芻議人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題

芻議人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題隨著我國(guó)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(shì)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(wèn)題也愈發(fā)突出。本文基于規(guī)范要求，淺談幾點(diǎn)人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題。

S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

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(lái)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(jiān)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(jì)。人防地下室與普通地下室有許多共同點(diǎn)，但依據(jù)《人民防空地下室設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)。本文主要針對(duì)人防地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出對(duì)應(yīng)的措施建議，以作參考。

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

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)方面，即主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和口部防護(hù)設(shè)計(jì)。與一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有幾點(diǎn)不同：（1）、可靠度較低。依據(jù)《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，人防地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性破壞時(shí)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(dòng)力效應(yīng)。人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮攻擊性武器帶來(lái)的爆炸動(dòng)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(jì)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(jì)強(qiáng)度，如鋼材強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)為1.15-1.5，混凝土強(qiáng)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(jì)的特點(diǎn)，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則有平戰(zhàn)結(jié)合、只進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)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(jì)。

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)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(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，若是采用多層地下室結(jié)構(gòu)，除了整個(gè)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(jì)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，大大增加了造價(jià)。

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(jí)別，參考《人民防空地下室設(shè)計(jì)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(duì)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(huì)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(jì)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(dòng)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(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。但是，若實(shí)際工程不滿足此法所規(guī)定的條件，情況過(guò)于復(fù)雜，則建議采用《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》中所提到的公式法進(jìn)行計(jì)算，以保證設(shè)計(jì)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(shí)，需要分別考慮地下水水壓和動(dòng)荷載計(jì)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(jì)算中，若是地下水位較淺時(shí)，則依據(jù)《人民防空地下室設(shè)計(jì)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(jì)

人防地下室的口部設(shè)計(jì)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(mén)窗的設(shè)計(jì)；（2）、人防地下室防護(hù)密閉門(mén)與消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（3）、其他構(gòu)件，如風(fēng)井、防倒塌棚架、開(kāi)敞式通道以及相鄰單元間的隔墻設(shè)計(jì)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(jì)，可以采用一般的墻體計(jì)算模型并同時(shí)考慮人防地下室的特殊性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。人防地下室的門(mén)窗墻體設(shè)計(jì)一般按懸臂梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，為避免設(shè)計(jì)的懸臂長(zhǎng)度過(guò)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(jì)效果。由《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.8.10條的規(guī)定，若平時(shí)使用情況與戰(zhàn)時(shí)的受力作用時(shí)間存在明顯間隔時(shí)，將不再同時(shí)考慮這兩種情況下橫向力對(duì)人防地下室門(mén)框墻體的影響。

人防地下室防護(hù)密閉門(mén)的設(shè)計(jì)，一般可根據(jù)設(shè)計(jì)壓力和門(mén)洞尺寸選擇定型的防護(hù)密閉門(mén)。而針對(duì)消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾暎驹O(shè)計(jì)理念是“以堵為主，堵消結(jié)合”，考慮采用防爆破活門(mén)將攻擊性武器產(chǎn)生的沖擊波阻擋在外，同時(shí)通過(guò)活門(mén)上的開(kāi)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(mén)的臨空墻，其本身受到的荷載與活門(mén)傳來(lái)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(lái)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(jì)時(shí)，風(fēng)井的設(shè)計(jì)只考慮爆炸時(shí)土中的壓縮波影響，核爆炸荷載不計(jì)入開(kāi)敞式通道的設(shè)計(jì)，開(kāi)敞式通道在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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(mén)框需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)，由于到達(dá)出入通道的沖擊波受到墻體和門(mén)的反射作用，沖擊波的影響將會(huì)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(jì)有豎向和橫向之分，豎向設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮倒塌荷載，《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的倒塌荷載為50KN/m2，而橫向則考慮動(dòng)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(jì)

人防地下室平戰(zhàn)設(shè)計(jì)的基本原則是：工程平戰(zhàn)用途相近；轉(zhuǎn)換工作要小；一次設(shè)計(jì)，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(jiǎn)便、可靠。由于人防地下室僅在戰(zhàn)時(shí)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(shí)可以作為停車庫(kù)等用地方式。人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)人員在設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)時(shí)，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(jì)，如平時(shí)功能為地下車庫(kù)，即要考慮車位布置、出入口視距等問(wèn)題。

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

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(jì)算程序進(jìn)行進(jìn)行計(jì)算分析，但對(duì)人防地下室各個(gè)結(jié)構(gòu)部件卻不能納入整體結(jié)構(gòu)的計(jì)算，這主要是由于爆炸荷載的影響僅針對(duì)人防地下室而言。因此，人防地下室的計(jì)算一般單獨(dú)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。另外，雖然《人民防空地下室設(shè)計(jì)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(jì)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(jí)時(shí)可取250-300mm，五級(jí)時(shí)取300-350mm，頂板梁跨高比可取7-12，梁上部的通長(zhǎng)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(shí)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(jì)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(wèn)題，不能按部就班，目前我們所采用的電算軟件對(duì)其的計(jì)算還不是十分完善，更多情況下需要設(shè)計(jì)人員更加深入的考慮問(wèn)題，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，另外，人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)效益上還