乙類防空地下室的經(jīng)濟(jì)化設(shè)計(jì)分析

張澤元

（山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

近年來(lái)，人防工程建設(shè)實(shí)行了指導(dǎo)思想的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)平戰(zhàn)結(jié)合，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市建設(shè)服務(wù)，新建的人防工程多為直接利用主樓地下空間及地下車庫(kù)空間。在主樓地下部分能夠在滿足人防口部設(shè)置要求的前提下合理的利用主樓剪力墻；在人防地下車庫(kù)的設(shè)計(jì)中，地庫(kù)頂板承受的覆土荷載較大，再加上人防荷載的作用，地庫(kù)梁、板配筋很大等問(wèn)題。在滿足安全要求的前提下，有效降低成本成為設(shè)計(jì)的重要工作。

1 防空地下室頂板覆土層厚度的優(yōu)化

圖1 梁配筋面積對(duì)比（從上到下依次為方案1.2.3）

以典型的地庫(kù)柱距6m×7.8m 為例，人防類別為乙類（常6級(jí)），柱截面尺寸600×600，長(zhǎng)跨方向梁高400×800，短跨方向梁高400×800，板采用大板，板厚300mm，因常規(guī)地庫(kù)頂板覆土為滿足室外管網(wǎng)的鋪設(shè)，一般覆土厚度均在1m 以上，且頂板覆土大于1.5m 時(shí)可不計(jì)入人防等效靜荷載，故選1m、1.5m、1.51m 三種覆土厚度進(jìn)行計(jì)算對(duì)比分析，計(jì)算軟件為盈建科，版本號(hào)3.0.2。

方案1：頂板覆土厚度為1m，覆土荷載為20kN/m2，人防等效靜荷載為24kN/m2，地面活載5kN/m2。

方案2：頂板覆土厚度為1.5m，覆土荷載為30kN/m2，人防等效靜荷載為12kN/m2，地面活載5kN/m2。

方案3：頂板覆土厚度為1.51m，覆土荷載為30.2kN/m2，人防等效靜荷載為0kN/m2，地面活載5kN/m2。（頂板覆土大于1.5m 時(shí)可不計(jì)入人防等效靜荷載）

通過(guò)計(jì)算，截取某一段具有典型代表性的梁、板配筋計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比。1m 覆土?xí)r，梁支座配筋較1.5m 覆土小16%，梁跨中配筋較1.5m 覆土小28%，板支座配筋較1.5m 覆土小24%；1.51m 覆土?xí)r，梁跨中配筋較1.5m 覆土大2%，板支座配筋相差不大。

圖2 板支座配筋面積對(duì)比（從上到下依次為方案1.2.3）

對(duì)方案1 和方案2 進(jìn)行對(duì)比，覆土荷載減小10kN/m2，人防等效靜荷載增加12kN/m2，人防荷載增加量大于覆土荷載減小量，但是考慮到人防荷載和覆土荷載同時(shí)作用下，材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)對(duì)材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的放大，在滿足室外管網(wǎng)鋪設(shè)等的前提下，減小覆土對(duì)于結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能起到一定的作用。

對(duì)方案2 和3 的對(duì)比，人防等效靜荷載減少了12kN/m2，覆土荷載僅增加0.2kN/m2，覆土荷載的增加量遠(yuǎn)小于人防等效靜荷載的減少量，配筋面積反而增大了，考慮到乙類防空地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)分別按平時(shí)使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載和戰(zhàn)時(shí)常規(guī)武器爆炸等，效靜荷載與靜荷載同時(shí)作用規(guī)定的荷載（效應(yīng)）組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，并應(yīng)取各自的最不利的效應(yīng)組合作為設(shè)計(jì)依據(jù)，認(rèn)為1.5m 覆土?xí)r，結(jié)構(gòu)配筋是由平時(shí)使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載控制的，即由覆土荷載控制配筋。故增加方案4 和方案5 進(jìn)行對(duì)比。

方案4：頂板覆土厚度為1.5m，覆土荷載為30kN/m2，不輸入人防等效靜荷載，地面活載5kN/m2。

方案5：頂板覆土厚度為1.0m，覆土荷載為20kN/m2，不輸入人防等效靜荷載，地面活載5kN/m2。

通過(guò)計(jì)算，截取某一段具有典型代表性的梁、板配筋計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比。對(duì)比方案4 和方案2，1.5m 覆土?xí)r，不管有無(wú)人防荷載，梁、板配筋結(jié)果均相同，梁、板配筋是由平時(shí)使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載（效應(yīng)）組合控制的；對(duì)比方案5 和方案1，板配筋相同，梁配筋對(duì)比如下，無(wú)人防荷載時(shí)梁配筋減小了，可見(jiàn)1m 覆土?xí)r，梁配筋是由戰(zhàn)時(shí)常規(guī)武器爆炸等效靜荷載與靜荷載（效應(yīng)）組合控制的。

