對(duì)人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

摘要：人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅要將平時(shí)的實(shí)際使用考慮在內(nèi)，而且要充分評(píng)估戰(zhàn)時(shí)的外界環(huán)境。隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和電算化軟件的智能化程度加大，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)和轉(zhuǎn)換研究將變得更加簡(jiǎn)單易行，人防地下室的構(gòu)造也將越來越適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的要求。

關(guān)鍵詞：地下室;人防工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.人防工程概述

人防工程即人民防空工程，是根據(jù)國(guó)防的需要，動(dòng)員和組織群眾采取防護(hù)措施。它具有著防范和減輕空襲危害的作用，除采取人員疏散的措施之外，也是戰(zhàn)時(shí)防空的最重要的措施之一。防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包含兩方面：一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括頂板、外側(cè)墻、底板等其它構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);二是孔口防護(hù)設(shè)計(jì)，包括出入口的防護(hù)和消波系統(tǒng)的防護(hù)設(shè)備，其中出入口的防護(hù)包含防護(hù)密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計(jì)算、出入口通道包括風(fēng)井的計(jì)算等幾個(gè)方面，而消波系統(tǒng)則包含防爆破活門的選用和擴(kuò)散室的設(shè)計(jì)。

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

在人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵守以下原則：（1）兼顧滿足平戰(zhàn)時(shí)兩種不同荷載效應(yīng)組合的要求，結(jié)構(gòu)頂板由戰(zhàn)時(shí)控制，而側(cè)墻和底板根據(jù)實(shí)際使用情況確定;（2）在整個(gè)人防地下室結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)，只需考慮一次的核襲擊、常規(guī)武器暴動(dòng)荷載作用，并進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算;（3）可用等效靜載法簡(jiǎn)化考慮人防荷載，并將其拆開單個(gè)構(gòu)件計(jì)算，且注意各個(gè)構(gòu)件的協(xié)調(diào)，防止因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)局部先破壞現(xiàn)象，使得建筑的整體防護(hù)作用降低;（4）需協(xié)調(diào)地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系，即人防地下室墻、柱等應(yīng)同地面上部的承重結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)，以避免出現(xiàn)強(qiáng)弱相差較大的問題。

3.人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

進(jìn)行人防工程設(shè)計(jì)的過程中，我們要對(duì)其結(jié)構(gòu)的可靠性和承載力進(jìn)行具體的分析和計(jì)算，保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，同時(shí)要對(duì)建筑建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考慮，這樣可以對(duì)人防的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，要對(duì)出現(xiàn)核彈爆炸情況下人防結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行計(jì)算分析，但是由于核彈爆炸的時(shí)間比較短，因此對(duì)地基的變形、裂縫、承載力等情況無法進(jìn)行實(shí)際的驗(yàn)算。雖然人防結(jié)構(gòu)的靜荷載比較大，但是作為控制質(zhì)量的結(jié)構(gòu)條件，要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)條件進(jìn)行分析，保證其存在的各項(xiàng)系數(shù)的準(zhǔn)確性。人防工程的具體設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)際的情況而定，和平年代的人防工程的功能無法得到最大程度的發(fā)揮，但跟普通的建筑并不相同，進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要根據(jù)相應(yīng)的荷載承受力進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，保證工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和投入使用功能的發(fā)揮。

3.2構(gòu)造設(shè)計(jì)

人防工程的建設(shè)中，需要的荷載比較大，其結(jié)構(gòu)要承受核彈爆炸等產(chǎn)生的巨大的沖擊，因此進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)的過程中，要根據(jù)具體的防御系數(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的材料、構(gòu)件質(zhì)量的最小要求進(jìn)行具體的規(guī)定，保證其在普通功能發(fā)揮的基礎(chǔ)上，能夠發(fā)揮人防工程自身的功能。地下人防工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸往往比較大，因此，在進(jìn)行配筋設(shè)汁時(shí)，應(yīng)該注意避免出現(xiàn)配筋率小于最小配筋率的情況，以防止結(jié)構(gòu)物在荷載的作用下產(chǎn)生脆性破壞，出現(xiàn)突然壓潰現(xiàn)象。地下人防工程的板、墻等都應(yīng)該采用雙面配筋，并且按照規(guī)范要求設(shè)置梅花形拉筋，確保構(gòu)件在震動(dòng)狀態(tài)下鋼筋與混凝土結(jié)合良好，共同受力。地下人防工程不宜在防護(hù)單元內(nèi)設(shè)置沉降縫、伸縮縫。因?yàn)椋胱屵@些縫又能夠陽止抵抗巨大的沖擊力又能起到其自身的功能幾乎是不可能的。應(yīng)該在室外出入口和主體結(jié)構(gòu)想連接的位置設(shè)置沉降縫。

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)的臨空墻和門窗的設(shè)計(jì);（2）人防地下室防護(hù)密閉門與消防系統(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)人防地下室門框墻體的影響。

人防地下室防護(hù)密閉門的設(shè)計(jì)，一般可根據(jù)設(shè)計(jì)壓力和門洞尺寸選擇定型的防護(hù)密閉門。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將攻擊性武器產(chǎn)生的沖擊波阻擋在外，同時(shí)通過活門上的開孔釋放部分壓力，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的臨空墻，其本身受到的荷載與活門傳來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)入開敞式通道的設(shè)計(jì)，開敞式通道在進(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墻體

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，墻體包含有外墻、臨空墻、密閉隔墻和單元隔墻。而密閉隔墻并不需要進(jìn)行受力計(jì)算。人防墻體受到的爆炸荷載作用主要是水平方向的，其計(jì)算模型是單向板，墻體下端固定，而上端則需要根據(jù)頂板的剛度來進(jìn)行固端或者是簡(jiǎn)支。

3.5頂板

為了方便設(shè)計(jì)，建設(shè)單位往往把頂板厚度大于等于墻體厚度作為一個(gè)上端固端條件，來進(jìn)行墻體計(jì)算，相反則被稱作為簡(jiǎn)支。門框墻作為一種開孔口的臨空墻，在模型計(jì)算過程中需要將孔口的四周當(dāng)成是懸臂梁來進(jìn)行獨(dú)立計(jì)算，每當(dāng)懸臂梁的長(zhǎng)度要大于孔口邊長(zhǎng)一般的時(shí)候，需要在孔口邊進(jìn)行橫梁或者立柱的設(shè)計(jì)。在人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，墻體基本都被當(dāng)成是單獨(dú)構(gòu)件來展開計(jì)算的，建設(shè)單位在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要仔細(xì)的協(xié)調(diào)墻體和周邊構(gòu)件間的彎矩協(xié)調(diào)狀態(tài)，并加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造鋼筋，更好的保證建筑防護(hù)的質(zhì)量

4.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。

5.結(jié)語

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)效益上還必須同時(shí)兼顧平戰(zhàn)工況，最終才能達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。

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