人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與工程應(yīng)用

楊志翠

（山西省人防建筑設(shè)計研究院， 山西 太原 030013）

人防地下室與普通地下室相比，人防地下室的設(shè)計需考慮人防荷載，比較戰(zhàn)時工況與平時工況，取兩者大值作為控制值；人防地下室需兼顧平時及戰(zhàn)時設(shè)計，做到平時有經(jīng)濟效益，戰(zhàn)時有戰(zhàn)備功能。人防地下室施工比普通地下室的施工更加嚴格、科學(xué)、規(guī)范和標(biāo)準；總之，人防地下室具有防震、防災(zāi)和防空戰(zhàn)備的應(yīng)急救援功能，讓人們在發(fā)生各種意外的情況下，能夠有一個隱蔽的、安全的、物資充足的環(huán)境。

1 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

人防地下室是整個建筑結(jié)構(gòu)體系的一部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計既要滿足平時使用的結(jié)構(gòu)要求，又要滿足戰(zhàn)時作為規(guī)定設(shè)防類別和級別的防護結(jié)構(gòu)要求，即防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)同時滿足平時和展示不同荷載效應(yīng)組合的要求，并取其中控制條件作為人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。[1]主體結(jié)構(gòu)設(shè)計和孔口防護設(shè)計是人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容。人防地下室在爆炸動荷載的作用下將整個結(jié)構(gòu)進行拆分，讓一個整體呈單個的結(jié)構(gòu)組件，然后進行計算，人防荷載的作用在整個設(shè)計的結(jié)構(gòu)中只考慮一次，因為爆炸動荷載具有偶然性，荷載量大和作用時間短的特點[2]。全埋式人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計不需要考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移，可以根據(jù)均勻作用的結(jié)構(gòu)進行計算。人防地下室不需要對結(jié)構(gòu)的構(gòu)件變形和裂縫進行單獨的驗算，因為構(gòu)件的變形已經(jīng)利用構(gòu)件的延性進行了控制，根據(jù)實際經(jīng)驗來看，在爆炸動荷載的作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所受到的變形是毫秒級的，所以要提高材料設(shè)計的強度。人防地下室既需滿足戰(zhàn)時防災(zāi)的需求，又需兼顧平時使用產(chǎn)生經(jīng)濟效益，所以人防地下室設(shè)計施工需要考慮得更多、更精細、更完善。

2 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循了平戰(zhàn)結(jié)合的原則，將戰(zhàn)時使用的需求和日常生活的需求相結(jié)合，滿足了實際的多方面需求。因為人防地下室的使用上具有一定的特點，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程中應(yīng)該遵循強度檢測標(biāo)準的原則，重視對人防地下室結(jié)構(gòu)強度的考慮，在設(shè)計中應(yīng)該確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性比[3]，關(guān)注人防地下室防護密閉的需求和構(gòu)件變形限制的關(guān)系。因為人防地下室需要防御爆炸荷載，所以要遵循保證設(shè)計強度的原則，把最強的破壞強度作為設(shè)計的參數(shù)，從而保證爆炸荷載無法對人防地下室造成損壞。要重點建設(shè)人防地下室，并做好長期的準備工作，要堅持人防建設(shè)和社會建設(shè)的共同發(fā)展，人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須符合人防工程的需求，要把平時生活的需求考慮全面。

3 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意問題

因為爆炸動荷載的作用力會使人防地下室的結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)屈服的情況，引起變形，人防地下室的工程是可以出現(xiàn)一定程度上的變形的，但是人防工程的結(jié)構(gòu)不能發(fā)生變化，構(gòu)件的變形如果沒有超過最大值，那么就會跟著動載荷的出現(xiàn)而出現(xiàn)，消失而消失，最后達到靜止的狀態(tài)，因此在人防設(shè)計的過程中是允許這種彈性階段的，根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗，延性破壞與脆性破壞相比較，延性破壞具有更強的安全性，所以，人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以根據(jù)這一點進行設(shè)計，可以通過鋼筋混凝土的方法解決延性比控制的問題，并在控制的同時對鋼筋混凝土中的各項數(shù)據(jù)進行提升，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要重視構(gòu)件的延性比，為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性提供保障。人防地下室出入口的設(shè)計也需要對靜荷載進行考慮，從多個方面進行分析，其中還要包括對輻射的分析，避免被沖擊波破壞，為了防止出入口被堵塞[4]，就需要提高載荷，采用最低的厚度，出入口的結(jié)構(gòu)設(shè)計是人防工程中較為重要的，因此一定要保證出入口工程的質(zhì)量，從而提高人防地下室的安全性。在進行人防地下室孔口結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要將平戰(zhàn)結(jié)合的原則落到實處，讓人防地下室在受到核武器或常規(guī)武器攻擊時在最快的時間內(nèi)被使用，從而實現(xiàn)為人民提供一個安全的隱蔽場所的愿望。

