人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與工程應(yīng)用

楊志翠

（山西省人防建筑設(shè)計(jì)研究院， 山西 太原 030013）

人防地下室與普通地下室相比，人防地下室的設(shè)計(jì)需考慮人防荷載，比較戰(zhàn)時(shí)工況與平時(shí)工況，取兩者大值作為控制值；人防地下室需兼顧平時(shí)及戰(zhàn)時(shí)設(shè)計(jì)，做到平時(shí)有經(jīng)濟(jì)效益，戰(zhàn)時(shí)有戰(zhàn)備功能。人防地下室施工比普通地下室的施工更加嚴(yán)格、科學(xué)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；總之，人防地下室具有防震、防災(zāi)和防空戰(zhàn)備的應(yīng)急救援功能，讓人們?cè)诎l(fā)生各種意外的情況下，能夠有一個(gè)隱蔽的、安全的、物資充足的環(huán)境。

1 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

人防地下室是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體系的一部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要滿足平時(shí)使用的結(jié)構(gòu)要求，又要滿足戰(zhàn)時(shí)作為規(guī)定設(shè)防類別和級(jí)別的防護(hù)結(jié)構(gòu)要求，即防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)滿足平時(shí)和展示不同荷載效應(yīng)組合的要求，并取其中控制條件作為人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。[1]主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和孔口防護(hù)設(shè)計(jì)是人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。人防地下室在爆炸動(dòng)荷載的作用下將整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分，讓一個(gè)整體呈單個(gè)的結(jié)構(gòu)組件，然后進(jìn)行計(jì)算，人防荷載的作用在整個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)中只考慮一次，因?yàn)楸▌?dòng)荷載具有偶然性，荷載量大和作用時(shí)間短的特點(diǎn)[2]。全埋式人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不需要考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移，可以根據(jù)均勻作用的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。人防地下室不需要對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件變形和裂縫進(jìn)行單獨(dú)的驗(yàn)算，因?yàn)闃?gòu)件的變形已經(jīng)利用構(gòu)件的延性進(jìn)行了控制，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，在爆炸動(dòng)荷載的作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所受到的變形是毫秒級(jí)的，所以要提高材料設(shè)計(jì)的強(qiáng)度。人防地下室既需滿足戰(zhàn)時(shí)防災(zāi)的需求，又需兼顧平時(shí)使用產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，所以人防地下室設(shè)計(jì)施工需要考慮得更多、更精細(xì)、更完善。

2 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循了平戰(zhàn)結(jié)合的原則，將戰(zhàn)時(shí)使用的需求和日常生活的需求相結(jié)合，滿足了實(shí)際的多方面需求。因?yàn)槿朔赖叵率业氖褂蒙暇哂幸欢ǖ奶攸c(diǎn)，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程中應(yīng)該遵循強(qiáng)度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的原則，重視對(duì)人防地下室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的考慮，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性比[3]，關(guān)注人防地下室防護(hù)密閉的需求和構(gòu)件變形限制的關(guān)系。因?yàn)槿朔赖叵率倚枰烙ê奢d，所以要遵循保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度的原則，把最強(qiáng)的破壞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)的參數(shù)，從而保證爆炸荷載無法對(duì)人防地下室造成損壞。要重點(diǎn)建設(shè)人防地下室，并做好長(zhǎng)期的準(zhǔn)備工作，要堅(jiān)持人防建設(shè)和社會(huì)建設(shè)的共同發(fā)展，人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須符合人防工程的需求，要把平時(shí)生活的需求考慮全面。

3 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意問題

因?yàn)楸▌?dòng)荷載的作用力會(huì)使人防地下室的結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)屈服的情況，引起變形，人防地下室的工程是可以出現(xiàn)一定程度上的變形的，但是人防工程的結(jié)構(gòu)不能發(fā)生變化，構(gòu)件的變形如果沒有超過最大值，那么就會(huì)跟著動(dòng)載荷的出現(xiàn)而出現(xiàn)，消失而消失，最后達(dá)到靜止的狀態(tài)，因此在人防設(shè)計(jì)的過程中是允許這種彈性階段的，根據(jù)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，延性破壞與脆性破壞相比較，延性破壞具有更強(qiáng)的安全性，所以，人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以根據(jù)這一點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以通過鋼筋混凝土的方法解決延性比控制的問題，并在控制的同時(shí)對(duì)鋼筋混凝土中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行提升，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要重視構(gòu)件的延性比，為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性提供保障。人防地下室出入口的設(shè)計(jì)也需要對(duì)靜荷載進(jìn)行考慮，從多個(gè)方面進(jìn)行分析，其中還要包括對(duì)輻射的分析，避免被沖擊波破壞，為了防止出入口被堵塞[4]，就需要提高載荷，采用最低的厚度，出入口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是人防工程中較為重要的，因此一定要保證出入口工程的質(zhì)量，從而提高人防地下室的安全性。在進(jìn)行人防地下室孔口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，要將平戰(zhàn)結(jié)合的原則落到實(shí)處，讓人防地下室在受到核武器或常規(guī)武器攻擊時(shí)在最快的時(shí)間內(nèi)被使用，從而實(shí)現(xiàn)為人民提供一個(gè)安全的隱蔽場(chǎng)所的愿望。

