沈莉
上海民航新时代机场设计研究院有限公司 200335
摘要：我国城市化进程的加快，使得建筑群的规模日益增大，高层建筑愈来愈多。在这种形势下，人防地下室的建设已经成为一项非常常见且重要的工程。本文对人防地下室结构设计进行分析，希望能够给同行业工作人员以有益借鉴。
关键词：人防地下室；结构设计；工程应用
建筑行业随着现代建筑经济的迅猛发展呈现出前所未有的繁荣景象，地下室人防工程是建筑工程中极为特殊的一个种类，其在墙体承载力、结构设计、材料选取等方面的要求都极为严格，以达到防护效果。这就要求相关结构设计人员在设计过程中充分了解人防地下室结构设计的要点，进行合理设计。
1建筑人防地下室结构设计原则
人防地下室工程结构设计中应遵循以下原则：平战结合，取控制条件，一般按5级或6级人防设计标准进行民用建筑人防地下室的结构设计，按战时的标准来设计结构的顶板，并根据地下室的结构型式来进行墙板和底板的设计。若平时使用要求与战时防护要求不同，则需采取措施实现平战功能转换；可用等效静载法简化考虑人防荷载作用，并将其拆开为单个构件进行计算；只进行强度的验算，因在人防荷载作用下，已用允许延性比来控制结构构件变形极限，并且确定允许延性比时已考虑了对变形的限制，故人防结构设计中无须对结构构件的变形与裂缝进行单独验算；人防地下室墙、柱等承重结构，应同地面上部的承重结构相协调，二者强弱相差不能过大，以使地面建筑物的荷载能够顺利传递到地基上；做好各部件的协调，防止设计控制标准不一致而导致结构的局部破坏，使得建筑的整体防护作用降低。
2.人防地下室结构设计要点
人防地下室与钢筋混凝土建筑不同，由于其建好后收到的攻击影响具有偶然性与短暂性且允许出现裂缝，所以其设计时的安全度相比之下无需太高。
2.1构件截面尺寸的确定
一般核暴动荷载比较大，就算是六级人防地下室，其核暴动荷载也远比普通使用荷载大，所以应经多次试算并不断修正后才能确定构件的截面尺寸。规范中规定了人防地下室的各构件的最小尺寸，如门框墙的最小厚度为300mm，混凝土结构的顶板最小厚度为200mm，不得因具体的结构布置、构件的内力小而缩小构件的截面尺寸。
2.2结构材料强度的提高
在快速加载的条件下，结构材料的强度会得到明显地提高，但基本不会改变材料的变形性能。因而规范规定，在核暴动荷载单独作用或其与静荷载同时作用时，结构材料强度计算值可乘以材料强度的综合调整系数，实际设计中可将计算所得的构件弯矩值乘以不大于0.74的系数后，再计算钢筋用量。
2.3临战加固设计
当受某些条件的限制而无法通过一次性设计、施工来达到人防设计要求时，可采用临战加固设计的方法，此时被加固的构件的设计应能符合加固前后两种不同的受力状态的要求，并在设计中明确说明加固的部位、方法和具体的实施要求。
2.4门框墙的设计
支承平板门的门框墙的计算模式主要有两种，即：其悬臂长度较小时按牛腿计算，悬臂长度较大时按悬臂梁计算。它们都应对门框墙的抗弯和抗剪进行验算，特别是要确保满足抗剪的要求。此外，由于和平时期使用时需要的出入口通道较宽，战时较窄，导致门框墙的悬臂长度过大，同时也导致水平钢筋过大，为解决这一问题，可加设梁、柱，改变门框墙的受力方式，但前提条件是不影响使用功能。
2.5人防地下室位置的确定
如果地下室有好几层，除非单层面积不足而需要将整个地下室均作为人防地下室，不然的话就应将地下室的最低一层设置为人防地下室，切不可将最上一层或中间层作为人防地下室，导致人防地下室悬空。如果是这样的话，为较好地形成防爆体，就须将人防地下室及其以下的地下室均按照人防地下室的要求进行设计，从而大大增加结构的造价成本。
2.6板跨中弯矩的折减
