關于人防地下室結構設計的問題研究

盛承財

摘 要：人防地下室是人防工程的重要組成部分。在實際設計當中，由于人防地下室的特殊性，還存在許多設計問題，影響人防地下室的正常使用。加強對這些問題的研究，采取合適的問題解決措施，有著重要現實意義。對當前人防地下室結構設計中存在的問題展開研究，提出相應對策，為人防地下室結構設計提供借鑒。

關鍵詞：人防地下室；結構設計；主體結構；荷載計算

中圖分類號：T247.9 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.107

文章編號：2095-6835（2016）11-0107-02

1 主體結構設計問題與對策

在地下人防主體結構設計中，容易發生的問題主要是結構選型不合理，導致結構構件布置太過復雜，影響其日常使用或者戰時功能，不符合“平戰結合”的要求。

對此，在主體結構中，需要綜合考慮工程上部建筑結構類型、平戰使用要求、防護要求以及水文地質情況等各方面因素，選擇最為合理的結構類型。同時，還需要做好主體結構中柱網的設計，避免柱網分布不合理影響結構安全與功能，具體設計措施有：①在出入口位置，柱網要盡量避免占用停車位，將其選擇在車庫的邊角位置。盡量使用統一種類的柱網，使其尺寸保持一致。②在柱網比例關系設計中，要滿足停車、行車的技術要求，并在保證結構合理性基礎上，提高結構經濟性。同時，人防地下室柱網與上部建筑結構柱網保持統一。

2 頂板結構設計問題與對策

2.1 問題

頂板是上部結構與人防地下室相接的部分，頂板結構設計容易出現的問題主要是荷載計算失誤、配筋不合理等。其中，在荷載計算時，經常會出現漏掉頂板上消防車與施工通道活荷載、漏掉頂板設備用房活荷載、頂板覆土荷載取值不足、等效靜荷載取值偏小等情況。

2.2 對策

針對上述問題，在頂板結構設計中，首先要做好相應的計算，選擇合適的參數，然后對構造進行設計。

在荷載計算時，人防地下室與普通工程的差別只在于普通工程只需要計算靜荷載，而人防地下室還需要計算短時間內爆炸對其造成的沖擊動荷載。在瞬時加載發生時，會對材料強度提出更高要求。在計算時，需要對一般情況下材料強度進行調整，在其基礎上，乘以大于1的強度調整系數；對于混凝土結構強度等級、砌體材料類型以及鋼材類型的不同，其調整系數也有所不同。

在發生瞬時加載后，人防工程結構構件的安全儲備會減小。因此，需要對結構構件進行折減計算。在構件原有強度基礎上，乘以小于1的強度折減系數，避免構件在承受瞬時加載時發生斷裂等問題，提高人防地下工程整體安全性。

在參數選擇中，由于本工程主樓采用的是剪力墻結構，有較多填充墻、裙房以及地下車庫等框架結構，填充墻較少，需要采用不同的設計參數；同時，還要考慮連梁剛度折減情況。在本工程中，對于連梁可以取0.55的剛度折減系數。根據上述參數選取要點，在人防地下室的頂板結構設計中，先向計算軟件中導入人防荷載，取0.55的連梁剛度折減系數，剪力墻結構體系取0.9 周期折減系數，從計算結果中選擇主樓部分的值；然后再取消人防荷載，不考慮連梁剛度折減，框架結構體系取0.8周期折減系數，從計算結果中選擇裙房部分值，就可以較為準確地計算出地下人防結構頂板的受力值。

在頂板結構設計中，還需要從以下幾方面入手：①在材料、抗滲等級以及構件厚度等方面，都要采取比普通結構更高的設計；②在結構構件配筋率上，由于截面尺寸較大，需要保證配筋率全部大于最小配筋率，以防發生脆性破壞，出現突然壓潰，威脅人防地下室的安全；③在人防地下室的板、墻設計中，要采取雙面配筋的方式，拉筋設置為梅花形，保證鋼筋與混凝土在震動作用下依然有良好的結合水平，可以共同受力；④在沉降縫、伸縮縫設計中，由于其自身性質決定了難以承受巨大沖擊力，不宜將其設置在防護單元內，要將其設置在于主體結構連接部位或者室外出入口位置。

