòu)中填充墻），當?shù)孛娉瑝簽?.07N/mm2左右才倒塌。考慮到在預(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，必然會使沖擊波產(chǎn)生反射、環(huán)流等效應(yīng)，因此對防空地下室迎爆面的土中外墻動荷載將有所影響。由于這方面試驗資料不足，本條在參考國外有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，對于上述條件下的地面空氣沖擊波最大壓力予以適當提高。
住宅設(shè)計規(guī)范 GB50096
電動汽車充電站設(shè)計規(guī)
