芻議人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題

芻議人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題隨著我國城市化的發(fā)展，人防地下室與城市建設(shè)相結(jié)合的發(fā)展趨勢逐漸為人們所接受，人防地下室的用途也更加廣泛，平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換問題也愈發(fā)突出。本文基于規(guī)范要求，淺談幾點人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時出現(xiàn)的相關(guān)問題。

S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

引言

地下室按其使用功能可分為普通、人防和平戰(zhàn)三類，隨著城市的快速發(fā)展，越來越多的人防地下室出現(xiàn)在城市的建設(shè)中，人防地下室主要是用于防備空襲和保護(hù)居民安全的建筑掩體，此類建筑物低于地面，且特別堅固，除了能夠支持以上建筑物的重量，也考慮了防攻擊型武器的設(shè)計。人防地下室與普通地下室有許多共同點，但依據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》的要求，在荷載確定、內(nèi)力分析、口部防護(hù)、平戰(zhàn)設(shè)計等方面又有所不同，且必須進(jìn)行嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本文主要針對人防地下結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的相關(guān)問題進(jìn)行分析，并提出對應(yīng)的措施建議，以作參考。

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點及原則

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計主要分為兩個方面，即主體結(jié)構(gòu)設(shè)計和口部防護(hù)設(shè)計。與一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計具有幾點不同：（1）、可靠度較低。依據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，人防地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性破壞時可靠指標(biāo)β=1.55，失效概率為Pf=6.1%，脆性破壞可靠指標(biāo)β=2.4，失效概率為Pf=0.8%；（2）、需要考慮結(jié)構(gòu)的動力效應(yīng)。人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮攻擊性武器帶來的爆炸動荷載作用，采用等效靜荷載的方法，與結(jié)構(gòu)固有靜荷載結(jié)合按結(jié)構(gòu)靜力計算方法進(jìn)行內(nèi)力分析；（3）、考慮結(jié)構(gòu)的塑形工作狀態(tài)；（4）、適當(dāng)提高結(jié)構(gòu)材料的的設(shè)計強度，如鋼材強度綜合調(diào)整系數(shù)為1.15-1.5，混凝土強度綜合調(diào)整系數(shù)為1.5；（5）、更為嚴(yán)格的構(gòu)造要求。

根據(jù)人防地下結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要原則有平戰(zhàn)結(jié)合、只進(jìn)行強度驗算、考慮一次性襲擊情況、各部件協(xié)調(diào)工作以及重視構(gòu)造設(shè)計。

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題

3.1人防地下室的位置確定

單層的地下室結(jié)構(gòu)則直接依據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計，若是采用多層地下室結(jié)構(gòu)，除了整個地下室均作為人防地下室使用，一般將人防地下室置于地下室的底層，否則由人防地下室該層至其底部的所有地下室結(jié)構(gòu)均須按人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求進(jìn)行設(shè)計，大大增加了造價。

3.2人防地下的荷載確定

人防地下室荷載的確定主要是依據(jù)該人防地下室的抗力級別，參考《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，采用相應(yīng)人防構(gòu)件常規(guī)武器爆炸均布等效靜荷載值和核爆炸均布等效靜荷載值。與普通地下室相比，人防地下室必須考慮空氣沖擊波對其的影響，由爆炸所產(chǎn)生的沖擊波，壓力大且傳播速度快，人防地下室的頂板將會直接承受地面沖擊波的超壓和負(fù)壓作用，而側(cè)壁和底板則要承受土體受到壓縮后的反射波，這在結(jié)構(gòu)設(shè)計中都必須得到足夠的重視。采用等效靜荷載法確定人防地下室的荷載，主要是考慮到動荷載作用下，人防地下室的結(jié)構(gòu)振型與相應(yīng)靜荷載作用下的結(jié)果相似，且破壞顧慮也相近，此法在一定程度上簡化了設(shè)計。但是，若實際工程不滿足此法所規(guī)定的條件，情況過于復(fù)雜，則建議采用《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》中所提到的公式法進(jìn)行計算，以保證設(shè)計質(zhì)量。

除此之外，人防地下室底板的作用荷載需要考慮地下水位的影響。由于底板可能位于地下水位以下或以上，當(dāng)其處于地下水位以下時，需要分別考慮地下水水壓和動荷載計算出的等效靜荷載的影響，不能進(jìn)行組合后再歸入結(jié)構(gòu)計算中，若是地下水位較淺時，則依據(jù)《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)定采用較小值。

3.3人防地下室的口部設(shè)計

人防地下室的口部設(shè)計主要由三部分組成：（1）、人防地下室出入口通道內(nèi)的臨空墻和門窗的設(shè)計；（2）、人防地下室防護(hù)密閉門與消防系統(tǒng)的設(shè)計；（3）、其他構(gòu)件，如風(fēng)井、防倒塌棚架、開敞式通道以及相鄰單元間的隔墻設(shè)計等。

