浅谈人防工程结构设计
来源:用户上传
作者:
摘要：在鼓励利用开发地下空间的同时，地下空间建设量及开挖深度也不断增加。地下室面积变大，层数增加，人防设计涉及的地下室由原先的普通一层增至地下两层、三层以至更多，而多层地下室的人防设计较单层地下室来说也要复杂得多。
关键词：人防工程结构设计
引言
人防工程既要能承受一定距离的常规武器和核武器的爆炸冲击波作用，又要能防早期核辐射和放射性沾染，因此人防工程具有不同于一般地下工程的设计和施工要求。
1 人防结构设计的特点
1.1人防地下室水平荷载作用及变形特征
1.1.2风荷载计算均扣除地下室的高度。地下室是否约束、约束的程度与风荷载计算无关。
1.1.3设计设定地下室部分的基本风压为零；在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地下室部分的高度，地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点。结构在地震作用下的反应受地下室外的回填土约束程度的影响。
1.1.4产生的地震力，主要被室外的回填土吸收。
1.2防地下室竖向荷载作用及变形特征
对于一般结构而言，地下室外的回填土约束对竖向荷载作用几乎没有影响。当地下室出现悬挑结构，则地下室外的回填土约束对竖向荷载作用有一定影响。所以，地下室不应有悬挑结构。首选地下室与上部结构整体分析。因为竖向变形的协调是非常重要的。当地下室体量、面积很大时，与上部结构所占面积差异太大，如超大地下室、底盘等，此时可以根据上部结构的底面积取外伸2～3跨作为地下室，并与上部结构共同分析。
2 设计的原则
人防工程依据其对冲击波的防御能力可分为四个抗力等级：6级、5级、B4级和4级。其中4级防御能力最强，等级最高。B4级仅次于4级。按照人防工程“长期坚持、平战结合、全面规划、重点建设”的建设方针，必须使结构设计做到安全可靠。设计荷载应全面考虑动荷载以及土体作用力、水压力、结构自重静荷载及地震荷载的作用，人防工程抗力等级是按照抗核爆炸冲击波超压的大小来划分的。人防工程除战时受到核爆炸和常规武器爆炸荷载作用外，在平时使用时，还会受到地震作用。随着人防工程建设规模的日益扩大，人防工程结构安全性评价已成为亟待解决的重要问题。
3 设计中常出现的问题
3.1<<人民防空地下室设计规范>>第3.1.6条明确规定‘‘与地下室无关的管道不宜穿过人防围护结构，上部建筑的生活污水管、雨水管、燃气管不得进入防空地下室。穿过防空地下室顶板、临空墙和门框墙的管道，其公称直径不宜大于150MM。凡进入防空地下室的管道及其穿过的人防围护结构均应采取防护密闭措施。’’这就是说直径大于150MM的上部管道不得穿越人防地下室顶板，要穿越则必须采用平战功能转换措施对其进行防护密闭处理。可工程中仍存在直径大于150MM的管道穿越顶板而不采取任何防护密闭措施的情况。究其原因是由于地上设计单位与地下人防设计单位协调不够及施工监理单位工作不认真负责造成的。
3.2进排风竖井孔口防护设计上存在以下问题:一是直接把平时进排风口开在进排风竖井的侧墙（即临空墙）上，安装轴流风机，施工中没有预埋角钢框，战前缺乏封堵措施。二是进排风竖井的第一道防护密闭门或防爆波活门紧贴竖井侧墙，这对抵御冲击波的作用非常不利，按规定第一道防护密闭门或防爆波活门应嵌入井壁内100MM以上或者在其上面及左右两侧加设长度为450mm，厚度为300MM混凝土挡墙，这一点常常被忽略。三是有的进排风胶管活门后设计为钢板制扩散箱，但由于扩散箱与胶管活门之间怎样连接，设计单位没有交代，扩散箱平时不安装，也未预留预埋件，给战时安装扩散箱造成很大困难，同时也难以保证密闭性。
3.3人防工程外墙配筋，对与人防工程外墙，主要是考虑常规武器和核武器爆炸荷载、土压力、水压力等方面的作用，一般按支承在内部横墙（柱子）与楼板上的单向板（或双向板）计算，当内部无横隔墙时，按下端嵌固在基础底板、上端简支或嵌固在顶板的单向板计算，有内横隔墙时，地下室外墙可按支承在内横墙、楼板(顶板)和基础上的双向板计算。地下室外墙按受弯构件计算，这与外墙所受平面外水平荷载的作用特点是一致的。这样计算得到的配筋是受力主筋，即竖向筋。对于单向板或双向板而言，受力主筋应布置与墙板外侧，而非受力的水平分布筋布置于内侧。这与一般剪力墙分布筋的排列方式不同。但很多设计中外墙钢筋按一般剪力墙的排列方式布置，这将造成墙体的有效厚度减小。
3.4防护墙体的厚度。<<人民防空地下室设计规范>>4.11.3条对防护墙体的厚度作出了明确规定，但是人防地下室与非人防地下室之间的防护隔墙（即临空墙）由于消火栓、配电箱等暗装，导致临空墙局部不满足防护与密闭要求的厚度。这就要求结构专业设计人员与设备专业紧密配合，在人防地下室相关的墙体上不宜设置暗装的设备箱盒。若不可避免时，应与相关专业协调处理，以满足防护隔墙的强度和密闭要求。
3.5防倒塌措施。“结建”式人防工程常常忽略人防工程的出入口防倒塌问题，多数出入口设置在建筑物倒塌范围之内，有的没有采取防倒塌和防堵塞措施，也没有平战转换设计，战时将对人防工程出入口构成安全威胁。因此，必须在设计时充分考虑出入口的合理布局。对于防常规武器和核武器为5、6级的防空地下室的出入口，战时需设防倒塌棚架，而平时不便设置永久型防倒塌棚架，可按照国标图集《防空地下室室外出入口部钢结构装配式防倒塌棚架》【05SFJ0505SFG04】选用临战快速组装的钢结构装配式防倒塌棚架，在主体施工时预留埋件即可。
3.6顶板厚度。部分工程顶板厚度为200mm厚且不再覆土，其理由是满足《人民防空地下室设计规范》4.11.3条防空地下室结构构件最小厚度要求，殊不知其防早期核辐射的最小厚度难以满足，建筑3.3.2条对顶板厚度有明确规定，一般防常规武器和核武器为6级的人防工事，防早期核辐射最小结构厚度不得低于250mm,5级人防工事防早期核辐射最小厚度不小于360mm,顶板的防护厚度可记入顶板结构层上面的混凝土地面厚度。
3.7门框墙上挡墙加强梁的设置位置。当防护密闭门上挡墙较长时，由于上挡墙上水平冲击波荷载传至下端的力较大，往往需在挡墙下端设置加强梁。需注意的是加强梁距上挡墙下边缘应预留250-300mm长度，以便内侧的密闭门或防护密闭门有足够的水平开启空间。而且加强梁纵筋应锚入门框两侧的竖向加强暗柱（或柱）内，以形成明确的洞口加强传力体系。
4 结语
多层地下室中的人防设计较复杂，本文只对其中设计人员容易困惑及疏忽的几个问题作了探讨。应坚持在确保战备效益的前提下，提高人防工程经济效益与社会效益的原则，在多层地下室的设计中多动脑筋，满足平战需要。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-584880.htm