3 結構抗浮能力問題與對策

由于人防地下室其會受到地下水的浮力作用，產生上浮，必須對其進行抗浮設計。在抗浮設計中，容易出現的問題是抗浮計算不準確、缺乏抗浮驗算或者抗浮方案不合理等。

對此，在抗浮能力設計時，首先要對人防地下室進行抗浮驗算與分析，根據相關規范要求，結構抗浮穩定滿足的條件為：

在抗浮設計中，可以通過利用支護樁對道路下方人防地下室進行抗浮，其設計如圖1所示。在此種設計，支護樁會對人防地下室帶來一定的限制作用，有效增強道路下人防地下室的抗浮能力；同時，還可以減少室內抗浮混凝土配重墊層的厚度，縮短底板外挑長度，對基坑開挖施工有一定幫助。

4 通風系統的設計

通風系統也是人防地下室的重要組成部分，在通風系統設計中，容易遇到的問題就是消防與人防、戰時與平時之間的不協調，只能滿足單一方面的需求，對此，采取的解決措施為有以下幾種。

4.1 消防與人防矛盾協調

在地下室消防中，根據規定，在采用自動滅火系統時，防火分區的建筑面積為2 000 m2，而在人防工程中，防護單元最大面積為800 m2。在這種矛盾下，需要將消防排煙系統按照防護單元形式的需求，增加排煙系統中豎井集氣室數量，通過預埋風管、密閉盤等來達到人防工程的需求。

4.2 排風戰時與平時協調

人防地下室需要有戰時干廁、防毒通道排風系統。由于其本身特殊性，排風系統是需要單獨設置的，這可能與平時排風系統之間產生沖突。對此，在設計時，要從戰時的角度考慮，對整個排風系統進行全局規劃，優先滿足戰時排風系統的需求，保證人防地下室戰時的正常運用。

5 地下室外墻配筋問題

外墻是地下室與土壤接觸的結構，會直接承受土層的壓力，對其剛度要求相對較高，而配筋是決定外墻剛度的關鍵性因素。在設計中，容易出現的問題是配筋設計不能滿足外墻受力要求、外墻土側壓力取值偏小等。

在外墻配筋設計時，如果地下內部有較多橫隔墻或者上層建筑柱直接連接到基礎底板上，外墻配筋計算應當按照內部橫墻、樓板上所支撐的雙向板來計算；如果地下室內部有較少或者沒有橫隔墻，需要考慮上下兩端支撐，按照下端髂骨基礎底板、上段嵌固頂板的單向板計算，由此計算出的是外墻的豎向分布筋，即受力主筋。當人防地下室外墻與主體剪力墻重疊時，配筋率需要按照人防剪力墻的標準來設計，如果剪力墻配筋率大于人防外墻，則應當取較大值。

對于外墻土側壓力，在計算時，靜止土壓力系數通常取0.5～0.7，具體需要根據土質情況，采取分酸或者水土合算的方法。

6 結束語

綜上所述，地下人防工程結構設計在建筑工程結構設計中占據著重要地位，會直接決定整個建筑工程的安全，加強對地下人防工程結構設計的重視，是一項必要的工作。在實際地下人防設計結構設計中，存在有許多方面的問題，比如外墻配筋、頂板結構和抗浮設計，等等。充分掌握這些問題，采取正確的設計對策解決問題，可以有效提高地下人防工程結構設計的可靠性。

參考文獻

[1]汪冬生.人防地下室結構設計中存在的問題[J].江蘇建筑，2012（02）：57-59.

〔編輯：胡雪飛〕