摘要：本文作者總結(jié)自己設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，闡述了人防地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、原則、內(nèi)容、方法與常見問題，并對此類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)常遇到的問題、設(shè)計(jì)要點(diǎn)作了相關(guān)探討。

　　關(guān)鍵詞：人防地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；荷載；平戰(zhàn)結(jié)合；孔口防護(hù)

　　1 人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

　　1）核武器、常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載作用屬于偶然性荷載，具有量值大、作用時(shí)間短(1s左右)且不斷衰減等特點(diǎn)，整個(gè)結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)只考慮一次作用，鋼筋混凝土構(gòu)件又允許開裂，因此構(gòu)件安全度可降低，人防荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.0。

　　2）地面多層或高層建筑物，對于普通爆破航彈、核爆炸沖擊波早期核輻射等破壞因素都有一定的削弱作用，防空地下室設(shè)計(jì)時(shí)可考慮這一因素。

　　3）應(yīng)同時(shí)滿足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)兩種不同荷載效應(yīng)組合的要求。

　　4）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按彈塑性設(shè)計(jì)，對超靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可按由非彈性變形產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布計(jì)算內(nèi)力。

　　5）在人防荷載作用下，材料強(qiáng)度會(huì)提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結(jié)構(gòu)有利，在設(shè)計(jì)中通過材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)體現(xiàn)。

　　6）在核爆炸動(dòng)荷載這種瞬間荷載作用下，一般不會(huì)產(chǎn)生因地基失效引起結(jié)構(gòu)破壞，試驗(yàn)中不論是整體基礎(chǔ)還是單獨(dú)基礎(chǔ)，均未發(fā)現(xiàn)地基有剪切或滑動(dòng)破壞的情況，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可不驗(yàn)算地基的承載力及變形，但對甲類防空地下室的樁基，不論何種情況，樁本身都應(yīng)按計(jì)入上部墻、柱傳來的核武器爆炸動(dòng)荷載的荷載組合來驗(yàn)算承載力。

　　2 人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

　　1）對常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載和核武器爆炸動(dòng)荷載，設(shè)計(jì)時(shí)均按一次作用。

　　2）平戰(zhàn)結(jié)合，取控制條件，在5級(jí)或6級(jí)人防設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時(shí)控制，而側(cè)墻和底板則因地下室結(jié)構(gòu)形式的不同而由實(shí)際情況確定。

　　3）只進(jìn)行承載力的驗(yàn)算，由于在核爆炸動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比來控制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不必再單獨(dú)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫進(jìn)行驗(yàn)算。

　　4）注意各部位的抗力（強(qiáng)度）協(xié)調(diào)，以免因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個(gè)防護(hù)建筑的作用。

　　5）地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)兩者強(qiáng)弱相差較大的情況。

　　6）人防地下室墻、柱等承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量與地面建筑物的承重結(jié)構(gòu)相互對應(yīng)，以使地面建筑物的荷載通過防空地下室的承重結(jié)構(gòu)直接傳遞到地基上。

　　7）重視構(gòu)造要求，人防設(shè)計(jì)的許多構(gòu)造要求與一般的建筑設(shè)計(jì)不同，要求更為嚴(yán)格，應(yīng)充分保證結(jié)構(gòu)的延性，"強(qiáng)柱弱梁（板）"、" 強(qiáng)剪弱彎" 。

　　3 人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及常見問題

　　3.1 人防荷載取值 人防荷載取值根據(jù)人防地下室抗力級(jí)別（是當(dāng)?shù)厝朔啦块T根據(jù)國家制訂的《人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求》確定的）采用公式計(jì)算或規(guī)范查表，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常用"理正人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件"計(jì)算頂板、側(cè)墻及無樁基底板人防荷載，確定各構(gòu)件人防荷載時(shí)要注意比較核武器和常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載作用，取較大值控制。當(dāng)所有構(gòu)件的等效靜荷載值確定后，即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。

　　3.2 荷載組合和內(nèi)力分析

　　1）頂板參與組合的荷載有人防等效靜荷載、自重、覆土重等，平時(shí)使用活荷載戰(zhàn)時(shí)不需要疊加，具體設(shè)計(jì)時(shí)，頂梁板可采用"PKPM-SATWE電算軟件"進(jìn)行內(nèi)力分析，該軟件有人防計(jì)算功能，頂板也可用"理正軟件"計(jì)算。頂板戰(zhàn)時(shí)工況可采用塑性算法，平時(shí)工況應(yīng)采用彈性算法，板配筋取兩種工況計(jì)算結(jié)果較大值，板面筋除按0.25%配筋率貫通外，支座筋不足者可另加非貫通筋，這樣較經(jīng)濟(jì)，但要注意板底筋、板面貫通筋及非貫通筋間距應(yīng)協(xié)調(diào)，以便拉筋布置；另外注意坡道作為戰(zhàn)時(shí)主入口時(shí)，口部以外的頂蓋板也應(yīng)考慮人防荷載作用。

