關(guān)于防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題解析

馬志春

摘 要：近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的穩(wěn)步增長(zhǎng)，我國(guó)城市建筑行業(yè)已到達(dá)了飛速發(fā)展的黃金時(shí)期。到目前為止，城市地下防空建設(shè)已成為我國(guó)建筑行業(yè)中一個(gè)重要的部分，而作為防空地下室設(shè)計(jì)重點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因其設(shè)計(jì)概念較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程較為繁瑣而成為影響防空地下室建設(shè)質(zhì)量的主要因素之一。在我國(guó)，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中存有很多弊端，主要表現(xiàn)為設(shè)計(jì)資料短缺，設(shè)計(jì)人員不專業(yè)，設(shè)計(jì)方法不科學(xué)等。本文作者以目前我國(guó)防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀為研究基礎(chǔ)，綜合分析了防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的特點(diǎn)，闡述了防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，旨在為我國(guó)防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：防空地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；常見問題；解析

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展步入黃金時(shí)期。在以地下間開發(fā)、利用為重點(diǎn)的民用建筑發(fā)展背景下，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已成為民用建筑工程發(fā)展的重要部分。到目前為止，我國(guó)防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍存在著設(shè)計(jì)資料不齊全、工作人員匱乏以及設(shè)計(jì)步驟過于繁瑣的弊端。除此之外，因設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)概念的認(rèn)識(shí)程度不夠，不能明確設(shè)計(jì)重點(diǎn)，也對(duì)防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平造成了嚴(yán)重影響。

1 內(nèi)力分析、截面設(shè)計(jì)及外墻計(jì)算模型的構(gòu)建

第一，內(nèi)力分析及截面設(shè)計(jì)。防空地下室可以分成甲、乙兩種類型。對(duì)于甲類防空地下室，要綜合考慮核武器、常規(guī)性武器爆炸后的等效靜載量和相應(yīng)的靜載作用。而對(duì)于乙類的防空地下室，則只需要考慮常規(guī)性武器爆炸后的等效靜載力及相應(yīng)的靜載作用。在實(shí)際施工過程中，應(yīng)該結(jié)合施工區(qū)域的土質(zhì)類型、風(fēng)土水文等自然環(huán)境條件來確定結(jié)構(gòu)的等效靜載。人防等效靜載的確定是防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。通常而言，可以按實(shí)際工程的分布情況直接選用，而不用另外進(jìn)行計(jì)算。在現(xiàn)實(shí)生活中，因?yàn)楣ぷ魅藛T對(duì)設(shè)計(jì)圖紙理解的偏差，或者是因?yàn)榧夹g(shù)人員不夠?qū)I(yè)，時(shí)常會(huì)在計(jì)算人防等效靜載時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。總之，雖然防空地下室結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法和以往的建筑物分析方法略有不同，但是截面設(shè)計(jì)的方法卻同一般建筑的設(shè)計(jì)方法一樣。

第二，外墻計(jì)算模型的構(gòu)建。通常來講，防空地下室的外墻計(jì)算應(yīng)按照單向板進(jìn)行，計(jì)算方法為：將防空地下室的樓板、底板等作為外墻的支點(diǎn)，以單位長(zhǎng)度外墻為計(jì)算尺度，按照地下室層數(shù)中連續(xù)板的數(shù)目進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)外墻和施工周邊結(jié)構(gòu)的剛度比例系數(shù)可以確定出外墻的支撐條件。如果外墻的寬度比周邊結(jié)構(gòu)的寬度大，則應(yīng)該按照簡(jiǎn)支梁來考慮，反之則應(yīng)按固端來考慮。

2 協(xié)調(diào)性問題

根據(jù)防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則可知，在進(jìn)行防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)注重建筑物各個(gè)部位之間抗力的協(xié)調(diào)性。抗力協(xié)調(diào)指的是在某一特定人防荷載的作用下，各結(jié)構(gòu)部位仍可正常工作的能力。因?yàn)榻ㄖ锊煌课皇艿降淖饔昧Σ煌?，所以結(jié)構(gòu)各部位所發(fā)生的損壞程度及應(yīng)配備的安全措施就不一樣。工程結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，分別為：工程主體結(jié)構(gòu)各部位間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，防空地下室出入口各部位的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以及防空地下室出入口與工程主體結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：

第一，條形基礎(chǔ)未考慮頂板處的人防荷載作用；

第二，有頂蓋的通道沒有考慮等效靜載；

第三，電梯墻壁未安裝配筋；

第四，樁身沒有進(jìn)行強(qiáng)化。

以上幾點(diǎn)只是部分問題，在設(shè)計(jì)建設(shè)中一定要多加注意，減少工程隱患。

3 抗浮問題

抗浮問題是防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重點(diǎn)問題。在我國(guó)很多建筑商為了盡可能擴(kuò)充地下可利用空間，選擇構(gòu)建了單層和多層地下室，抗浮問題由之產(chǎn)生。浮力計(jì)算的前提是抗浮設(shè)計(jì)水位，在實(shí)際操作過程中，應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際合理規(guī)劃抗浮設(shè)計(jì)水位。從根本上講，抗浮設(shè)計(jì)水位并不是施工區(qū)域常年最高降水水位，也不是工程勘察過程中的當(dāng)前水位。抗浮設(shè)計(jì)水位的確定，應(yīng)該在綜合分析施工區(qū)域歷年水文風(fēng)土材料的前提下，結(jié)合施工區(qū)域具體的地下水類型、水位變化情況、地下水排泄通道等進(jìn)行確定。