4 高層建筑工程中的應(yīng)用分析

4.1 承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在高層建筑中應(yīng)用人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須和地面布置的情況結(jié)合起來，在進(jìn)行豎向承重設(shè)計(jì)的過程中，要避免在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)較大的差誤，要讓豎向承重構(gòu)件和防震豎向構(gòu)件配合到位。為了提高高層建筑的防震性，就需要加強(qiáng)底部和下部分墻柱鋼筋混凝土的等級(jí)，要避免鋼筋混凝土的等級(jí)不一致而導(dǎo)致承載力不協(xié)調(diào)[5]，從而造成施工的困難。在滿足規(guī)范的人防建設(shè)要求的情況下，人防墻體的厚度要盡量的和地下室抗震墻體的厚度保持一致，如果在施工的過程中，人防墻體的厚度大于地下室抗震墻體的厚度，就可以采取以加厚抗震墻體厚度的方法來解決，人防墻體在滿足人防建設(shè)要求的同時(shí)還應(yīng)該滿足抗震墻體的計(jì)算需求，人防地下室承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)人員技術(shù)的掌握程度有著較高的要求，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中必須要保證承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

4.2 人防口部設(shè)計(jì)

人防口部是一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)部分，與普通的地下室設(shè)計(jì)相對(duì)比，人防口部設(shè)計(jì)的內(nèi)容是比較多的，包括門框墻、出入口通道、防倒塌棚架等。口部墻體的主要設(shè)計(jì)要滿足密閉性和防輻射性，并把厚度保證到最小，在小于防護(hù)的厚度時(shí)，可以采用砌磚的方法來加厚墻體，戰(zhàn)時(shí)的出入口通道要盡量設(shè)計(jì)在建筑倒塌的范圍以外，在沒有辦法滿足這一點(diǎn)的情況下就可以采用設(shè)計(jì)防倒塌棚架的方法。消波設(shè)計(jì)也是人防口部設(shè)計(jì)的重要組成部分，并且會(huì)對(duì)戰(zhàn)時(shí)中整體的人防地下室起到重要的影響作用，消波設(shè)計(jì)主要對(duì)空襲爆炸的沖擊波起到消減和消除的作用[6]，并減少?zèng)_擊波對(duì)其它構(gòu)件的影響，要重視起對(duì)消波的設(shè)計(jì)，并結(jié)合高層建筑的實(shí)際情況和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.3 設(shè)計(jì)參數(shù)選取

人防工程在受到爆炸荷載的作用下，產(chǎn)生的情況與常見的靜荷載是不同的，爆炸動(dòng)荷載具有偶然性，荷載量大和作用時(shí)間短的特點(diǎn)，為了滿足計(jì)算和設(shè)計(jì)的精度，就必須重視對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的合理選取。在進(jìn)行鋼筋混凝土的強(qiáng)度取值時(shí)，就需要將材料對(duì)強(qiáng)度的影響考慮全面。要控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許彈性度，注意有關(guān)的限制條件。

5 結(jié)束語

地下室本身就是建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要組成部分，地下室的安全性是直接影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，在一些高層建筑中，地下室的造價(jià)要比居住建筑的造價(jià)高。地下室是一個(gè)特殊的建筑，位置也具有特殊性，所以在設(shè)計(jì)的過程中，避免不了一些復(fù)雜問題的出現(xiàn)，所以地下室的設(shè)計(jì)工作還存在一定的難度。隨著我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模不斷的擴(kuò)展，人防地下室工程也日漸增強(qiáng)，因此，社會(huì)和人們對(duì)人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了更高的要求，但是受眾多因素的影響，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存在著不足之處，為了提高人防地下室的設(shè)計(jì)質(zhì)量，就必須找準(zhǔn)問題并采取解決的措施，從而推動(dòng)我國(guó)人防工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。