高層建筑人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點分析

何滌凡

摘 ? ?要：新形勢下，由于社會發(fā)展速度的不斷加快，我國建筑行業(yè)也邁上了一個嶄新的臺階。在這一背景下，人們對于建筑工程的質(zhì)量也越來越重視。為提升建筑工程的質(zhì)量，一定要重視作為高層建筑工程主要結(jié)構(gòu)的人防地下室，加大對其結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視，深入分析設(shè)計的難點。基于此，文章對高層建筑人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點進(jìn)行了研究，并提出了提升設(shè)計水平的對策，希望可以為相關(guān)人員提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑;人防地下室;結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 ?引言

對于地下室的人防結(jié)構(gòu)設(shè)計工作而言，主要包含戰(zhàn)時以及平時2種狀況，設(shè)計期間對戰(zhàn)時必須要做出承載能力極限狀態(tài)的計算，對平時必須要做出承載能力極限狀態(tài)的計算和正常使用極限狀態(tài)的驗算。地下室的人防結(jié)構(gòu)在設(shè)計期間，會涉及眾多內(nèi)容，例如圖集、規(guī)范等，也需要對繁雜的設(shè)計內(nèi)容展開充分的考量。如果沒有充分地展開地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，將會導(dǎo)致其作用得不到有效的發(fā)揮。由此可見，發(fā)現(xiàn)地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計期間存在的主要不足，并且作出相應(yīng)的改正，是當(dāng)前相關(guān)從業(yè)人員迫在眉睫需要處理的問題。

2 ?地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要特征

地下室人防結(jié)構(gòu)，是我國政府相關(guān)部門以國防建設(shè)的相關(guān)要求為依據(jù)，組織與動員群眾開展的一項防護(hù)對策，從而對防范、減輕空襲危害的地下室進(jìn)行建設(shè)。相對于普通性質(zhì)的地下室而言，地下室人防結(jié)構(gòu)在設(shè)計期間，必須要對各個負(fù)載的程度有著極為充分的考量，必須要對戰(zhàn)時武器引爆所造成的動荷載作用大小進(jìn)行全面的考慮。可以說，地下室組織結(jié)構(gòu)同負(fù)載能力的高低有著密不可分的關(guān)聯(lián)。因此，對于設(shè)計人員來講，必須要對地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行更深層次的強(qiáng)化，從而為人民群眾的生命安全帶來更有力的保障。由于地下室人防結(jié)構(gòu)在戰(zhàn)時能夠起到防范生化武器、核武器、常規(guī)武器和高空襲擊等作用，因此其在展開設(shè)計、作業(yè)以及設(shè)施配備方面同普通的地下室之間存在較大的差異。由于需要在戰(zhàn)時承受巨大的荷載，因此地下室人防的梁、柱子、底板、外墻以及頂板的尺寸都需要大于普通的地下室的相應(yīng)尺寸。

3 ?高層建筑人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點

高層建筑人防地下室與一般地下室存在很大的差異。因此，在對綜合辦公樓人防地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計的過程中，其存在的難點也會相對較多。其中，最為關(guān)鍵的一點就是戰(zhàn)時武器爆炸動荷載。第一，高層建筑人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性不高。依照《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》可知，針對一般混凝土來說，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性在破壞時，失效率為0.069%。而《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》明確要求，針對人防地下室的鋼筋混凝土延性構(gòu)件，其失效概率為6.1%。這一規(guī)定也在一定程度上提高了綜合辦公樓人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的難度。第二，需要提升材料強(qiáng)度設(shè)計值。實踐證明，在爆炸動荷載作用下，材料強(qiáng)度一般可以提升20%-40%。這一情況也很大程度上提高了綜合辦公樓人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度。第三，需要對高層建筑人防地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力分析。與普通地下室設(shè)計工作不同，在對該工程綜合辦公樓人防地下室結(jié)構(gòu)開展設(shè)計工作階段，應(yīng)該對武器爆炸的動荷載作用進(jìn)行綜合考量，借助等效靜荷載法進(jìn)行合理分析，有效地對動力結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，然后利用靜力計算的方式剖析其結(jié)構(gòu)內(nèi)力。由于其涵蓋的內(nèi)容較多，涉及的方面也較復(fù)雜，因此也屬于高層建筑人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個難點。第四，人防地下室戰(zhàn)時與平時所考量的荷載效應(yīng)組合存在差異。通常，其規(guī)定在對綜合辦公樓人防地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)該依照其上部建筑平時的應(yīng)用條件，科學(xué)地進(jìn)行設(shè)計。

