摘要：人防地下室意義重大，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循整體協(xié)調(diào)、強(qiáng)度驗(yàn)算等原則，滿足“平戰(zhàn)結(jié)合”的要求。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理直接影響著工程質(zhì)量，應(yīng)從其整體結(jié)構(gòu)布置、頂板、墻體、底板、出入口、防護(hù)設(shè)備等多方面進(jìn)行考慮，對(duì)其荷載進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，以提高結(jié)構(gòu)的承重能力，進(jìn)而確保整個(gè)人防地下室的建筑質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；平戰(zhàn)結(jié)合；等效靜荷載；出入口設(shè)計(jì)
0 引言
作為人民防空建設(shè)的重要組成部分，人防地下室的作用極為重要，通常是借助地面建筑而修建的具有防護(hù)功能的地下建筑，在戰(zhàn)時(shí)能夠用于人員物資掩蔽，降低空襲災(zāi)害，和平時(shí)期能夠當(dāng)做地下室使用，鑒于其重要性，對(duì)其要求較高，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)進(jìn)行合理布置，確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗塌毀能力符合標(biāo)準(zhǔn)。
1工程概況
某高層建筑由主樓、裙房、地下室組成，采用樁基承臺(tái)的基礎(chǔ)形式，埋深為5.6m，主樓28層，采用剪力墻結(jié)構(gòu)；另有裙房2層，采用框架結(jié)構(gòu)；地下室1層，總面積6500m2，人防面積為3000m2，戰(zhàn)時(shí)作為二等人員掩蔽部，平時(shí)則作為車庫(kù)用，防護(hù)類別為甲類，抗力等級(jí)為核6級(jí)和常6級(jí)，防化級(jí)別為丙級(jí)，共有兩個(gè)防護(hù)單元。主要對(duì)其人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了分析。
2 地下室人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則
2.1 平戰(zhàn)結(jié)合
人防地下室的主要功能是作為戰(zhàn)時(shí)的人員掩蔽區(qū)，起防護(hù)作用，同時(shí)兼有普通地下空間的作用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將人民防空建設(shè)和城市建設(shè)相結(jié)合，在滿足人防建設(shè)要求的同時(shí)，也應(yīng)具備其他使用功能，能夠帶來(lái)一定的效益。因二者的荷載效應(yīng)組合有差異，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)取其中的控制條件。該建筑中，頂板均由戰(zhàn)時(shí)控制，底板及側(cè)墻則結(jié)合建筑實(shí)際狀況而定。
2.2 強(qiáng)度驗(yàn)算
為充分發(fā)揮人防地下室的作用，必須提高建設(shè)質(zhì)量，確保地下室有足夠的強(qiáng)度可以承受荷載。受核爆動(dòng)荷載的影響，地下室人防結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)件變形極限都已得到控制，無(wú)需再對(duì)其裂縫、變形等進(jìn)行計(jì)算，只需計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度即可。
2.3 整體協(xié)調(diào)
結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性極其重要，直接影響著整體質(zhì)量，因此，各個(gè)部件必須保持高度的協(xié)調(diào)，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保持同樣的控制標(biāo)準(zhǔn)，以免局部遭到破壞，影響整體穩(wěn)定。另外，承重結(jié)構(gòu)和地面建筑也應(yīng)相協(xié)調(diào)，強(qiáng)弱差值應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)。
3 地下室人防結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)
人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可分為兩部分：①主體結(jié)構(gòu)，如頂板、底板、側(cè)墻等構(gòu)件；②孔口防護(hù)，如出入通道、防護(hù)密閉門及其他防護(hù)設(shè)備。
3.1 結(jié)構(gòu)布置
在設(shè)計(jì)人防結(jié)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)考慮整體的布置，關(guān)鍵在于和地面建筑保持一致，尤其是承重構(gòu)件，應(yīng)保證荷載從地面到地基之間的順利傳遞。該高層建筑中，地下人防空間多位于室外地面下，且在室外有安全出口，在人防結(jié)構(gòu)的范圍之外，設(shè)置一個(gè)出入口作為車庫(kù)的出入口；防護(hù)單元各設(shè)置兩處出入口，一為主要口，一為次要口。為實(shí)現(xiàn)與地面建筑的結(jié)合，充分發(fā)揮地下結(jié)構(gòu)的作用，人防墻體盡量按照建筑上部結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件進(jìn)行布置，根據(jù)室外建筑的布局和功能設(shè)計(jì)防倒塌結(jié)構(gòu)。
