无锡市天宇民防建筑设计研究院有限公司 214000
摘要：随着施工技术及设计方法逐步完善，空心无梁楼盖体系以其优良的经济及结构特性，逐渐应用于工程实际案例中。人防工事作为地下工程，层高对造价影响较大，随着空心无梁楼盖技术完善，逐渐有建设单位要求将此技术应用于人防工事中，本文结合笔者设计的实际案例，对无梁楼盖技术在人防工程结构设计中的应用进行介绍。
关键词：空心无梁楼盖；人防结构设计；
引言：随着规范及技术的推广，混凝土空心无梁楼盖体系在国内很多工程中已经得到了普遍应用，此种结构体系混凝土使用量减少，自重比较轻，且有着很好的隔音与抗压作用，能很好的提高建筑的美观与质量。人防工事作为地下结构，层高对造价影响较大，从而使空心无梁楼盖技术在人防工程的设计中得到较大的推广应用。本文对混凝土空心无梁楼盖体系在人防结构设计中的应用进行简要概述与分析，并对具体作用进行了研究总结。
1人防工程与空心无梁楼盖技术的概述
人民防空工程，是指在战争发生的时候保障人们安全、物资、救援、应急指挥等功能的场所，在平时可以作为各种地下室利用，如停车场[1]，战时可以作为人员掩蔽、物资掩盖与救护等场所，有一定的社会效益与经济效益。
空心无梁楼盖技术并不是单向受力的楼盖结构，而是双向受力楼板，通过楼板与柱结构共同构成的一种建筑结构体系，这种建筑方式因为有比较厚的板厚，而且因为楼盖相对比较重，这样能够有效的提升该结构建筑的抗压力，这样的技术方法能够一定程度的降低地下室设计的层高与减小地下室设计埋深，这样可以进一步对地下结构空间的使用效率有效的增加，也能结构的通风装置费用节省支出，减少对电力的使用量。而且该技术能够降低建筑成本，减少人力物力的浪费，节省材料的使用规模工资低。混凝土空心无梁楼盖设计也能够节省相应的费用，使钢筋的相关工序更加方便，更快捷的进行安装，提高施工的效率与质量，所以现如今这样技术在人防结构设计中运用比较广泛。
2 混凝土空心无梁楼盖体系计算方法
2.1 经验系数法
经验系数法是依照弹性理论而总结出来的计算方法，主要是对无梁楼盖受力影响因素的试验结论为前提，通过一定要求的理论研究为主要的依据，对计算方法简化之后才进行计算的。经验系数的方法取X向或者Y向板所受到压力所产生的总弯矩设计参数，之后依照相应的经验系数把板总弯矩设计参数分配给柱上的板带。这种方法设计简单，而且对于经验系数更加的可靠，直需要满足适当的条件就可以，比如所受压力不可以大于三倍的固定受力，在不同的方向必须有三个连续跨。每一个的区格的长边与短边之比不可以大于于1.5。相同方向的最大跨度与最小跨度的比不可以大于1.2[3]。
2.2 等代框架法
这种方法是把无梁楼盖当做支承在柱上的等代梁，把地下室墙当做对等代梁的限制，把地下室无梁楼盖划分为X向或者Y向等代框架通过对等代框架的内力进行研究，把内力的计算最终结论依据按相应的经验系数分配给柱上板带，这样就可以得出无梁楼盖总体的框架模型进行设计。这种方法没有经验系数法的种种约束，适用范围比较广，但是计算的全部过程比较复杂[4]。
2.3 有限元法
此法对无梁楼盖结构不再是单纯等代与简化，而是依照无梁楼盖结构的板带与柱上板带以及柱帽的结构尺寸，使用有限元法计算方法把无梁楼盖分为相应的有限元单元，然后把每一个单元之间协调，进一步得出精确的混凝土空心无梁楼盖内力，此类有限元计算法是一种常用的计算方式，对于结构布置的约束不多，而且最终的结果也很准确，但计算量比较大，需要很多的数据，一般都是使用相应的有限元计算软件进行计算[5]。
3 空心无梁楼盖技术注意事项
地下人防结构无梁楼盖的计算完成后，在完成施工图设计的时候，有些比较容易忽略的地方有必要注意，采用此种方式的第一跨中弯矩与第一内支座弯矩都是最大值，经验系数法的计算公式也可以验证这一结论，在外墙顶有必要设置暗梁与加强处理。
