地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)論文

1、2007年報評中級職稱材料之代表作地下室設(shè)計的幾點體會 7 -地下室設(shè)計的幾點體會劉兩春（廈門市建筑設(shè)計院有限公司）摘 要：本文為筆者在平時設(shè)計過程中碰到的問題、經(jīng)驗的總結(jié)，包括地下室（含人防）結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)與其它專業(yè)配合碰到的問題的歸納，希望能對大家有所幫助。關(guān)鍵詞：人防 地下室 配合 改革開發(fā)以來，我國國民經(jīng)濟進入持續(xù)、穩(wěn)定、高速發(fā)展的新時期，高速的經(jīng)濟發(fā)展促使城市化進程加快，城市化的高速發(fā)展，迫使人們開發(fā)利用地下空間。所以地下室設(shè)計已日顯其重要性。近年來，超長超大的地下室已不再少見。超長地下室外墻裂縫控制、計算模型合理性等問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員設(shè)計過程中的難點；超大地下室設(shè)計的難點與重點是人

2、防、消防等問題，這些問題各專業(yè)的配合顯得更重要，特別是人防問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要對建筑、暖通等專業(yè)有較深入的理解才能把結(jié)構(gòu)設(shè)計作好。雖然地下室作為上部嵌固端需要進行概念性的加強，但經(jīng)濟性也是設(shè)計人員應(yīng)該注意的重點，這需要設(shè)計人員不斷的優(yōu)化設(shè)計，即保證安全又能把握好經(jīng)濟性。以下是筆者幾年來在地下室（含人防）設(shè)計過程中的幾點總結(jié)與體會。計算要點地下室計算主要有頂板、混凝土墻、底板及地梁等計算。對于人防設(shè)計，需注意材料強度調(diào)整（對于新版的PKPM、理正人防設(shè)計3.0版都可以自動調(diào)整，設(shè)計人員可不必再考慮，但需要有這方面的概念）。1.1頂板計算1.1.1梁系布置：板塊大小應(yīng)盡可能接近，板跨大概為3m4

3、m,這樣頂板配筋基本接近，梁板配筋也相對經(jīng)濟合理。1.1.2頂板荷載：當(dāng)頂板標(biāo)高變化較大時，需分塊計算恒載；活載無消防車時為5 KN/m2；人防等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值6級取60KN/m2，5級取120KN/m2，當(dāng)覆土較大時（500mm），應(yīng)放大。表1.1.2是筆者對頂板計算荷載的歸納總結(jié)，供大家參考。序號項目恒載D活載L等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值備注1人防區(qū)域消防車道15（19）1860（120）括號（）內(nèi)數(shù)值用于5級人防2非人防區(qū)域消防車道151603室外覆土500人防頂板15（19）1670（135）4室外覆土500非人防頂板151205室外覆土500人防頂板151260（120）6室外覆土500非人防頂板

4、151207室內(nèi)人防頂板8560（120）8室內(nèi)非人防頂板650注：室內(nèi)墊層荷載根據(jù)具體工程計算；一般盡可能少覆土，或只做面層；人防等效靜載一般由核爆動起控制，本表以核爆動為準(zhǔn)。表1.1.2 地下室頂板計算荷載取值表（KN/m2） 1.2 混凝土墻計算1.2.1 外墻計算外墻計算需要注意以下幾點： = 1 * GB2 計算模型。一般情況下，外墻計算模型為單向板，下固端，上簡支。但當(dāng)頂板大開口導(dǎo)致墻頂形成自由端時就得注意，如室外樓梯間、車道的無蓋板段，墻頂均為自由端。對于室外樓梯間處的外墻處理方法為：加大梯板及休息平臺板厚及加大配筋，這樣外墻的支撐條件可以改善；另外，車道無蓋板段設(shè)計時盡量減小墻