3.2 彈塑性設(shè)計(jì)
從上面分析中可知，在爆炸動(dòng)荷載的作用下，地下室人防結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件的變形或裂縫無(wú)需單獨(dú)考慮，關(guān)于荷載的取值，按照一次核襲擊進(jìn)行考慮即可。該工程設(shè)計(jì)時(shí)，因柱網(wǎng)布置不合理，致使局部過(guò)大，給梁延性比計(jì)算造成了很大麻煩，通過(guò)提升混凝土的強(qiáng)度等級(jí)可解決此問(wèn)題，但成本較高，所以該工程做了如下考慮：如果受拉鋼筋配筋率ρ ≤ ρmax，可通過(guò)增配截面受壓鋼筋的方法使得受壓區(qū)高度有所降低，確保允許延性比能夠滿足相關(guān)要求。如果ρ > ρmax，可通過(guò)增加受彎構(gòu)件截面尺寸的方法將配筋率控制在最大值之內(nèi)，再按照前一種方法進(jìn)行操作。
3.3 底板不利荷載的設(shè)計(jì)
除了承重，人防地下室還有應(yīng)具備極強(qiáng)的抗震能力，并能夠抵抗爆炸時(shí)形成的沖擊波。底板的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，不但受人防沖擊波荷載作用，同時(shí)也受地下水的壓力作用，一般而言，沖擊力的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)形式而定。若基礎(chǔ)采用摩擦型樁基，人防沖擊力的不利組合應(yīng)加以重視；若采用樁基，且端承樁無(wú)沉降時(shí)，沖擊力的組合可以不予考慮；若地下室采用的是箱型基礎(chǔ)，水上浮力已提前被考慮，則可以不對(duì)人防沖擊力進(jìn)行組合。
3.4 等效靜荷載的取值
將核爆動(dòng)荷載簡(jiǎn)化分析，獲得的荷載值便是等效靜荷載，通常是最大動(dòng)荷載和系數(shù)的乘積，影響因素很多，如動(dòng)荷載波形、允許延性比、地面超壓值等。若條件符合，則需從相關(guān)規(guī)范中直接獲��；否則，需要結(jié)合特定的公式求得。該工程的等效靜荷載值有標(biāo)準(zhǔn)值，如頂板和底板分別為55kN/m2、25kN/m2。
3.5 頂板的計(jì)算及口部設(shè)計(jì)
該高層建筑的人防地下室屬于6級(jí)，在設(shè)計(jì)頂板時(shí)，需考慮上部建筑對(duì)地面空氣沖擊波超壓作用的影響，頂板厚度為260mm，無(wú)覆土，達(dá)到了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
靜荷載的自重為0.25 × 25 × 1.2 = 7.5 kN/m2，加上頂板的重量，總共為62.5kN/m2 .然后按照相關(guān)公式，對(duì)中間大板塊進(jìn)行計(jì)算，并逐步向周邊的板塊推進(jìn)，將所獲得的支座內(nèi)力作為已知內(nèi)力，按照此方法依次對(duì)其他板塊進(jìn)行計(jì)算。
口部設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括門框墻、防倒塌樓梯等設(shè)計(jì)，如在設(shè)計(jì)出入口的樓梯荷載時(shí)，應(yīng)按照雙向受力的作用對(duì)樓梯板及平臺(tái)板進(jìn)行考慮，正面等效靜荷載取值60kN/m2。結(jié)合棚架防倒塌設(shè)計(jì)出口或入口的頂蓋，房屋倒塌的垂直等效荷載為50kN/m2，水平荷載為15kN/m2。
4 人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)
該建筑的人防地下室結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)，具備良好的密閉性，口部和防護(hù)單元內(nèi)均不能設(shè)置沉降縫，這就要求加強(qiáng)對(duì)控制結(jié)構(gòu)的差異沉降的重視，為解決此問(wèn)題，選擇了如此做法：①因混凝土在硬化時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，因此，在混凝土中適當(dāng)?shù)奶砑觾?yōu)質(zhì)膨脹劑，借助其補(bǔ)償收縮功能，可有效緩解此狀況；②在建筑、地下室以及裙房的連接處設(shè)置沉降后澆帶，不得和密閉通道產(chǎn)生沖突，直至高層建筑的沉降穩(wěn)定之后，再進(jìn)行澆筑工作，將地下結(jié)構(gòu)連為一體；③如果底板的厚度過(guò)大，在澆筑混凝土?xí)r應(yīng)采用分層澆筑的方法，逐步完成，在混凝土初凝之前必須完成上層澆筑；④受諸多因素影響，混凝土結(jié)構(gòu)常會(huì)出現(xiàn)裂縫，為降低裂縫的發(fā)生率，應(yīng)盡量減小墻體水平分布鋼筋的間距，并提高其最小配筋率。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程加快，人口過(guò)于飽和，土地資源日益減少，對(duì)地下空間的利用顯得尤為重要，同時(shí)也加大了人防建設(shè)力度，意義重大，應(yīng)加強(qiáng)重視，做好相關(guān)的設(shè)計(jì)工作。
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