圖3 梁配筋面積對(duì)比（從上到下依次為方案5.1）

通過(guò)以上5 種方案的對(duì)比，得出如下結(jié)論：

在乙類防空地下室的設(shè)計(jì)中，板頂覆土厚度的變化，對(duì)降低成本有一定的作用，覆土厚度在滿足設(shè)備管網(wǎng)鋪設(shè)等的前提下，盡量減小覆土厚度。當(dāng)然，本文僅以柱距6m×7.8m 為例，在實(shí)際工作中，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行針對(duì)性的分析，多提出幾種方案，通過(guò)對(duì)比論證，選擇出最為經(jīng)濟(jì)合理的方案。

2 人防地下室的布置及層高優(yōu)化

在進(jìn)行人防方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于居住小區(qū)內(nèi)的結(jié)合民用建筑修建的人防工程，應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地條件，地庫(kù)劃分，合理的布置人防區(qū)。應(yīng)先將主樓下設(shè)計(jì)成人防區(qū)，當(dāng)在主樓下設(shè)置人防區(qū)不滿足人防應(yīng)建面積要求時(shí)，結(jié)合地庫(kù)進(jìn)行設(shè)置，控制地庫(kù)中增加的人防面積滿足人防應(yīng)建面積要求即可。在滿足人防要求的層高前提下，盡量降低地下室層高，可以有效的降低成本。

3 人防口部設(shè)計(jì)優(yōu)化

進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)口部一般設(shè)置有密閉通道、濾毒室、擴(kuò)散室、防毒通道等，這些口部需要一部分配套用房，占用一定的面積。故在進(jìn)行人防口部的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)置在主樓地下室內(nèi)，結(jié)合主樓原有的剪力墻進(jìn)行布置，這樣既可以利用原有的剪力墻，又可以節(jié)約出一部分地庫(kù)的空間，用來(lái)布置車位，提高主樓下的空間利用率，增加地庫(kù)的車位數(shù)量，一舉兩得。而且人防口部的荷載很大，口部配筋與層高成正比，主樓地下部分的層高一般都比地庫(kù)低，選擇在主樓下的地下室布置口部還能減少配筋。

4 主樓下人防頂板的結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化

當(dāng)主樓下為兩層地下室時(shí)，應(yīng)將人防區(qū)設(shè)置在最底層，這樣人防頂板可以不計(jì)入常規(guī)武器地面爆炸產(chǎn)生的等效靜荷載，人防頂板配筋由平時(shí)使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載（效應(yīng)）組合控制，僅需滿足人防相應(yīng)的構(gòu)造要求即可。而乙類防空地下室的頂板防護(hù)厚度不應(yīng)小于250mm，受力鋼筋的最小配筋率為0.25%，計(jì)算得到的構(gòu)造配筋φ12@180。人防頂板的恒載僅為面層做法，按照1kN/m2，活載按照2kN/m2，在板跨度6～8m 以內(nèi)，構(gòu)造配筋φ12@180 即可滿足受力要求，而一般主樓下各個(gè)房間的開(kāi)間基本都在3～6m 以內(nèi)，故在人防頂板結(jié)構(gòu)布置時(shí)，盡量少設(shè)置梁，各開(kāi)間內(nèi)的次梁能取消就取消，小板跨采用異形板，大板跨僅需設(shè)置邊梁圍合成一個(gè)大板，這樣既最大化的利用了人防構(gòu)造配筋，又可以減少一部分次梁以及支模費(fèi)用。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于防空地下室的位置選擇、戰(zhàn)時(shí)及平時(shí)用途的確定，必須符合城市人防工程規(guī)劃的要求。同時(shí)也應(yīng)考慮平時(shí)為城市生產(chǎn)、生活服務(wù)的需要以及上部地面建筑的特點(diǎn)及其環(huán)境條件、地區(qū)特點(diǎn)、建筑標(biāo)準(zhǔn)、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換等問(wèn)題，地下、地上綜合考慮確定。防空地下室的位置選擇和戰(zhàn)時(shí)及平時(shí)用途的確定，是關(guān)系到戰(zhàn)備、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)三個(gè)效益能否全面充分地發(fā)揮的關(guān)鍵，必須認(rèn)真對(duì)待。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理的布置方案，達(dá)到在滿足功能要求的前提下節(jié)約投資。