摘要：地下室设计中人防工程是非常重要的一部分，作为战时人员、物资等方面安全保障基础，做好地下室人防结构设计具有重要意义。本文主要以此为基础，对地下室人防工程结构设计展开探讨。
关键词：地下室；人防工程；结构设计；人防设计
引言
当前城市用地紧张，地面停车早已不能满足日益增长的停车需求。因此在大量的实际工程项目中，就必须把地下车库的建设作为必不可少的一项重要内容。由于地下工程的施工工艺复杂，造价往往很高，而设计中的许多因素会在很大程度上影响造价。例如柱网尺寸、平面布置、人防设计和竖向设计等。介于人防工程的重要性相关人员应该学习和运用一些优化设计策略对于降低地下车库的成本，节约资源，提高业主的收益来说是很有必要的。
1地下室人防相关概述
人防地下室是人防工程的重要组成部分，是战时提供人员、车辆、物资等掩蔽的主要场所。按国家规定，新建10层（含10层）以上或者基础埋深超过3m（含3m）的民用建筑，都要按要求修建人防地下室。随着城市建设的发展，高层建筑的地下室，居住小区内结合民用建筑就地修建的掘开式人防地下室越来越多。这类地下室基本上平时用做车库，战时部分或者全部作为人防掩蔽区域。常见的人防地下室应满足预定的防护功能，《人民防空地下室设计规范》GB50038—2005仅适于下列级别：按抗力等级划分，核5级，常5级及核6级，常6级；按防化等级可分为甲级、乙级；按战时用途划分，可分为指挥通讯、人员掩蔽、医院、救护站、仓库、车库等；按平时用途可分为商场、停车场、文娱场所、文教建筑等。
2人防工程结构设计要求
人防工程建设的根本目的是为战时人员掩蔽、物资储存等提供场所，战时的安全性和可靠性是必须首要满足的条件，处在优先级最高的位置，而施工过程中各环节的绿色、节约、高效等要求在满足工程的整体防护性能面前显得相对次要。地下车库人防范围内的建安成本要明显高于非人防区域，通常高出值在20%以上，因此可以通过减少人防面积来降低地下车库的造价。另外，如果是设人防的多层地下室，应将人防设在最底一层，这样是相对经济的。并且人防区域应该集中靠边墙设置。人防口部设施的位置也应选在不影响布置停车位或停车效率较低的地方。主要口部可以考虑优先设置在汽车坡道出入口处，次要口部宜利用地上建筑落到地下车库内的楼梯间及其它不太好停车的地方布置。人防口部的设置应做到尽量不单独增设人防疏散楼梯和不影响停车位的布置。
3地下室人防工程结构设计的关键点
3.1人防口部结构设计
人防口部防护主要包括出入口防护及通风口等设备孔口的防护，整个人防工程的口部相对复杂，是整个工程的薄弱点及难点。出入口是战前及战后人员出入的通道，为保证良好的防护剂密闭性能，口部尺寸满足规范要求即可，所以人防口部往往不是平时使用较为方便的通道。结构设计是应根据建筑布置，正确判断人防荷载作用方向来划分临空墙。通风口等设备孔口为满足平时通风及战时通风需求。由于通风设备较多，预留管洞较为复杂。结构设计时应密切配合设备专业，选择合适的预留位置，既满足结构防护安全，也要兼顾设备布置的合理性。此部分预留设备管洞需要和相关专业核对无误，不得遗漏后凿。口部预留条件除设备外往往还有电气预留套管，所有专业预留条件均应在结构图中标注准确。各专业预留条件不得冲突。
3.2地下室结构设计中的外墙设计
在设计地下室结构的外墙部分时，需要考虑到弯矩传递的协调性。一般把基础作为外墙的嵌固端，也就是在设计底板的时候要考虑保持外墙嵌固端稳定，还需要考虑到荷载的各种分项系数，在存在多层地下室的时候要考虑到多跨连续计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如说底板的底部抗弯能力需要大于相邻的外墙抗弯能力，设计时需要考虑其厚度与配筋量进行匹配，避免出现底板配筋不足不能承受外墙底部弯矩的情况。在地下室车道设计中这种问题经常出现，车道的侧壁主要是为悬臂构件，所以底板的抗弯能力一定要大于侧壁底部的抗弯能力。如果在楼梯间等位置的地面开洞处外墙的顶部没有楼板支撑的话，计算模型和配筋构造都需要与实际情况相符。当与外墙相垂直的方向上设有钢筋混凝土内侧墙时，及扶壁柱的截面面积较大就需要对外墙按照双向板来进行计算并配筋。外墙计算时应根据规范合理选取外墙荷载，并注意地下水位对外墙荷载选取的影响。在针对地下室的外墙进行设计的时候需要对裂缝的宽度进行计算，宽度要小于0.2mm。
