淺談人防地下室結構設計的原理與特點

董杰

摘要：近幾年，我國經濟快速增長，城鎮建設的規模和建設水平不斷提高，發展和利用城市地下空間，日益引起人們的關注，與此同時，對城市的綜合防災能力提出了更高的要求。把人防工程與城市建設有機結合起來，特別是人防地下室工程建設得到了前所未有的發展。分析了地下室的結構設計要點，提出人防地下室結構設計中存在的主要問題和解決方法;期望得到各方的關注。

關鍵詞：人防工程;地下室;結構設計;措施

前言：

目前高樓大廈中一般都設有地下結構（一般用作地下停車場）的現象，平時可用于正常地下建筑的功能使用，戰爭時期可改成人防地下室，以實現城市地下空間的有效利用。與此同時，也達成地下結構利用功能的最優化。但是有一點需要特別注意：因為地下空間比較大，所以其構造形式較為復雜，緊密聯系于大量的構件，所以，在結構設計上要做好相應的工作。本論文將試著將某人的地下室防盜案作為一個切入點，開展結構設計方面的相關分析工作。

一、人防結構設計的特點及設計原則

1.1人防的防御就是人民防空，人防工作是以國防為本，調動、組織群眾進行保護，防災減災空中災害。不讓人員撤離除了測量以外，還是戰時防空的一項重要舉措。

1.2 防空洞地下室結構設計主要包括兩個方面：

第一，主體結構的設計，包含屋頂、外墻、其他部件如底板的結構設計，

第二，出入口保護設計，入口保護設計包括保護封閉門的門框墻、微空墻等人防墻設計戰爭時期的重要入口加強設計，戰爭時期重要出入口的防塌設計，戰爭時期的風井，風井的防塌及其它若干問題。

1.3僅驗算強度，

因為受到核爆炸動荷載，構造件的變形受容許塑性比率[β]控制。可塑性比率[β]，系指構件所容許的最大變形與彈性極限變化之比，[β]≤1時，采用彈性作業階段;當[β]﹥1時，組件處于彈塑性工作狀態。因此，在防空洞的結構設計中，不再單獨對結構構件的變形和裂縫進行再驗算;

二、人防地下室結構設計的問題分析

（一）人 防區域劃分不清楚

填入人防荷載圖紙，第一，明確人防區域的劃分，例如保護等級多高，有多人防護，各保護裝置的特定位置等。人防區域，通常指出入口防護密閉門外的區域。無人看守區的樓梯和小樓梯可不按照人防樓梯設計，以及人防樓梯的周圍，根據建筑物的結構特點，對上部結構進行設計。

（二）底板荷載取值不正確

基礎工程項目標準中的底板當量靜載荷取值，適用于《人體防護規范》，不僅與地質情勢（飽和土或非飽和土）有關，也與受力類型的樁基計算有關。在表格中，“端樁”為無摩擦的純端承樁，其他樁基均按“不端樁”進行核對;水的反作用力大于建筑物的重量，用 JCCAD樁、筏板計算底板時，水反力不符合實際水頭的輸入量.制造的底板所受的水土反力都小于實際情況;在未將 PKPM按倒樓蓋計算的情況下，平時與戰時，底板水反力的輸入值不相同。因為 PM中輸入的水反力是等載標準值，當與人防載荷相結合時，軟體會自動計算1.2的常負荷分項，當被輸入時.要考慮這一系數的積極效應，不然就會產生浪費。

（三）受力分析和結構計算

對人防地下室的結構設計，要注意它的受力狀況，在這個基礎上，執行聯合載荷，從而實現合理的設計。本文結合工程實例，對人防地下室結構墻體進行了分析。人防地下室的墻主要分為四個方面，它們分別是外墻、密閉式、臨空式、單元式等。對于密封的隔板，沒有必要進行應力分析及相應的計算。人防墻主要在水平方向承受荷載，當建立它的計算模型時，先架設單向板，使地腳墻下端保持固定，對于上層，要根據頂板剛度的不同，判定為簡支或固端。就設計而言，頂厚通常大于墻厚，可以將墻板作為固端來計算，相反，若頂厚不大于墻厚，那么，應該被簡化支付。對于框架墻而言，它就像一個開孔的臨空墻，所以，當模型計算的時候，在孔的周圍形成一個懸臂，單獨進行計算。如果懸臂梁的長度超過開孔邊長一半，要設計橫梁位于兩側的柱子。應當指出，人防水層的墻基本上按單件計算，就建筑而言，設計者應該小心地協調墻與周圍構件之間的彎曲狀態，并且加大對結點結構的設計。