4 高層建筑工程中的應(yīng)用分析

4.1 承重結(jié)構(gòu)設(shè)計

在高層建筑中應(yīng)用人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計，必須和地面布置的情況結(jié)合起來，在進行豎向承重設(shè)計的過程中，要避免在設(shè)計中出現(xiàn)較大的差誤，要讓豎向承重構(gòu)件和防震豎向構(gòu)件配合到位。為了提高高層建筑的防震性，就需要加強底部和下部分墻柱鋼筋混凝土的等級，要避免鋼筋混凝土的等級不一致而導(dǎo)致承載力不協(xié)調(diào)[5]，從而造成施工的困難。在滿足規(guī)范的人防建設(shè)要求的情況下，人防墻體的厚度要盡量的和地下室抗震墻體的厚度保持一致，如果在施工的過程中，人防墻體的厚度大于地下室抗震墻體的厚度，就可以采取以加厚抗震墻體厚度的方法來解決，人防墻體在滿足人防建設(shè)要求的同時還應(yīng)該滿足抗震墻體的計算需求，人防地下室承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計對設(shè)計人員技術(shù)的掌握程度有著較高的要求，設(shè)計人員在設(shè)計的過程中必須要保證承重結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

4.2 人防口部設(shè)計

人防口部是一個特殊的設(shè)計部分，與普通的地下室設(shè)計相對比，人防口部設(shè)計的內(nèi)容是比較多的，包括門框墻、出入口通道、防倒塌棚架等?？诓繅w的主要設(shè)計要滿足密閉性和防輻射性，并把厚度保證到最小，在小于防護的厚度時，可以采用砌磚的方法來加厚墻體，戰(zhàn)時的出入口通道要盡量設(shè)計在建筑倒塌的范圍以外，在沒有辦法滿足這一點的情況下就可以采用設(shè)計防倒塌棚架的方法。消波設(shè)計也是人防口部設(shè)計的重要組成部分，并且會對戰(zhàn)時中整體的人防地下室起到重要的影響作用，消波設(shè)計主要對空襲爆炸的沖擊波起到消減和消除的作用[6]，并減少沖擊波對其它構(gòu)件的影響，要重視起對消波的設(shè)計，并結(jié)合高層建筑的實際情況和要求進行設(shè)計。

4.3 設(shè)計參數(shù)選取

人防工程在受到爆炸荷載的作用下，產(chǎn)生的情況與常見的靜荷載是不同的，爆炸動荷載具有偶然性，荷載量大和作用時間短的特點，為了滿足計算和設(shè)計的精度，就必須重視對設(shè)計參數(shù)的合理選取。在進行鋼筋混凝土的強度取值時，就需要將材料對強度的影響考慮全面。要控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許彈性度，注意有關(guān)的限制條件。

5 結(jié)束語

地下室本身就是建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)中的一個重要組成部分，地下室的安全性是直接影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，在一些高層建筑中，地下室的造價要比居住建筑的造價高。地下室是一個特殊的建筑，位置也具有特殊性，所以在設(shè)計的過程中，避免不了一些復(fù)雜問題的出現(xiàn)，所以地下室的設(shè)計工作還存在一定的難度。隨著我國城市建設(shè)規(guī)模不斷的擴展，人防地下室工程也日漸增強，因此，社會和人們對人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計有了更高的要求，但是受眾多因素的影響，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存在著不足之處，為了提高人防地下室的設(shè)計質(zhì)量，就必須找準問題并采取解決的措施，從而推動我國人防工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。