摘要：本文結(jié)合筆者多年實際工作經(jīng)驗，對防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)常遇到的一些問題、設(shè)計要點(diǎn)等做了相關(guān)探討和分析，可供同行參考。
關(guān)鍵詞：地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計；要求；特點(diǎn)
中圖分類號：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
0前言
隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的發(fā)展，人們對公園、廣場等公共休閑場所的要求也在日益增加，廣場是城市中人們進(jìn)行各種公共活動的有一定規(guī)模和較好圍合的戶外步行空間，它為人們提供休憩、娛樂、交流的公共場所，合理的利用廣場的地下空間能夠很好的解決人們娛樂、運(yùn)動、學(xué)習(xí)、就餐、購物、停車等一體化需求。建設(shè)廣場下方的單建式人防工程能綜合解決城市發(fā)展中的矛盾,拓展自身發(fā)展的空間,實現(xiàn)更好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。具體來講，平時則集休閑、娛樂、購物、地下停車場、過街通道等功能于一體，用于商業(yè)開發(fā)，提升經(jīng)濟(jì)價值；戰(zhàn)時可作為二等人員隱蔽部和物質(zhì)儲備庫，可抵御常規(guī)炸彈沖擊波，可防護(hù)距核武器爆炸中心一定距離的核輻射、光輻射、沖擊波與貫穿輻射，并具有一定的防化學(xué)武器污染功能；災(zāi)時作為應(yīng)急避難場所。在一般二等人員隱蔽部和物質(zhì)儲備庫中涉及到的多為6級防空地下室。總結(jié)多年防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗,文中就此類結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)常遇到的問題、設(shè)計要點(diǎn)做些探討。
一、單建式人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點(diǎn)
1.應(yīng)同時滿足平時和戰(zhàn)時兩種不同荷載效應(yīng)組合的要求。如在核武器、常規(guī)武器爆動荷載作用屬于偶然性荷載,具有量值大、作用時間短(1s左右)且不斷衰減等特點(diǎn),整個結(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,人防荷載的分項系數(shù)取1。但在平時荷載作用時應(yīng)驗算地下室各個部位的變形和裂縫。
2.在人防荷載作用下,材料強(qiáng)度會提高,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)計中通過材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)體現(xiàn)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按彈塑性設(shè)計,對超靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可考慮塑性內(nèi)力重分布。
3.在核爆動荷載這種瞬間荷載作用下,一般不會產(chǎn)生因地基失效引起結(jié)構(gòu)破壞,結(jié)構(gòu)設(shè)計可不驗算地基承載力及變形,但對甲類防空地下室的樁基,不論何種情況,樁本身都應(yīng)按計入上部墻、柱傳來的核武器爆炸動荷載效應(yīng)組合值來驗算構(gòu)件的強(qiáng)度。
二、各部位結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)
1.基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)先考慮天然地基，因為整個單建式人防工程基底壓力較小且不考慮核爆動荷載下地基失效，使用天然地基造價較低，工期較短。當(dāng)?shù)鼗列拚蟮牡鼗休d力特征值滿足基地壓力要求是可采用天然地基，“滿足”的定義是既要滿足承載力要求還有滿足地基變形要求，在持力層存在軟弱下臥層時應(yīng)滿足軟弱下臥層的承載力要求。當(dāng)天然地基不能滿足時優(yōu)先考慮樁基礎(chǔ)，如地下水位較高時，還應(yīng)同時考慮樁身抗壓與抗拔作用，鋼筋設(shè)置應(yīng)按抗拔樁設(shè)計。
2.底板設(shè)計。1）無樁基的底板宜采用筏板基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)叵滤惠^低，地基反力中沒有計入水浮力時,人防荷載不與水壓力組合；當(dāng)?shù)叵滤惠^高，地基反力中計入水浮力時,人防荷載應(yīng)與水壓力組合。具體設(shè)計時,對無樁基的底板可采用《PKPM-JCCAD》軟件內(nèi)力分析；2)對帶樁基的底板可參照頂梁板類似建模,采用《PKPM-SATWE》軟件,按倒樓蓋算法即可,荷載組合應(yīng)考慮人防荷載與水壓力及板自重組合，分清荷載傳遞方向；采用該軟件作內(nèi)力分析時,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。
