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摘要：人防地下室是现代建筑中兼具平时基本使用功能和战时防护功能的重要结构组成,因此对于地下室结构设计和建设的水平和质量也有着较高的要求,而科学的设计是保障地下室建设水平和功能价值发挥的基础和先决条件,因此,对于设计单位和设计人员而言,准确把握人防地下室结构设计的特点,加强对人防地下室结构设计的研究,确保人防地下室设计方案科学、合理、完善、可行,具有着很大的必要性。本文对某高层地下室结构的人防建设进行探讨。
关键词：高层建筑；人防建设； 地下室结构；设计
1概述
人防的任务是根据国防的需要, 动员和组织群众采取防护措施, 防范或减轻空袭危害。其设计和一般的设计有以下幾点不同：第一设计的可靠度可以降低。第二材料设计强度可以提高。实验表明在快速加载的情况下, 材料力学性能发生比较明显的变化, 主要表现强度提高, 变形性能包括塑性性能等基本不变,对结构工作起到了有利作用。
2人防地下室结构设计特点
（1）人防地下室结构可靠度比一般建筑结构要低。《建筑结构可靠度设计统一标准（GB 50068-2001）》规定一般混凝土结构构件延性破坏时可靠指标β= 3。2，失效概率为pf = 0。069% ，脆性破坏可靠指标β= 3。7，失效概率为pf = 0。011%；《人民防空地下室设计规范（GB 50038-2005）》（以下简称《规范》）规定人防地下室结构构件延性破坏时可靠指标β= 1。55，失效概率为pf = 6。1% ，脆性破坏可靠指标β= 2。4，失效概率为pf = 0。8%。
（2）常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载作用下，人防地下室结构动力分析可采用等效静荷载法，在等效静荷载和静荷载确定后按静力计算方法进行结构内力分析。
（3）由于核爆炸荷载和常规武器爆炸荷载均只按一次作用考虑，因此结构构件可考虑进入塑性工作状态，按弹塑性工作阶段计算结构内力，以便节约建筑材料，充分发挥结构的潜力。
（4）人防地下室结构设计时材料设计强度可以提高。材料设计强度的提高在设计中是通过考虑材料强度综合调整系数 来完成的，如钢材 = 1。15～1。5，混凝土= 1。5。
（5）一般钢筋混凝土结构，依其性能和使用要
求，要进行两种极限状态的验算，即:承载能力极限状态（包括强度、稳定和疲劳验算）和正常使用极限状态（包括变形、裂缝出现和裂缝宽度等的验算） 。而人防工程结构一般只验算结构强度（包括稳定） ，可不进行结构变形和结构裂缝宽度的验算，同时地基承载力与地基变形也可不进行验算。
（6）人防结构的许多构造要求，如保护层厚度、最大（小）配筋率、钢筋锚固长度等与一般的结构不同，要求更为严格，设计中仅仅考虑受力计算，不考虑构造措施是不行的。（二）人防地下室应按照平战结合的原则进行设计,在符合人防有关规范的基础上,尽量满足平时车库的使用要求。防空地下室防护单元内防护设施及设备应自成体系。一是战时口部房间布置。该人防地下室共有三个人防战时出入口。其中战时主要出入口设在口部一, 可直通室外,口部一设有防毒通道兼简易洗消间； 其它口部为战时非染毒期间出入口,设有防护密闭门和密闭门。在口部三设有进风滤毒系统, 进风口开向楼梯间。二是战时内部房间。该人防地下室防护单元内战时均设有男女干厕、盥洗室、战时进风机房、战时配电室、战时水泵房、防化通信值班室等房间。三是防水设计。该人防地下室防水等级、防水结构构件抗渗等级不应低于二级标准,且上部建筑范围内的防空地下室顶板应采用防水混凝土,当有条件时宜附加一种柔性防水层。
3人防地下室结构设计
3.1 人防地下室结构设计内容
人防地下室结构设计包括围护结构设计、人防口部设计、平战转换设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆人防地下室围护结构包括人防地下室顶板、底板、外墙、临空墙、人防隔墙（包括不同防护分区间隔墙、人防地下室与普通地下室隔墙）等。人防口部包括主要出入口（空袭前、后均使用） 、次要出入口（空袭前使用） 、备用出入口（战时一般情况下不使用，应急时使用）及其它战时需要的各种竖井。
