高層地下人防工程結構的設計

□孟景麗

戰爭時期人防工程是國家防御體系中重要的組成部分，在和平時期中人防工程對經濟建設同樣具有十分重要的地位，受空間限制，高層的地下室成為人防工程組成的重要部分。這對廣大人防地下室結構設計工程師也提出了更高的要求，因此，必須對人防地下室結構設計中的問題進行必要分析。

一、人防基礎設計

根據《人民防空地下室設計規范》GB 50038 -2005 第4．9．3 條，需先計算作用于基礎上的荷載。例如防核武器抗力級別為核五時，作用于基礎上的荷載包括底板核武器爆炸等效靜荷載、頂板傳來靜荷載、防空地下室墻體(柱)自重。若建筑很高，樓體自重遠大于核武器爆炸等效靜荷載時，可不考慮核武器爆炸等效靜荷載，按照常規計算基礎即可;若建筑不高，小高層或多層，其內力不由平時設計荷載控制，或核武器爆炸等效靜荷載起控制作用時，必須按照以上組合計算基礎，同時必須滿足《人民防空地下室設計規范》GB 50038-2005 第4．11．7 條最小配筋率的要求，表中最小配筋率比較大，例如C25 ～C35 的受彎構件，最小配筋率是0．25%，此處設計人員應注意。例如鹿泉市某小區住宅樓，主體為剪力墻結構，地上11 層，地下2 層，主樓結構主體高度33．800m(大屋面至室外地坪)，地下2 層1、2 單元人防部分防核武器抗力級別為5 級(甲類);防常規武器抗力級別5 級，基礎采用筏板基礎，混凝土強度等級C35，與附近車庫共用一個防護單元，車庫基礎形式為柱下獨立基礎加防水底板。計算得知，平時荷載控制的主樓筏板地基反力標準值為235KN/m2，查《人民防空地下室設計規范》GB 50038 -2005 表4．8．5 得筏板等效靜荷載標準值為75 KN/m2，則基礎內力不是由平時設計荷載控制，查表4．11．7，筏板最小配筋率為0．25%，而非平時的0．15%，這點經常被設計人員忽略，導致基礎筏板配筋嚴重不足。當基礎形式為獨立基礎或條形基礎加防水底板時，核五時底板等效靜荷載標準值為50 KN/m2，地下水埋深在基礎以下時，不用考慮水浮力作用。

二、人防地下室外墻計算

計算防空地下室圍護結構外墻，首先確定荷載組合，共有非飽和土和飽和土中鋼筋混凝土外墻等效荷載標準值兩種情況，另外還有地下室頂板傳來的荷載以及墻土壓力、水壓力等標準值組成。墻的結構計算簡圖，應根據外墻墻體與基礎和頂板的剛度比例來確定，一般取墻與基礎固接。當墻厚度大于頂板厚度時，取鉸接;等于頂板的厚度時，取彈性固接;小于頂板厚度時，取固接;兩側支點，如果擋土墻在垂直于外墻的方向有鋼筋混凝土墻，或者外墻扶壁柱截面尺寸比較大，則外墻可以按雙向板計算配筋(同時需要注意，應把擋土墻荷載導入計算扶壁柱配筋。扶壁柱作為支撐構件受力比較大，所以一般地下車庫，例如柱截面600 ×600，如果按照扶壁柱計算的話，配筋相當大，甚至超筋，故此種情況外墻不宜按照雙向板計算)，其余情況外墻宜按豎向單向板計算配筋。當外墻按照單向板計算時，可以用理正軟件中的連續梁計算配筋及裂縫，需要注意的是，如果頂板開洞時，例如有樓梯間或車庫出入口時，地下室外墻頂部沒有樓板支撐，外墻應按照下端固結，上端懸臂計算。

三、人防頂板

人防頂板荷載包括核武器爆炸等效荷載標準值、頂板自重、頂板上部覆土等其它靜荷載標準值。當甲類防空地下室為多層時，例如邯鄲市某項目，地下1、2 層人防部分防核武器抗力級別為6 級(甲類)，防常規武器抗力級別6 級，需要注意的是負二層頂板的等效靜荷載標準值與防護單元隔墻上的等效靜荷載標準值相同，即50KN/m2，而且只需計算作用在負二層樓板上表面的等效靜荷載標準值。人防頂板計算時，可以按照塑性算法計算，這樣配筋能減少不少。頂板厚度應滿足《人民防空地下室設計規范》GB 50038 -2005 第3．2．2 條規定，頂板厚度包括頂板結構層上的混凝土地面厚度。

四、其它

(一)臨空墻。臨空墻一般位于防空地下室的人員、車輛、物資出入口、進(排)風豎井、電梯口、管道井等直接承受沖擊波作用的部位，臨空墻是防空地下室結構設計的主要部分之一。臨空墻的等效靜荷載可按照《人民防空地下室設計規范》查表使用，當主樓一層外墻開洞面積大于外墻面積的50%時，就不能計入上部荷載的作用了，此處應注意。

(二)門框墻。防空地下室的人防門框墻，因直接承受核爆動沖擊波作用，故除了滿足結構的強度要求外，還應該具有一定的剛度。當門框墻兩側寬度或上擋墻的高度較大時，按懸臂梁進行內力分析和計算的結果不夠精確;可在門框墻的內側增設明柱或暗柱，在上擋墻的下端增設明梁或暗梁以抵抗沖擊波荷載。對于核五常五，采用明柱、明梁的結構形式比較合理。對于核六常六，因門框墻的厚度不小于300mm，可采用暗柱、暗梁的結構形式，這樣墻面平整、美觀，而且施工比較方便，兩者視不同情況而定。

(三)出入口。防空地下室的每個防護單元應有一個主要出入口和一個或若干個次要出入口。主要出入口應設在直通室外的階梯式或坡道式出入口。對核五、核六防空地下室階梯式或坡道式的室外出入口，當沒有設置封閉的鋼筋混凝土上部建筑時，則樓梯踏步和休息平臺上的核武器爆炸動荷載，必須按照正面和反面分別計算。核五時，正面荷載:qd=120KN/m2，反面荷載:qd =60KN/m2;核六時，正面荷載:qd =60KN/m2，反面荷載:qd =30KN/m2，詳見《人民防空地下室設計規范》GB 50038 -2005 表4．8．11。

(四)防倒塌棚架。規范對防倒塌棚架的解釋是:設置在出入口通道出地面段上方，用于防止口部堵塞的棚架。棚架能在預定的沖擊波和地面建筑物倒塌荷載作用下不至于坍塌。當因規劃或周圍建筑受到限制時，宜在防倒塌范圍內設置開敞式防倒塌棚架。開敞式防倒塌棚架在核武器爆炸動荷載作用下，產生的水平等效荷載標準值，核五為55KN/m2，核六為15KN/m2，詳見《人民防空地下室設計規范》GB 50038 -2005 表4．8．10。

五、結語

總之，在人防工程結構設計中，要結合工程的特點和實際情況，對人防各構件的內力進行全方位的計算、分析，從而進行合理的人防工程結構設計。

［1］人民防空地下室設計規范GB50038 -2005

［2］何西鵬．人防地下室施工圖審查中的常見結構問題［J］．現代物業，2011，7