3.3人防地下室基础与底板结构设计
《人民防空地下室设计规范》4.7.4条文说明，对于乙类人防地下室，作用到底板和基础上的常规武器爆炸动荷载主要是结构顶板受到动荷载后向下运动产生的地基反力。而常规武器非直接命中地面爆炸产生的压缩波作用下，防空地下室顶板的受爆区域通常是局部的，因此作用到防空地下室底板上的局部荷载较小。可不考人防荷载。对于甲类人防地下室，规范4.8.15条文说明，作用到基础上的人防荷载主要由结构顶板受到动荷载后的地基反力和压缩波从侧面绕射到底板上的荷载值（该荷载仅在饱和土地基中存在）。根据基础形式，分别对防核武抗力级别5级，6级，6B级的甲类防空地下室基础和底板的荷载进行统计。第一，桩基础加筏板基础，对于非饱和土，人防荷载为地基反力，不存在主动力的情况，可不与水压力组合。第二，桩基础加防水板或独立基础加防水板基础，对有非饱和土，底板不会出现主动力，由于是防水板也不会出现地基反力。第三。筏板基础加抗浮锚杆基础，规范未明确人防荷载是否与水压力组合，根据条文说明推出应采用人防主动力与水压力组合。第四，独立基础防水板加抗浮锚杆基础，规范未明确防水板人防荷载是否与水压力组合，在饱和土下应与水压力组合，由于抗浮锚杆的存在，一般对结构配筋的影响较小。对于底板被动力，即地基反力。其控制条件与独立基础的控制条件相同。对于防水板，地基反力为0，对于桩基础加筏板基础形式，在核6条件下，筏板人防荷载仅为12KN/m2，人防组合很难取到控制作用。对有纯筏板基础，人防荷载最大可取到70KN/m2应考虑人防荷载组合对结构的影响。
3.4人防顶板结构设计
由于人防顶板荷载除了满足平时使用上的恒荷载和活荷载要求外还要满足战时防冲击波等荷载，所以人防的板厚和梁都较平时的大，基础埋深直接影响工程造价，通常人防结构设计方案采用宽扁梁，但还是因为配筋量等原因，做不到与只有平时使用的梁一样，当结构顶板型式采用无梁楼盖，能够减少了梁的高度，人防地下室层高约为3.3～3.7m，核6级常6级的人防地下室顶板厚度为250～300mm，核5级常5级的人防顶板厚度通常为500mm，结构方案的合理选择解决了建筑美观与空间感的要求。
3.5人防隔墙结构设计
人防临空墙及不同防护单元隔墙常见的计算模型有以下几种：第一，取1m宽墙体为计算单元，上端铰接，下端固接。第二，取1m宽墙体为计算单元，两端固接。第三，以整片墙为双向板计算，上边界简支，其他三边固接。第四，以整片墙为双向板计算，四边固定。设计时应根据人防墙周边支撑条件选择合理的计算模型。
结语
总而言之，人防工程是一个国家综合实力的体现，而结构设计是确保人防工事应用性能的关键，是保障人民生命安全的基础性工程，值得国家和从业人员投入更多的精力对其进行不断的完善。相关从业人员应该积极探索，对国外的一些先进技术和理念加以借鉴，继而与我国人防事业发展的实际情况相结合，创建出一套更为符合我国国情的人防结构设计与应用体系，为我国国防事业的发展源源不断地注入活力。
参考文献：
[1]国家标准（GB50038-2005）人民防空地下室设计规范
[2]董佐青.防空地下室结构设计相关问题研究[J].商品混凝土，2013，（7）：135-137.
[3]熊昊.地下车库建筑平面布置的优化措施[J].有色冶金设计与研究，2015（12）：53-54.
论文作者:赵胜波
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/7
标签：人防论文; 地下室论文; 荷载论文; 结构设计论文; 外墙论文; 底板论文; 基础论文; 《防护工程》2019年9期论文;