　　2）外墻參與組合的荷載有人防等效靜荷載（包括水平荷載及頂板傳來的荷載）、外墻自重、上部建筑自重、地面活荷載、土壓力、水壓力等，外墻配筋主要由垂直于墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩確定，設(shè)計(jì)時(shí)為簡化計(jì)算通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計(jì)算墻的配筋。地下室外墻可根據(jù)支承情況按雙向板或單向板計(jì)算水平荷載作用下的彎矩。由于地下室內(nèi)墻間距不等，有的相距較遠(yuǎn)，因此在工程設(shè)計(jì)中一般把樓板和基礎(chǔ)底板作為外墻板的支點(diǎn)（單跨或多跨）計(jì)算， 在基礎(chǔ)底板處按固端，頂板處按鉸支座。具體設(shè)計(jì)時(shí)，外墻可采用"MorGain結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)軟件"按連續(xù)梁模型計(jì)算內(nèi)力，也可用"理正軟件"計(jì)算。按上述計(jì)算模式，外側(cè)豎向筋宜設(shè)置在外排，與頂板類似，外墻外側(cè)豎向筋也可采用貫通筋與非貫通筋交錯(cuò)布置方式。外墻選筋時(shí)宜按"直徑細(xì)且間距密"的原則，最大間距不宜大于200mm，有利于控制裂縫。

　　3）底板對帶樁基的底板，人防荷載與水壓力及板自重組合；對無樁基的底板：a. 地基反力中沒有計(jì)入水浮力時(shí)，人防荷載不與水壓力組合；b.地基反力中計(jì)入水浮力時(shí)，人防荷載應(yīng)與水壓力組合。具體設(shè)計(jì)時(shí)，對無樁基的底板可采用"PKPM-JCCAD 電算軟件"進(jìn)行內(nèi)力分析；對帶樁基的底板可參照頂梁板類似建模，采用相同軟件按倒樓蓋算法即可，采用該軟件作內(nèi)力分析時(shí)，注意活載應(yīng)輸非0數(shù)，人防荷載才能傳遞，底板鋼筋按倒樓蓋配置。

　　4）內(nèi)承重墻、柱荷載組合相對簡單，要注意的是在進(jìn)行荷載組合時(shí)，常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載作用時(shí)上部建筑物自重全部考慮，核爆炸動(dòng)荷載作用應(yīng)根據(jù)抗力等級(jí)、上部結(jié)構(gòu)形式，在進(jìn)行荷載組合時(shí)上部建筑物自重可區(qū)分為全部考慮、考慮一半和不考慮三種情況，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析確定。具體設(shè)計(jì)時(shí)，對主樓塔數(shù)較多、地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端且大底盤地下室通常又不設(shè)縫時(shí)，為提高計(jì)算效率，各塔可獨(dú)自帶地下室分析計(jì)算，各塔的地下室結(jié)構(gòu)層宜比主樓多出1~2跨參與內(nèi)力分析計(jì)算，主樓的承重墻、柱計(jì)算結(jié)果即可采用。設(shè)計(jì)頂梁時(shí)可不帶主樓，另行建模計(jì)算，其與帶主體建模計(jì)算結(jié)果比較，多個(gè)實(shí)際工程均表明，頂梁配筋誤差很小，其中支座筋誤差約3%，梁底筋基本無誤差，故可采用，這種方法對體量較大的多塔樓結(jié)構(gòu)可有效縮短設(shè)計(jì)周期。

　　3.3 孔口防護(hù)和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) 孔口防護(hù)包含三部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由建筑、通風(fēng)專業(yè)完成；2）出入口通道內(nèi)臨空墻、相鄰單元之間的隔墻、門框墻等的設(shè)計(jì)，其中臨空墻、相鄰單元之間的隔墻，設(shè)計(jì)人員可參照外墻的計(jì)算模式設(shè)計(jì)，而門框墻的設(shè)計(jì)一般是按懸臂梁計(jì)算，有時(shí)門框墻的懸臂長度過長，而使水平筋過大，這種情況下，加暗柱或暗梁、壁柱或壁梁，可得到較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)效果；3）孔口其他構(gòu)件，如風(fēng)井、通信、電力防爆波電纜井、防倒塌棚架、開敞式通道的設(shè)計(jì)，其中開敞式通道不考慮核爆炸動(dòng)荷載，只考慮靜土、水側(cè)壓力，而風(fēng)井、通信、電力防爆波電纜井、防倒塌棚架的設(shè)計(jì)一般直接選用通用圖，注意鋼結(jié)構(gòu)防倒塌棚架土建需配相應(yīng)基礎(chǔ)圖。

　　平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的基本原則是：1）工程平戰(zhàn)用途相近；2）轉(zhuǎn)換工作要小；3）一次設(shè)計(jì)，分兩步施工；4）考慮兼容性和通用性；5）轉(zhuǎn)換措施要求快速、經(jīng)濟(jì)、簡便、可靠。各部位封堵構(gòu)件上的荷載種類較多，設(shè)計(jì)中一般直接選用通用的封堵構(gòu)件，不再單獨(dú)設(shè)計(jì)。

　　3.4 構(gòu)造要求 《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50038-2005）第4.11節(jié)中已作了很詳細(xì)的構(gòu)造規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員只需認(rèn)真研究體會(huì)規(guī)范條文的條件和適用范圍，結(jié)合工程實(shí)際情況就可順利地完成人防地下室各主要構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計(jì)了。 總之，人防構(gòu)件結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)首先滿足防早期核輻射要求，然后滿足受力要求。

　　4 結(jié)語

　　由此可見，人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工程，涉及內(nèi)容繁多，既要考慮平時(shí)工況又要考慮戰(zhàn)時(shí)工況，且目前電算軟件功能都不是很完善，需要更深入地研究人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)問題，總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)水平。

　　參考文獻(xiàn)

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