談人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)

摘要：人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的問題，涉及內(nèi)容繁多且復(fù)雜，既要考慮平時(shí)工況又要考慮戰(zhàn)時(shí)工況，且目前電算軟件功能都不是很完善，需要更深入地研究人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)問題，總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)水平。

關(guān)鍵詞：人防地下室;特點(diǎn);問題;設(shè)計(jì)

1.人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則

1.1平戰(zhàn)結(jié)合，取控制條件，在民用建筑的人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般只涉及5級(jí)或6級(jí)人防設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時(shí)控制，而側(cè)墻和底板則因地下室的結(jié)構(gòu)型式的不同而由實(shí)際情況確定;

1.2只進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算，由于在核爆動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比的控制，且在確定各種構(gòu)件允許延性比時(shí)，已考慮了對(duì)變形的限制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不必再單獨(dú)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進(jìn)行驗(yàn)算;

1.3只考慮一次核襲擊;

1.4注意各部件的協(xié)調(diào)，以免因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個(gè)防護(hù)建筑的作用;

1.5地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)兩者強(qiáng)弱相差較大的情況。了解了結(jié)構(gòu)人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及原則之后，我們首先就必須確定計(jì)算所需的荷載值。

2.人防地下室設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的問題

2.1人防地下室外墻配筋

人防地下室外墻為一側(cè)與室外巖土接觸，直接承受土中壓縮波作用，另一側(cè)為防空地下室內(nèi)部的墻體。頂板與外墻之間二者剛度接近時(shí)，外墻上部可近似按固定端與鉸支之間的支座情況考慮;底板剛度遠(yuǎn)大于外墻時(shí)，外墻下部支座可視作固定端，各構(gòu)件之間支座條件應(yīng)相互協(xié)調(diào)一致，需注意配筋及構(gòu)造應(yīng)與實(shí)際受力狀況相符。

當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)部橫隔墻較多或上層建筑的柱子沿外墻向下直通到基礎(chǔ)底板，外墻可按支承在內(nèi)部橫墻（柱子）與樓板上的雙向（單向）板計(jì)算;當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)部橫隔墻較少或無橫隔墻時(shí)可考慮上下兩端支承，按下端嵌固在基礎(chǔ)底板、上端簡(jiǎn)支或嵌固在頂板的單向板計(jì)算。

2.2防護(hù)墻體的厚度局部削弱

人防地下室與非人防地下室之間的防護(hù)密閉隔墻（臨空墻）由于設(shè)備（消防栓、配電箱、接線盒等）暗裝，導(dǎo)致防護(hù)隔墻局部不滿足防護(hù)與密閉要求的厚度。《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50038-2005）中第3.2.5，3.2.6，3.2.9，3.2.10，3.2.11，4.7.2等強(qiáng)制性條文都對(duì)防護(hù)墻體的厚度作出了明確規(guī)定。

2.3門框墻上擋墻加強(qiáng)梁的設(shè)置位置

當(dāng)防護(hù)密閉門上擋墻較長(zhǎng)時(shí)，往往需在擋墻下端設(shè)置加強(qiáng)梁，作為抵抗水平?jīng)_擊波荷載的加強(qiáng)構(gòu)件。需注意的是，加強(qiáng)梁距上擋墻下邊緣應(yīng)預(yù)留250～300mm高度，以便內(nèi)側(cè)的密閉門或防護(hù)密閉門有足夠的水平開啟空間，而且加強(qiáng)梁縱筋應(yīng)錨入門框兩側(cè)的豎向加強(qiáng)暗柱（或柱）中，以形成明確的洞口加強(qiáng)傳力體系。

2.4防倒塌措施

城市地下空間結(jié)建式人防工程的開發(fā)，多是以經(jīng)濟(jì)利益為主，常常忽略人防工程的出入口防倒塌問題，多數(shù)出入口設(shè)置在建筑物倒塌范圍之內(nèi)，有的甚至沒有采取防倒塌和堵塞措施，也沒有進(jìn)行戰(zhàn)時(shí)防倒塌和堵塞的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。這些對(duì)戰(zhàn)時(shí)人防工程出入口構(gòu)成了安全隱患，需要設(shè)計(jì)時(shí)合理布局出入口。

對(duì)于人防地下室抗力等級(jí)為5，6級(jí)的室外出入口，戰(zhàn)時(shí)需設(shè)置防倒塌棚架，而平時(shí)不便設(shè)置永久性防倒塌棚架，可按照國(guó)標(biāo)圖集05SFG04《防空地下室室外出入口部鋼結(jié)構(gòu)裝配式防倒塌棚架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》選用臨戰(zhàn)快速組裝的鋼結(jié)構(gòu)裝配式防倒塌棚架，這些問題都需設(shè)計(jì)時(shí)給予重視。

3.人防地下室注意事項(xiàng)及措施

3.1人防荷載取值要負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)