3.頂板設(shè)計。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，頂板宜采用厚板形式，可選用無梁樓蓋，即可以增加工程自重抵消水浮力，又可以減少層高減少水浮力；當(dāng)?shù)叵滤惠^低時，不需要考慮工程抗浮設(shè)計時，頂板可采用薄板設(shè)計，例如密肋樓蓋等減少工程自重與層高。參與頂板荷載組合的有人防核爆等效靜荷載、頂板自重、頂板上覆土重等；平時使用活荷載戰(zhàn)時不需要疊加,具體設(shè)計時,頂板可采用《PKPM-SATWE》軟件內(nèi)力分析,該軟件有人防計算功能。頂板戰(zhàn)時工況可采用塑性算法,平時工況應(yīng)采用彈性算法,板配筋取兩種工況計算結(jié)果大值,梁板鋼筋應(yīng)按人防規(guī)范規(guī)定的最小配筋率設(shè)計。如果車道作為戰(zhàn)時主入口時,口部以外的頂蓋板也應(yīng)考慮人防荷載作用。
4墻板、柱設(shè)計。1)外墻，參與組合的荷載有人防等效靜荷載、外墻自重、上部覆土自重、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)計時可用《理正軟件-人防結(jié)構(gòu)計算》軟件計算。地下室外墻可根據(jù)支承情況按雙向板或單向板計算水平荷載作用下的彎矩。地下室外墻扶壁柱不應(yīng)作為外墻的計算支點(diǎn)，與外墻相交的內(nèi)墻由于間距不等,有的相距較遠(yuǎn),因此在工程設(shè)計中一般把樓板和基礎(chǔ)底板作為外墻板的支點(diǎn)按單向板計算,在基礎(chǔ)底板處按固端,頂板厚度小于外墻處按鉸支座，頂板厚度大于外墻處按固端支座。具體設(shè)計時,外墻還應(yīng)驗算平時荷載作用下外墻的變形和裂縫。按上述方法計算模式,豎向鋼筋為主要受力鋼筋宜在外排。外墻選筋時宜按“直徑細(xì)且間距密”的原則,有利于控制裂縫,最大間距不宜大于200mm。2)框架柱設(shè)計�？蚣苤叽缈筛鶕�(jù)柱網(wǎng)尺寸確定，但不宜小于500x500（mm），計算可按頂板《PKPM-SATWE》軟件結(jié)果直接配筋。
5.人防口部設(shè)計。應(yīng)分清楚臨空墻，普通內(nèi)墻和單元間隔墻，分別取相應(yīng)等效靜荷載，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)計時可用《理正軟件-人防結(jié)構(gòu)計算》軟件計算；門框墻的設(shè)計一般是按懸臂梁計算,有時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)計效果；口部其他構(gòu)件,如人防戰(zhàn)時電站風(fēng)井、防爆波電纜井、主要出入口樓梯，樓梯和車道防倒塌棚架均應(yīng)考慮核爆動荷載作用。
三、構(gòu)造要求
1.對于戰(zhàn)時直接暴露在核爆作用下的有防護(hù)要求的鋼筋砼構(gòu)建（如外墻、臨空墻、頂板等）結(jié)構(gòu)最小防核輻射厚度不應(yīng)小于250mm；底板厚度不宜小于外墻且不應(yīng)小于300mm。
2.人防地下室的頂板，外墻，人放墻，底板都應(yīng)按照人防規(guī)范規(guī)定的最小配筋率配置構(gòu)造鋼筋，并應(yīng)布置拉結(jié)筋，拉結(jié)筋應(yīng)按梅花狀布置，間距不應(yīng)大于500x500，直徑不應(yīng)小于φ6。
3.人防工程應(yīng)采用抗?jié)B等級不小于S6的抗?jié)B混凝土，砼強(qiáng)度不小于C30。
4.后澆帶應(yīng)該設(shè)置合理，對于地下一層或兩層的地下室可采用沉降后澆帶結(jié)合膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置，沉降后澆帶應(yīng)在頂板覆土荷載和其他附加荷載堆載完成后30天封閉，并做好工程的沉降觀測，如果工程沉降沒有完成，則應(yīng)等沉降穩(wěn)定后封閉后澆帶。
四、結(jié)束語
綜上所述，單建式人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜的過程,涉及內(nèi)容繁多,既要考慮平時使用要求又要考慮戰(zhàn)時使用要求,工程的埋置深度，地下室頂板結(jié)構(gòu)形式和地基設(shè)計是否合理，都直接影響建造成本和平時使用。設(shè)計不僅要滿足功能要求，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，又要滿足戰(zhàn)時的人員掩蔽和疏散，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)計的技術(shù)問題,總結(jié)設(shè)計經(jīng)驗,提高設(shè)計水平。