5、高，在滿足車道入口最低凈高基礎(chǔ)上，盡量讓頂板往外延伸些。 = 2 * GB2 土壓力計算。由于地下室類似一個大箱體，四周均有土約束，各方向在土壓力作用下墻體位移可近似認(rèn)為相互抵消，所以按靜止土壓力計算。靜止土壓力系數(shù)可根據(jù)回填土的類別而定，一般設(shè)計要求回填土應(yīng)用砂質(zhì)粘土或灰土或中粗砂震動分層夯實，密實度要求93%。 = 3 * GB2 裂縫控制。地下室外墻的收縮裂縫是難點，特別是超長地下室。筆者經(jīng)過幾個工程的實踐，外墻水平筋采用小直徑小間距效果不錯（間距100mm為宜），且混凝土強度等級不宜選太高，C30左右為宜；另外，施工養(yǎng)護也非常重要，混凝土從澆灌后水分就開始蒸發(fā)，如果不進行有效的養(yǎng)護，早

6、期裂縫將很快產(chǎn)生，所以設(shè)計交底時應(yīng)加以強調(diào)養(yǎng)護的重要性，有條件應(yīng)對施工進行跟蹤，確保施工養(yǎng)護能做得更到位，以使裂縫更有效得到控制。1.2.2 臨空墻計算防空地下室的等效靜載是對核（常規(guī)）武器爆炸地面空氣沖擊波產(chǎn)生地面超壓進行等效而定義的，其大小跟起始壓力波速、作用時間大小等有關(guān)，其作用在臨空墻的壓力值與被地面建筑（或障礙）削弱的程度有關(guān)，所以不同部位的臨空墻荷載有所不同。室外出入口由于沖擊波受阻擋不如室內(nèi)出入口強，因此室外出入口處臨空墻等效靜載較大。 1.3 底板及地梁計算底板計算時應(yīng)注意考慮向下荷載與向上荷載，設(shè)計時取兩者不利者考慮。向上荷載主要指水浮托力荷載效應(yīng)、水浮力與人防荷載效應(yīng)組合；

7、向下恒載主要指底板自重、消防水池最高水位時水的自重、設(shè)備自重等。結(jié)構(gòu)專業(yè)地下室（包括人防）設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題 2.1 甲類防空地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受常規(guī)武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載的分別作用。設(shè)計時均按一次作用。設(shè)計人員有時可能習(xí)慣認(rèn)為人防是由核爆動起控制，但以下兩種情況由常規(guī)爆動荷載起控制，設(shè)計時應(yīng)著重注意。2.1.1頂板底面高出室外地面的常5、常6級防空地下室，其外墻在彈塑性工作階段設(shè)計時，其等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值qce2較核爆動大。注意，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為鋼筋砼結(jié)構(gòu)時，頂板底面不允許高出室外地面。2.1.2出入口臨空墻的等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值在室外直通式及室外單向式，且其L（L為室外出入口至防密門的距離）5

8、m時，常規(guī)武器爆動等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值較核爆動等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值大。2.2 概念設(shè)計地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，應(yīng)保證其具有足夠的剛度，規(guī)范要求其側(cè)剛不小于相鄰樓層的2倍。當(dāng)?shù)叵率壹袅?shù)量不多時，特別是非人防區(qū)域，可以在適當(dāng)部位加設(shè)剪力墻以增加整體剛度；在地下室頂板梁整體計算時，主樓范圍內(nèi)梁端負(fù)彎矩不宜調(diào)幅；當(dāng)上部結(jié)構(gòu)高寬比較大時，其柱底彎矩很大，所以當(dāng)主樓范圍外的地下室頂板梁與主樓落地墻柱相連時，應(yīng)加大連接端梁負(fù)筋及梁腰筋,用于平衡上部柱底彎矩。 2.3兩層及兩層以上的地下室，當(dāng)人防地下室設(shè)在底層時，需注意以下幾點：2.3.1人防頂板板厚可適當(dāng)減小。為了防早期核輻射，板厚得滿足規(guī)范給出的數(shù)值，但當(dāng)

9、人防地下室設(shè)于底層時，其早期核輻射已經(jīng)很有效被削弱，所以板厚可以減小。2.3.2通道頂板抗力按人防設(shè)計，通道頂板抗力等級按共用同一通道的防空地下室較高級別者設(shè)計。2.4 當(dāng)人防頂板高低差較大時，高低檻處梁截面及配筋應(yīng)滿足人防墻設(shè)計及構(gòu)造要求，一般梁寬300mm，相應(yīng)的梁腰筋及箍筋12150(即滿足墻單側(cè)配筋率0.25的要求，砼為C30C35)。受力情況類似于埋置于土中的人防外墻。與建筑配合問題與建筑的配合問題是地下室設(shè)計過程中很重要的環(huán)節(jié)，特別是人防問題。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計人員沒做好這個環(huán)節(jié)，可以說是做不好人防地下室設(shè)計的。3.1 總平配合。地下室電算前應(yīng)與建筑師協(xié)調(diào)定出合理的標(biāo)高。合理的總平標(biāo)高應(yīng)