人防荷載取值要根據(jù)當(dāng)?shù)厝朔啦块T根據(jù)國(guó)家制訂的《人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求》中的公式計(jì)算或規(guī)范查表來確定。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可采用《理正人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件》來對(duì)頂板、側(cè)墻和無樁基底板的人防荷載進(jìn)行計(jì)算。再進(jìn)行計(jì)算時(shí)，對(duì)戰(zhàn)時(shí)可能出現(xiàn)的核武器和常規(guī)武器爆炸的荷載作用取大值，這樣既能夠確定各構(gòu)件人防荷載在范圍之內(nèi)，也能使所有構(gòu)件的等效靜荷載值滿足結(jié)構(gòu)的要求。

3.2對(duì)各構(gòu)件的受力分析

人防地下室頂板承受的荷載有人防等效靜載、自重、覆土重等。對(duì)于地下室的平時(shí)使用頂板要求荷載不是很大，頂板的活荷載戰(zhàn)時(shí)不需要疊加。對(duì)于頂板配鋼筋值按照戰(zhàn)時(shí)的要求進(jìn)行計(jì)算取值，因?yàn)榇藭r(shí)要求的配筋率最大，能夠滿足頂板的韌度要求。頂板鋼筋可按0.25%的配筋率進(jìn)行貫通配筋，支座筋量少的部位可進(jìn)行非貫通筋數(shù)量的增加，但要使底筋和頂板貫通筋的間距和位置協(xié)調(diào)，方便拉筋操作。另外一些小細(xì)節(jié)也不能忽視，例如口部以外的頂蓋板，因?yàn)閼?zhàn)時(shí)坡道會(huì)作為主入口，因此頂蓋板的設(shè)計(jì)合理與否對(duì)下面的坡道保護(hù)起到關(guān)鍵作用。外墻的設(shè)計(jì)也要根據(jù)荷載和彎矩進(jìn)行合理的內(nèi)力計(jì)算和布筋方式后進(jìn)行確定。鋼筋的布置是外墻設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在鋼筋的布置中，外側(cè)豎向筋宜在外排，可以采用貫通筋與非貫通筋交錯(cuò)布置的方式，使鋼筋在交錯(cuò)底板彎后按其搭接與底板下鋼筋相連。外墻的選筋原則是“直徑細(xì)且間距密”，這樣能有效的控制外墻裂縫的產(chǎn)生。

3.3地下室的構(gòu)造要求

在《GB5003822005人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》中，對(duì)人民防空地下室的構(gòu)造要求作出了詳細(xì)規(guī)定，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分研究體會(huì)其適用的條件和范圍，同時(shí)結(jié)合工程設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，就應(yīng)該能夠順利完成各主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)任務(wù)。為便于開展工作，這里，我們結(jié)合構(gòu)造和受力要求，對(duì)一些主要構(gòu)件的參考尺寸作出規(guī)定：對(duì)頂板來說，6級(jí)頂板取250mm～300mm范圍，5級(jí)頂板取300mm～350mm范圍;對(duì)于頂板梁來說，其跨高比一般在7～12之間，由構(gòu)造確定合理的截面尺寸判定標(biāo)準(zhǔn)和梁面通長(zhǎng)筋;對(duì)于防護(hù)單元隔墻和密閉隔墻來說，通常取250mm;對(duì)于外墻和臨空墻來說，經(jīng)過計(jì)算后決定，一般通常不低于300mm;對(duì)于底板來說，其厚度不低于外墻厚度，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，則不再由人防控制?？傊?，人防構(gòu)件的結(jié)構(gòu)厚度首先應(yīng)該滿足早期核輻射防護(hù)的要求，然后還要滿足工程的受力要求。

3.4孔口防護(hù)和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)要求

孔口防護(hù)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括三個(gè)部分：一是設(shè)計(jì)防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)，該部分主要由建筑和通風(fēng)專業(yè)來完成;二是設(shè)計(jì)墻體，主要包括出入口通道內(nèi)部的臨空墻、相鄰單元間的隔墻、門框墻等;三是設(shè)計(jì)孔口的其他構(gòu)件，主要包括風(fēng)井、通信、防爆波電纜井、防倒塌棚架、開敞式通道等，對(duì)于開敞式通道來說，一般主要考慮靜土和水側(cè)壓力的影響而無需顧及到核爆動(dòng)荷載，對(duì)于風(fēng)井、通信、防爆波電纜井、防倒塌棚架來說，則是直接選擇使用通用圖，其中鋼結(jié)構(gòu)防倒塌棚架的建設(shè)需要配置相應(yīng)的基礎(chǔ)圖。在進(jìn)行平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)時(shí)，要遵守以下五條基本原則是：一是工程的平時(shí)使用和戰(zhàn)時(shí)使用的用途不能差距太大，要盡量相近;二是從平時(shí)到戰(zhàn)時(shí)轉(zhuǎn)換的工作量要盡量減少;三是在設(shè)計(jì)時(shí)要一次完成到位，在施工時(shí)則要分零部進(jìn)行;四是在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到工程使用的兼容性和通用性;五是工程轉(zhuǎn)換的措施要求快速簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)可靠。

4.結(jié)語(yǔ)

人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅要將平時(shí)的實(shí)際使用考慮在內(nèi)，而且要充分評(píng)估戰(zhàn)時(shí)的外界環(huán)境，隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和電算化軟件的智能化程度加大，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)和轉(zhuǎn)換研究將變得更加簡(jiǎn)單易行，人防地下室的構(gòu)造也將越來越適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的要求。

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