總而言之，防空地下室不論是在施工階段還是在使用工階段，都應(yīng)該符合相關(guān)的抗浮要求。一般來說，抗浮設(shè)計(jì)和抗浮計(jì)算都是針對(duì)使用過程進(jìn)行的，而施工階段則會(huì)對(duì)地下水位的排水和降水提出明確要求。在進(jìn)行階段性的抗浮計(jì)算時(shí)，一般會(huì)采用安全系數(shù)法進(jìn)行驗(yàn)算。抗浮安全系數(shù)是抗浮力標(biāo)準(zhǔn)和水浮力標(biāo)準(zhǔn)的比例系數(shù)。國(guó)際上和地方上的抗浮安全系數(shù)是不一樣的，有的地方規(guī)定抗浮安全系數(shù)要高于1，有的地方規(guī)定抗浮安全系數(shù)要不低于1.05，具體的抗浮安全系數(shù)應(yīng)以當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定為準(zhǔn)。

在實(shí)際施工過程中，常有著整體抗浮和局部抗浮的問題。前者是對(duì)整個(gè)工程來講，后者則是針對(duì)部分施工區(qū)域來講。并且整體抗浮滿足并不帶表著局部抗浮就會(huì)滿足，所以，在對(duì)工程整體進(jìn)行抗浮驗(yàn)算的時(shí)候，應(yīng)酌情進(jìn)行工程局部的抗浮驗(yàn)算。通常情況下，在工程整體抗浮滿足的前提下，如果工程主體外，小范圍內(nèi)存在結(jié)構(gòu)比重較小的區(qū)域，則可以通過增強(qiáng)地下室剛度來提升建筑物整體的抗浮性能，反之則需要進(jìn)行局部抗浮設(shè)計(jì)。

4 其他

第一，抗震問題。在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，防控地下結(jié)構(gòu)的抗震性也是設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)問題。高層建筑規(guī)范和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)防空地下室的結(jié)構(gòu)組成、頂棚厚薄、以及植筋數(shù)目等都有著明確的規(guī)定。在進(jìn)行防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要確保地下室的承重墻體和地上部分的墻體協(xié)調(diào)一致，從而保障建筑物豎向上的連續(xù)性。至于防抗等級(jí)，如果地上部分的嵌固部位是地下室的頂板，那么地下一層的抗震等級(jí)與其相連上部的抗震等級(jí)是一樣的。與此同時(shí)，防空地下室每深一層抗震等級(jí)便會(huì)相應(yīng)降低一級(jí)，且全部樓層的抗震等級(jí)都應(yīng)高于四級(jí)。至于那些超出主樓樓體部分，且沒有上部結(jié)構(gòu)的防空地下室，則應(yīng)結(jié)合具體情況選用三級(jí)或四級(jí)。此外，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求和三級(jí)抗震要求基本一樣。

第二，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和后澆帶問題。近年來出現(xiàn)了許多大型和超大型的防空地下室，伸縮縫可以將這些特殊規(guī)模的地下室分割成許多個(gè)單元，方便人們更好地對(duì)這些空間進(jìn)行使用。而不設(shè)縫則可能造成空間控制困難，造成空間浪費(fèi)。當(dāng)然，對(duì)防空地下室來說，不設(shè)置伸縮縫是一種不錯(cuò)的選擇，這樣做不但可以使用用戶更加自由的對(duì)空間進(jìn)行規(guī)劃，而且減輕了施工工程的工作量，從某一方面來說極大提升了工作效率。目前我國(guó)已有很多大型防空地下室選擇了不設(shè)縫的建筑方式，所采用的的方式主要為，在構(gòu)建后澆帶以及膨脹加強(qiáng)帶的基礎(chǔ)上，通過精化施工手法、改變施工用料以及優(yōu)化施工結(jié)構(gòu)等方法，解決超長(zhǎng)防空地下室結(jié)構(gòu)的裂縫控制問題。通過這種方法處理過的超長(zhǎng)防空地下室，有效縮短了建筑過程中的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，使裂縫控制成為可能。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但在一定程度上提升了它的功能性，協(xié)調(diào)了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、通風(fēng)等之間的關(guān)系，更是一個(gè)對(duì)舊的設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新和優(yōu)化過程。其中，人防型地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟較為復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)要將平時(shí)的工程進(jìn)度，和戰(zhàn)時(shí)工程進(jìn)度綜合起來考慮，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)，盡可能縮減施工用時(shí)，提升工程效益。當(dāng)然，因?yàn)樵谶M(jìn)行防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)牽扯到同用戶及政府部門的溝通協(xié)調(diào)，所以還需要設(shè)計(jì)人員不斷對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改革、總結(jié)，以滿足社會(huì)各界的需求。與此同時(shí)，在實(shí)際施工過程中，還應(yīng)該靈活運(yùn)用各種高新設(shè)計(jì)軟件，共同提升防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]董佐青. 防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問題研究[J]. 商品混凝土，2013，07：135+137.

[2]汪冬生. 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題[J]. 江蘇建筑，2012，02：57-59.