10、該是標(biāo)高變化均勻平穩(wěn)的，突變較小，且變化方向大體上是單向的；室內(nèi)外高差小。另外，應(yīng)注意消防車的走向、位置。如果建筑可以調(diào)整的話，應(yīng)盡量避免消防車道設(shè)在覆土很大的頂板，這種情況荷載很大，經(jīng)濟性不好。3.2 幾點防空地下室設(shè)計中容易被忽略或容易出錯的問題：3.2.1 五級人防地下室附壁式臨空墻厚度應(yīng)不小于650mm；3.2.2 平戰(zhàn)結(jié)合柴油發(fā)電站應(yīng)考慮發(fā)電機等大型設(shè)備運輸與安裝，留有較大的運輸口；其平時及戰(zhàn)時都需要較大的進排風(fēng)量，且需設(shè)排煙系統(tǒng)，設(shè)計時得提醒相關(guān)專業(yè)選對擴散室活門型號及作對擴散室內(nèi)部凈尺寸。3.2.3 上部建筑為鋼筋砼結(jié)構(gòu)的甲類防空地下室，其頂板底面不得高出室外地平面。當(dāng)建筑室內(nèi)外

11、高差較大時易犯錯，此時應(yīng)降低室內(nèi)結(jié)構(gòu)頂板標(biāo)高以滿足此規(guī)定。 3.2.4 當(dāng)防護密閉門兩側(cè)較為空曠時，為了避免防護密閉 門絞頁直接被沖擊波破壞，應(yīng)在門框墻處適當(dāng)位置加一突 垛；類似地，當(dāng)防護密閉門沿通道設(shè)置時，門扇應(yīng)嵌入墻內(nèi)設(shè)置，且門扇的外表面不得突出通道的內(nèi)墻面,如圖3.2.4。 圖3.2.4與設(shè)備專業(yè)配合的問題與設(shè)備配合問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員容易忽略的問題，經(jīng)常下工地的結(jié)構(gòu)師會比較敏感。有時去現(xiàn)場會發(fā)現(xiàn)設(shè)備管線預(yù)留（埋）不太合理，如果設(shè)計時沒配合好，很可能會影響結(jié)構(gòu)安全。對于人防地下室，主要是與暖通的配合量較大，設(shè)計人員應(yīng)著重把握好。4.1 暖通豎井洞口等孔洞配合是配合的重點。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)注意

12、校核其預(yù)留（埋）的孔洞大小、位置及標(biāo)高，以定出最合理的方案。應(yīng)避免風(fēng)管穿臨空墻及人防單元隔墻，當(dāng)不可避免時，應(yīng)采取可靠的防護密閉措施，應(yīng)在土建施工時一次預(yù)埋到位（交底時強調(diào)），且洞口不宜過大（控制在800mm800mm以內(nèi)）。4.2 水電4.2.1 應(yīng)了解頂板水管埋設(shè)走向。對于水專業(yè)一般希望覆土越大越好，這與結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性的控制是矛盾的，結(jié)構(gòu)設(shè)計只有了解水管走向、坡度，才能把覆土降到最低。4.2.2 設(shè)備用房需注意凈高問題。公用變配電所應(yīng)注意凈高3900mm（建筑面到梁底），注意電纜溝深（一般800mm）。5 小結(jié) 地下室設(shè)計相對較煩瑣，但主要能把握好以下幾點，相信大家在設(shè)計過程不會有太大障礙：5.1 地下室計算應(yīng)把握好梁系布置、頂板恒載取值、外墻計算模型與土壓力計算，人防等效靜荷載的正確選取，應(yīng)能解決概念設(shè)計與經(jīng)濟性的矛盾。5.2 地下室設(shè)計的難點之一是人防設(shè)計。想做好人防，光掌握結(jié)構(gòu)專業(yè)知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要對建筑、暖通這兩個專業(yè)有較深入的了解