4 ?地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)策略

4.1 ?地下室柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化

在設(shè)計結(jié)構(gòu)期間，設(shè)計人員必須要通過當(dāng)前的實際需要開展對柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的優(yōu)化。例如在對無梁樓蓋結(jié)構(gòu)展開設(shè)計期間，必須要將柱網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并且對頂板的厚度格外注意。通常來講，不宜選取過大的頂板厚度，并且選取最小的配筋率來對頂板的配筋展開管控。為了能夠收獲預(yù)期的成效，設(shè)計人員在頂板厚度的選取方面可以盡量小一點，而對于柱帽的尺寸來講，必須要大一點。另外，需要控制柱帽鋼筋一次截斷的面積在1/3的范圍內(nèi)，并且對多次截斷問題進(jìn)行充分的考量，從而滿足我國相關(guān)的設(shè)計規(guī)范要求。以相關(guān)的設(shè)計規(guī)范要求以及實際的工程狀況作為依據(jù)，通常柱距為7.8m～8m。同時，當(dāng)?shù)叵率铱缍瘸^12m時，應(yīng)設(shè)置臨戰(zhàn)加柱的預(yù)埋件，且加柱數(shù)量應(yīng)控制在4根以內(nèi)。

4.2 ?重視人防口部的設(shè)計

在人防地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計時，因為其比較特殊，涵蓋了很多的內(nèi)容，包括地下室主要出口通道的設(shè)計、消波系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計等。而門框墻、臨戰(zhàn)封堵等都是口部設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常情況下，對于口部墻體，為了更好地滿足封閉性以及輻射性要求，需要嚴(yán)格把控其最小厚度。當(dāng)無法達(dá)到防護(hù)厚度的標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)該在地下室內(nèi)側(cè)位置，有效應(yīng)用砌磚，進(jìn)一步增加墻體的厚度。消波設(shè)計也是人防口部設(shè)計過程中一個比較重要的部分，可以很大程度上影響綜合辦公樓人防地下室戰(zhàn)時功能的發(fā)揮。一般而言，消波設(shè)計主要的作用就是保證在遭到空襲的時候，可以快速消除防爆炸物的沖擊波，以便有效減小沖擊波給進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)造成的干擾。現(xiàn)階段，較為常見的消波系統(tǒng)，具體涵蓋防爆波活門+擴(kuò)散室等。因為消波系統(tǒng)所發(fā)揮出來的作用非常大，所以在具體的設(shè)計工作中，應(yīng)該加大對這一環(huán)節(jié)的重視程度。

4.3 ?地下室底板設(shè)計

（1）在充分結(jié)合實際狀況的基礎(chǔ)上，最終決定底板厚度要以350mm為主，同時還要對以下幾個因素進(jìn)行充分考慮：一是對水浮力以及板跨是否存在較大的情況進(jìn)行充分考慮;二是底板當(dāng)作外墻的嵌固端是否可行進(jìn)行充分考慮。之所以這樣說是因為底板較厚，所以底板可以省去設(shè)置次梁這一步驟。與此同時，地下室當(dāng)中的磚墻不用采取特殊方式就可以直接砌在大底板上面。（2）在對水浮力進(jìn)行計算期間，應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面進(jìn)行充分考慮：一是在不考慮人防的前提下，需要對最高水位進(jìn)行充分考慮，水壓力需要充分結(jié)合恒載輸入，所得到的分項系數(shù)最終取值是1.35;二是將人防考慮在內(nèi)的情況下，需要對常水位進(jìn)行充分考慮，這個時候水壓力應(yīng)當(dāng)結(jié)合恒載輸入，所得到的分項系最終取值是1.30。

4.4 ?確保荷載組合具有較強(qiáng)的科學(xué)性、合理性

在人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，應(yīng)該對平時應(yīng)用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載組合等進(jìn)行綜合考量，合理進(jìn)行設(shè)計。在人防頂板設(shè)計階段，針對頂板靜荷載，除了要對樓蓋自重等進(jìn)行綜合考量，還應(yīng)該對因為砌體墻倒塌堆積而出現(xiàn)的靜荷載進(jìn)行合理考慮。并且，在對豎向構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計的過程中，如果上部建筑屬于砌體結(jié)構(gòu)，那么對于自重，應(yīng)該將標(biāo)準(zhǔn)值作為依據(jù)，選擇其一般的值。而上部建筑為其他結(jié)構(gòu)形式的時候，可以依照標(biāo)準(zhǔn)取值，以確保設(shè)計的合理性。

5 ?結(jié)束語

綜合而言，隨著我國城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷推進(jìn)，建筑工程在飛速發(fā)展的同時，地下空間的開發(fā)規(guī)模也日益擴(kuò)大，人防地下室工程規(guī)模變得越來越大。因此，實際的工程建設(shè)對于人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了較高的要求。然而，由于一些主觀因素以及客觀因素的影響，具體的人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計階段還存在很多問題。故而，應(yīng)該針對現(xiàn)有問題，科學(xué)制定設(shè)計方案，明確設(shè)計難點，以促進(jìn)設(shè)計質(zhì)量以及水平的提高。

參考文獻(xiàn)：

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