三、人防地下室結構設計關鍵要點

（一）結構布置

這個項目的綜合性很強，而且，為適應辦公需求，地下建筑共設有兩個出入口，可以使用車道通行，一個位于人防建筑范圍之外;每一保護單元都有一個主要和次要出入口，人防的地下室主要分布在裙房和戶外地面下面。辦公大樓主要設備間需設在地下室北側，使人的防護間與高層垂直受力構件分開設計;戶外通道和豎井的直通大部分不設在防塌區域，降低局部防塌構件的設計。

（二）彈塑性設計和結構計算

第一，彈塑性設計，應充分考慮爆炸動力載荷作用下結構構件的變形極限，以延性比例來控制，標準中已考慮了各種結構的容許塑性比值及形變限值和保護密封要求，因此，防空地下室結構不需要在爆炸動載荷作用下的變形驗算;加載取值僅考慮一次核爆炸攻擊;與此同時，要注意各個部分的抗力配合，防止部分先期破壞。另外，在項目設計過程中，出現下列問題：由于辦公大樓的柱網布設局部性，因此，在結構計算中很少有大跨度混凝土梁延性難以通過，但是，提高混凝土整體強度等級非常不經濟，最后，我們使用了以下方法：在受拉筋上加筋率籽插籽 max，增加配筋截面受壓鋼筋，能有效地降低壓力區域，保證延性比符合規格要求;當值 max、增加受彎件的截面尺寸，使受拉鋼筋配筋率與殼層的 max加壓加筋的配比。第二，人防地下室結構設計的主要內容包括：預留主結構的設計，頂板、底板、外壁等構件的設計;孔口保護設計消聲系統、走道下的臨空墻壁設計;開孔部件，例如風井、防塌棚架、相鄰的單元隔墻等。用于人防載荷的取值，載荷的組合，其中明確規定了計算模式和內力分析有關的規范和圖表，為此，建議有兩點注意：淤泥用于民用建筑人防地下室、通常僅包括5、6個級別的人防設計，建筑頂部基本是受戰爭年代控制的，并因地下室結構形式、埋設深度、側墻、底板抗浮力設計水位等因素取平時和戰時不利條件。

（三）鋼筋的設計

該項目在地下一段鋼筋構造中按三級抗震標準設置。標準數值確定需在所需的取值基礎上上浮5%。與此同時，人防地下室工程中的臨空墻和頂、外墻與頂面板交接處受彎力作用較大，因此，要考慮整體結構的穩定性因素，把地下室邊墻外立桿的鋼筋水平伸入人防屋頂。與此同時，保證橫向鋼筋能滿足結構錨桿長度的要求。

（四）出入口樓梯的設計

從整體考慮地下結構的穩定性，以及地下結構的安全考慮，此項目對地下室墻板及出入口樓梯進行拉通處理。同樣，在其他類似工程中，也可以分兩部分加以處理，但是前提條件要滿足“斷筋面積1/2，比同截面受拉鋼筋還要高。

結束語：

建筑地下工程是一項綜合性較強的工程，所涉及的問題很多也很復雜，不管是正常的工作條件還是戰時的工作條件，而且現在的計算機計算軟件的功能都不夠完善，人防建筑設計中的技術問題需要進一步研究，分析設計經驗，改進設計。

參考文獻：

[1]戴曉杰. 淺談人防地下室結構設計中存在的問題分析及應對策略[J]. 中國住宅設施，2019，No.197（10）：44-45.

[2]楊志翠. 人防地下室結構設計方法與工程應用[J]. 四川水泥，2019，000（005）：102-102.