浅谈人防地下室结构设计

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　　摘要：文章主要对人防地下室的结构设计相关的问题进行了探讨，首先分析了人防结构设计的特点，然后阐述了几点设计原则，最后介绍了设计中应注意的若干要点。
　　关键词：人防地下室；结构设计；平战结合
　　中图分类号：TU28 文献标识码：B文章编号：1009-9166（2011）017(C)-0149-01
　　
　　人民防空工程是国防工程的重要组成部分，它对战时保护人民的生命财产安全起到了重要作用。在和平年代，人防地下室又可作为地下车库及地下商场等来使用，以提高建筑的利用效率，但在满足平时使用功能的同时，还应保证其满足人防地下室的各项要求，以确保战时能发挥其防护功效。下面笔者简要探讨人防地下室结构设计的相关问题。
　　一、人防结构设计的特点。人防地下室结构设计主要包括顶板、外墙、底板等构件的主体结构设计和出入口的防护、消波系统等口部防护设计，其主要设计特点有以下几点。1、核武器、常规武器暴动荷载作用在整个结构寿命期内只考虑一次作用，并且其量值大、作用时间短，属于偶然性荷载，作用后会立即进行衰减；此外，钢筋混凝土构件还允许开裂，故可降低构件安全度，可将人防荷载的分项系数取1。2、设计应能兼顾满足平、战两种不同荷载效应组合的要求。3、地面多层或高层建筑物，对于常规武器及核爆炸的早期核辐射都有一定的削弱作用，人防设计时应考虑这一点。4、在人防荷载作用下，材料强度会提高，但其塑性性能等变形性能的改变很小，因而可在设计中通过材料强度综合调整系数体现。5、可按弹塑性进行钢筋混凝土结构构件的设计，对超静定结构可考虑塑性内力重分布。6、在核暴动的瞬间荷载作用下，通常不至于破坏地基作用而导致破坏上部结构，所以结构设计可不验算地基承载力及变形；但在任何情况下都必须对甲类防空地下室的桩基按计入上部墙、柱传来的核武器爆炸动荷载对构件强度进行验算。
　　二、人防结构设计的原则。1、平战结合，取控制条件，一般按5级或6级人防设计标准进行民用建筑人防地下室的结构设计，按战时的标准来设计结构的顶板，并根据地下室的结构型式来进行墙板和底板的设计。若平时使用要求与战时防护要求不同，则需采取措施实现平战功能转换。2、可用等效静载法简化考虑人防荷载作用，并将其拆开为单个构件进行计算。3、只进行强度的验算，因在人防荷载作用下，已用允许延性比来控制结构构件变形极限，并且确定允许延性比时已考虑了对变形的限制，故人防结构设计中无须对结构构件的变形与裂缝进行单独验算。4、人防地下室墙、柱等承重结构，应同地面上部的承重结构相协调，二者强弱相差不能过大，以使地面建筑物的荷载能够顺利传递到地基上。5、做好各部件的协调，防止设计控制标准不一致而导致结构的局部破坏，使得建筑的整体防护作用降低。
　　三、人防结构设计若干要点分析。1、构件截面尺寸的确定。一般核暴动荷载比较大，就算是六级人防地下室，其核暴动荷载也远比普通使用荷载大，所以应经多次试算并不断修正后才能确定构件的截面尺寸。规范中规定了人防地下室的各构件的最小尺寸，如门框墙的最小厚度为300mm，混凝土结构的顶板最小厚度为200mm，不得因具体的结构布置、构件的内力小而缩小构件的截面尺寸。2、结构材料强度的提高。在快速加载的条件下，结构材料的强度会得到明显地提高，但基本不会改变材料的变形性能。因而规范规定，在核暴动荷载单独作用或其与静荷载同时作用时，结构材料强度计算值可乘以材料强度的综合调整系数，实际设计中可将计算所得的构件弯矩值乘以不大于0.74的系数后，再计算钢筋用量。3、临战加固设计。当受某些条件的限制而无法通过一次性设计、施工来达到人防设计要求时，可采用临战加固设计的方法，此时被加固的构件的设计应能符合加固前后两种不同的受力状态的要求，并在设计中明确说明加固的部位、方法和具体的实施要求。4、门框墙的设计。支承平板门的门框墙的计算模式主要有两种，即：其悬臂长度较小时按牛腿计算，悬臂长度较大时按悬臂梁计算。它们都应对门框墙的抗弯和抗剪进行验算，特别是要确保满足抗剪的要求。此外，由于和平时期使用时需要的出入口通道较宽，战时较窄，导致门框墙的悬臂长度过大，同时也导致水平钢筋过大，为解决这一问题，可加设梁、柱，改变门框墙的受力方式，但前提条件是不影响使用功能。5、人防地下室位置的确定。如果地下室有好几层，除非单层面积不足而需要将整个地下室均作为人防地下室，不然的话就应将地下室的最低一层设置为人防地下室，切不可将最上一层或中间层作为人防地下室，导致人防地下室悬空。如果是这样的话，为较好地形成防爆体，就须将人防地下室及其以下的地下室均按照人防地下室的要求进行设计，从而大大增加结构的造价成本。6、板跨中弯矩的折减。规范中有规定：如果板的周边支座横向伸长受到约束，可将其跨中截面的计算弯矩乘以折减系数0.7。因而在人防地下室的设计中，只要是低于室外地面的地下室，一般其板周边支座横向伸长都会受到约束，故都可将板的跨中截面弯矩设计值乘以折减系数0.7。
　　结语：人防地下室建设已成为城市建设的重要部分，在和平与发展为时代的主题的今天，我们应清醒地认识到我国仍面临着多重安全威胁，要大力加快人防工程建设、提高人防工程质量，使其与不断发展的城市建设规模和建设水平相适应。在人防工程的设计过程中，严格按照相关规范的要求，注重人防地下室与城市及建筑的整体协调性，做好重点和难点部位的把关工作，充分发挥人防工程的平战结合功能，最大限度地发挥其使用功能和防护功能。
　　作者单位：茂名市建禾建设工程有限公司
　　参考文献：
　　[1]杨志翠,娄斌斌.浅谈人防地下室土建设计与施工中常见问题[J].山西建筑.2011,37(2).
　　[2]GB50038-2005,人民防空地下室设计规范[S].

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