规范中有规定：如果板的周边支座横向伸长受到约束，可将其跨中截面的计算弯矩乘以折减系数0.7。因而在人防地下室的设计中，只要是低于室外地面的地下室，一般其板周边支座横向伸长都会受到约束，故都可将板的跨中截面弯矩设计值乘以折减系数0.7。
3.实例分析人防地下室结构设计
该机场综合业务楼建设场址所在地区属于山区和丘陵结合地带，原始地貌以浅丘宽谷为主，植被茂密，地势总体上呈现东高西低、南高北低的特点，场地高程在420～470m之间，相对高差在50米以内。现状场地主要为荒地、耕地、农田、鱼塘等，人工灌溉渠纵横交错，村庄遍布，人烟密集。
综合业务楼的地下部分按照平战结合的抗6级（常规）人防地下室进行设计。平时停放小型车辆。该地下室层高4.7米，顶板即为一层楼板（相对标高-1.200），主要柱距为9m×9m。该地下室顶板采用顶板采用250mm厚钢筋混凝土楼板，外墙采用400mm厚钢筋混凝土墙体，内部人防墙体采用300mm厚钢筋混凝土墙体。由于地下室结构超长，在适当位置增设1道后浇带。
地震烈度为6度，抗震等级为三级，安全等级二级，耐火等级为地上二级、地下一级，设计使用年限为50年，基础采用平板筏基+桩基础，地基基础设计等级为乙级。根据地方人防办公室文件，城市的生命线工程和面积超过1万米的高层建筑，均须设置防空地下室。该工程总建筑面积为4.12万m2，地下室面积约1万m2，按照规定，该工程须应设置防空地下室面积为3226m2。地下一层人防建筑面积3485平方米，防护单元建筑面积3485平方米（包含了人防出入口及设备用房的面积）。防护单元设置两个抗爆单元，其中抗爆单元1建筑面积为：1735平方米。抗爆单元2建筑面积为：1750平方米。以上面积均包括人防物资出入口及人防设备用房。
战时地下一层设置2个密闭通道，每个密闭通道均设置平时进风，战时排风机房、集气室及扩散室。战时在汽车坡道处做临战封堵。车库内人防与非人防区用密闭门隔开。
战时有2个物资出入口，一个主要出入口为通过汽车坡道直通室外，出入口净宽不小于2米，另一个次要出入口通过地下室楼梯间通往地上一层，出入口净宽不小于1.5米。
该工程砼墙的抗渗等级为P6，硅强度等级为C30，地下室内没有设置沉降缝和伸缩缝，是设置了多条纵横交错的后浇带。对双面配筋的钢筋硅顶、底板及墙板，为保证震动环境中钢筋与受压区混凝土共同工作，在上、下层或内、外层钢筋之间设置一定数量的拉结筋。
地下室为平战结合的抗6级（常规）人防地下室，地下室底板、侧墙、顶板按照人防构件进行计算复核。经计算，结果满足规范要求。
4结束语
综上所述，人防地下室是为战时服务，具有预防战时防空功能的特殊地下建筑。在我国城市化发展中，人防地下室工程建设已经成为城市建设的重要组成部分，大力加快人防地下室工程建设、提高工程质量，使其与不断发展的城市建设规模和建设水平相适应，将人防地下室的使用功能和防护功能发挥到最大。
参考文献：
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[2]高锋，刘建伟.地下室人防工程结构设计探析[J].工程技术：引文版，2016（8）：00301-00301.
[3]寇蕾.人防地下室结构设计的问题研究[J].军民两用技术与产品，2017（6）.
论文作者:沈莉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/5
标签：人防论文; 地下室论文; 结构设计论文; 构件论文; 荷载论文; 战时论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第18期论文;