3.1.1人防口部设计
人防口部设计包含三部分内容:一是出入口通道内临空墙、门框墙的设计，二是防护密闭门与消波系统的设计，三是孔口其它构件，如风井、防倒塌棚架、开敞式通道、相邻单元之间的隔墙等的设计。
临空墙、相邻单元之间的隔墙可按一般墙体的计算模型（如:一端固支一端简支、三边固支一边简支、四边固支等），考虑人防设计的特点计算出内力和钢筋；而门框墙的设计一般是按悬臂梁计算，但需注意的是因平时使用时需要的出入口通道均较宽，而战时又相应较窄，这样有可能会使门框墙的悬臂长度过长，而使水平筋过大。横向力即动压设计值qe ，由《规范确定，这两项受力作用时间存在间隔，故不考虑同时作用。防护密闭门设计。为方便工程设计人员，国家已将防密门进行系列化处理，设计人员可根据设计压力和门洞尺寸选择定型的防密门。
3.2消波系统设计
消波系统一般由防爆波活门及扩散室组成，防爆波活门的选用和扩散室各部分的尺寸均可在《规范》中找到相应的表格和公式来确定。扩散室一般由建筑专业依据防空地下室的抗力等级、通风量、设备容许压力以及扩散室所处位置的建筑条件等因素确定。具有特殊要求的扩散室，其内部空间尺寸由结构专业按规范的相关规定计算确定。
扩散室前墙即安装悬板活门的墙面为临空墙，墙面本身受的荷载及活门传来的荷载均按临空墙等效静荷载标准取值，扩散室与土直接接触的顶板、底板及外墙可按土中压缩波压力确定荷载。
3.1.2平战转换设计
人防地下室平战兼顾设计是深入贯彻“平战结合”建设方针一个重要环节，由于人防工程是战时遭受敌袭击时作为保障城市居民生命安全和坚持工作的一种具有特殊功能要求的建筑物，却为平时使用造成诸多困难，《规范》第3。7节、第4。12节中对此点作了原则性的规定，具体做法应根据平时和战时的具体要求和工程本身的实际条件综合研究确定。
平战转换设计的基本原则是:（1）工程平战用途相近；（2）转换工作要小；（3）一次设计，分两步施工；（4）考虑兼容性和通用性；（5）转换措施要求快速、经济、简便、可靠。平战转换可参考国家人民防空办公室颁布的《人防工程防护功能平战转换设计图集》及上海市标准《平战结合五、六级人防工程》（土建分册）进行设计。
4在实际的工程设计中遇到的重点
4.1疏散宽度的确定
在设计过程中, 设计人员常常是在完成大部分的设计工作及专业配合完成后, 在计算掩蔽面积和掩蔽人数后, 才开始考虑疏散宽度的问题, 那个时候建筑的修改可能造成很大的改动, 包括增设或者取消人防口部, 楼梯、坡道和口部内通道的宽度的增加或者减少, 可能造成其他专业的矛盾和设计工期的延后。在长期的工程设计中, 累积了一些人防设计的经验值, 利用这些经验值,可以减少或避免这种情况的出现。
4.2柱网的确定
在柱网的尺寸确定上, 在设计中应尽量减小结构跨度, 但也应满足平时使用的大空间的要求, 所以常常采用5500mm～6000mm所谓基本柱网, 这个尺寸可以作为单车道及停两部小车的恰当尺寸, 在结合车库设置的人防工程中尤其常用。基本柱网的尺寸, 也恰恰是其结构体系--无梁楼盖的经济跨度, 具有很强的适应性。
随着城市地下空间开发利用的程度提高,人防工程规划建设的力度日益加大,地下结构合理有效的设计工作也面临越来越多的挑战。本文结合工程实例,针对在人防地下室高层结构设计提出几点探讨性意见。
参考文献
[1]徐炜.地下室建筑设计在人防工程中存在的问题[J].价值工程,2018（18）：145-145,146.
[2]刘华昌.地下室设计中常见的问题及对策[J].中华民居（下旬刊）,2018（10）.
[3]廖从剑.论高层建筑人防地下室的结构设计[J].福建建设科技,2015（2）.
论文作者:安红卫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/9
标签：人防论文; 地下室论文; 结构论文; 战时论文; 荷载论文; 结构设计论文; 出入口论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;