關(guān)于人防底下入口通道內(nèi)臨空墻和相鄰單元間隔墻的設(shè)計，可以采用一般的墻體計算模型并同時考慮人防地下室的特殊性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。人防地下室的門窗墻體設(shè)計一般按懸臂梁進(jìn)行設(shè)計，為避免設(shè)計的懸臂長度過大而導(dǎo)致上部配筋量增加，加設(shè)暗梁、暗柱、壁梁或壁柱，可得到較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計效果。由《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》第4.8.10條的規(guī)定，若平時使用情況與戰(zhàn)時的受力作用時間存在明顯間隔時，將不再同時考慮這兩種情況下橫向力對人防地下室門框墻體的影響。

人防地下室防護(hù)密閉門的設(shè)計，一般可根據(jù)設(shè)計壓力和門洞尺寸選擇定型的防護(hù)密閉門。而針對消防系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾暎驹O(shè)計理念是“以堵為主，堵消結(jié)合”，考慮采用防爆破活門將攻擊性武器產(chǎn)生的沖擊波阻擋在外，同時通過活門上的開孔釋放部分壓力，這里需要與擴(kuò)散室協(xié)同合作，才能達(dá)到保證人防地下室消防安全的目的。擴(kuò)散室的前墻是安裝懸板活門的臨空墻，其本身受到的荷載與活門傳來荷載均按臨空墻荷載取值，而人防地下室的擴(kuò)散室與土相鄰的上下頂?shù)装逡约巴鈮t按土中壓縮波來確定荷載。除此之外，還需要考慮防護(hù)措施與主體結(jié)構(gòu)抗力的協(xié)同作用，若不相適應(yīng)，將有可能影響整體工程的防護(hù)能力。

在進(jìn)行人防地下室其他構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，風(fēng)井的設(shè)計只考慮爆炸時土中的壓縮波影響，核爆炸荷載不計入開敞式通道的設(shè)計，開敞式通道在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時只考慮靜土側(cè)壓力，人防地下室出入通道所涉及的墻體和門框需要加強設(shè)計，由于到達(dá)出入通道的沖擊波受到墻體和門的反射作用，沖擊波的影響將會大大增加，約為反射前的2-3.5倍。另外，防倒塌棚架的結(jié)構(gòu)設(shè)計有豎向和橫向之分，豎向設(shè)計時必須考慮倒塌荷載，《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的倒塌荷載為50KN/m2，而橫向則考慮動力壓力的作用。

除此之外，人防地下室口部的內(nèi)部尺寸應(yīng)控制在規(guī)范要求的范圍之內(nèi)。

3.4人防地下室的平戰(zhàn)設(shè)計

人防地下室平戰(zhàn)設(shè)計的基本原則是：工程平戰(zhàn)用途相近；轉(zhuǎn)換工作要??；一次設(shè)計，分兩步施工；考慮兼容性和通用性；轉(zhuǎn)換措施要求快速、經(jīng)濟(jì)、簡便、可靠。由于人防地下室僅在戰(zhàn)時且遭受襲擊危害的情況下考慮作為防護(hù)、保障居民生命安全的處所，而在平時可以作為停車庫等用地方式。人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮較一般結(jié)構(gòu)大數(shù)十倍的荷載，且高密閉要求，設(shè)計人員在設(shè)計中盡量減小結(jié)構(gòu)跨度，縮小直通大氣的各種孔口，但這種處理原則卻為平時功能的使用造成了諸多不便。

因此，在進(jìn)行人防地下室的設(shè)計時，必須考慮平戰(zhàn)的功能轉(zhuǎn)換，依據(jù)具體的使用要求進(jìn)行設(shè)計，如平時功能為地下車庫，即要考慮車位布置、出入口視距等問題。

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項

人防地下室多位于高層建筑之下，其上部結(jié)構(gòu)多采用結(jié)構(gòu)計算程序進(jìn)行進(jìn)行計算分析，但對人防地下室各個結(jié)構(gòu)部件卻不能納入整體結(jié)構(gòu)的計算，這主要是由于爆炸荷載的影響僅針對人防地下室而言。因此，人防地下室的計算一般單獨進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。另外，雖然《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》中已經(jīng)規(guī)定了人防地下室相關(guān)構(gòu)造措施，為方便設(shè)計工作，有些構(gòu)件的尺寸可以適當(dāng)進(jìn)行修正，如人防地下室頂板在六級時可取250-300mm，五級時取300-350mm，頂板梁跨高比可取7-12，梁上部的通長筋可直接由構(gòu)造措施確定，底板的厚度需大于外墻且考慮地下水與抗浮作用，除隔墻采用250mm，其余主墻體均采用300mm的尺寸，同時這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件的厚度必須滿足早起的抗輻射要求。

結(jié)論

人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容廣泛且復(fù)雜，常常需要綜合的、辯證的考慮相關(guān)問題，不能按部就班，目前我們所采用的電算軟件對其的計算還不是十分完善，更多情況下需要設(shè)計人員更加深入的考慮問題，不斷總結(jié)經(jīng)驗，另外，人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計在經(jīng)濟(jì)效益上還