人防结构设计中，在边跨没有设置柱帽，此类状况有必要通过科学的分析后才使用，柱帽可以有效地提高边跨外支座板带的刚度，经验系数法计算的重要一点是利用柱帽形成节点减少板带计算跨度。在覆土厚与受压大的地下人防结构顶板，这种厚度关键是由无梁楼盖的冲切控制，并不是柱上板带抗弯设计，不能减少板顶的厚度，造成楼板冲切承载力不足而产生安全隐患[6]。
4 空心无梁楼盖体系在人防结构中的特殊要求
4.1 人防工事的顶板折算厚度满足人防防护要求
一般的不需要考虑防护厚度，只考虑结构厚度即可，防护厚度即是防辐射厚度包括混凝土板厚、板面粉刷厚度与覆土厚度，这个厚度最低值可以通过人防规范查得，如常规人员掩蔽所需的厚度为：当计算核爆荷载但顶板上有覆土或不计算核爆荷载时，结构构件的最小厚度钢筋混凝土顶板为200mm，当计算核爆荷载但顶板上没有覆土时，防空地下室顶板的防护厚度不应小于250mm。
4.2 结构顶板需满足人防最低配筋率要求
配筋率是影响工程造价最直接的因素，常规地下室设计时按照计算及规范进行最大配筋率控制，而人防工事考虑到爆炸荷载的特殊性，一般会将最低配筋率进行提高，具体参考人防规范，设计师在设计时尤其应该注意。考虑到空心无梁楼盖体系顶板厚度可以折减，配筋时按照折减厚度进行配筋即可。
4.3 构造钢筋需加强，尤其是拉结钢筋需满足相应要求
根据人防工程受力特点，一般要求混凝土构件设置双层双向钢筋，双层钢筋之间采用梅花形拉结钢筋进行拉结。根据人防工事等级，对拉结筋要求不同，一般要求不大于500*500。当钢筋满足相关规范标准时，等效静载荷与静载荷共同作用下的人防地下结构的底板延性比可计算为3.0[7]。
5 混凝土空心无梁楼盖体系在人防结构设计中具体运用
笔者完成的人防工事，地下人防结构建筑面积9100㎡，屋顶覆土1m。它平时被用作地下停车场，战时被用作二等人员掩蔽场所，防护等级为常规武器6级，核武器6级。建设单位综合考虑造价因素，对层高进行限制，经方案比选，最终确定该结构的屋顶采用混凝土空心无梁楼盖系统。根据项目情况和项目的复杂性，设计者采用等效框架法和经验系数法相结合的设计方法。条带的区域划分如图1所示，条带被支撑在钢筋混凝土墙或柱上，柱的板在纵向和横向上都被加固。
（图1板带的区格划分图）
结论：综上所述，混凝土空心无梁楼盖在人防结构建设中的使用比较广泛，比较适合压力负荷比较大的建筑，对楼板的厚度有一定的要求范围，需要对各种范围精准的计算，使最适当的节省钢材，能加建筑的稳定系数，可能更好进行人防建筑规划，拥有很好的社会经济效益，更好的服务人们，促进社会和谐。
参考文献：
[1]王鸿泰，郭海浩，曹玉娟，吴腾飞，鲁璐.施工及使用荷载下预应力无梁楼盖的裂缝控制研究[J].安徽建筑，2018，24(03):74-76.
[2]《人民防空地下室设计规范》 GB 50038-2005；
[3]邱红胜，何庆傅，赵勇强，吕乃芝.无梁楼盖人防工程在车辆荷载下的效应分析[J].工程与建设，2017，31(05):674-679+682.
[4]王春圆，吴先坤，于博宁，刘迅，余蕾.北京市门头沟区6010地块商业金融项目结构设计[J].建筑结构，2017，47(S1):192-195.
[5]陈烈火，陈寅，林再添.人防地下室无梁GBF空心管楼盖结构基于PKPM软件的简化计算方法探讨[J].福建建筑，2015(07):54-55+80.
[6]胡松，黄勇，陈波，周理.基于石膏空腔模的无梁楼盖拓扑优化及拓扑结构静力特性研究[J].空间结构，2015，21(01):54-63+89.
论文作者:张庆宗
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/18
标签：楼盖论文; 人防论文; 结构论文; 心无论文; 厚度论文; 混凝土论文; 系数论文; 《防护工程》2018年第26期论文;