防空地下室設(shè)計(jì)若干問題探討

鄭愛武+王永紅

【摘 要】隨著城市化進(jìn)程的加快，合理利用地下空間資源促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展已成共識(shí)，為人防工程建設(shè)提供了良好的契機(jī)。本文結(jié)合平日設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)在多層地下室的人防建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問題進(jìn)行分析與探討。

【關(guān)鍵詞】人防地下室；平戰(zhàn)結(jié)合；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Discussion on some problems in design of civil air defense basement

Zheng Ai-wu1，Wang Yong-hong2

（1.Architecture and Civil Engineering Xi'an Technology University Xi'an Shaanxi 710000；

2.The library of Xi'an Technological University Xi'an Shanxi 710032）

【Abstract】With the city to speed up the process， the rational use of underground space resources to promote the sustainable development of the city has become a consensus， provides a good opportunity for the construction of civil air defense engineering. In this paper， combined with the usual design experience to analyze and discuss some problems that should be paid attention to in the civil architecture design of multi-story basement.

【Key words】Civil air defence basement；Peacetime；Structural design

人防即人民防空，人民防空的任務(wù)是根據(jù)國(guó)防的需要，動(dòng)員和組織群眾采取防護(hù)措施，防范和減輕空襲危害。除采取人員防護(hù)措施之外，也是戰(zhàn)時(shí)防空的最重要的措施之一。近年來，防空地下室的數(shù)量、面積增長(zhǎng)迅速，特別在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)和城市，繁華的商業(yè)地段成為地下空間開發(fā)的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。以平戰(zhàn)結(jié)合為主的防空地下室成為人防工程體量的主要增長(zhǎng)點(diǎn)，但由于設(shè)計(jì)人員對(duì)人防設(shè)計(jì)規(guī)范的理解不透徹和不重視，造成工程設(shè)計(jì)存在許多問題。

1. 人防門的設(shè)計(jì)問題

1.1 人防門無法完全開啟。

《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50038-2005（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）第3.3.7條規(guī)定：“防護(hù)密閉門和密閉門的門前通道，其凈寬和凈高應(yīng)滿足門扇的開啟和安裝要求。當(dāng)通道尺寸小于規(guī)定的門前尺寸時(shí)，應(yīng)采取通道局部加寬、加高的措施?！比朔篱T不是鑲嵌在洞口當(dāng)中的，而是門扇的尺寸大于洞口，如鋼筋混凝土門扇與門框墻需要搭接100mm。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意在人防門開啟范圍內(nèi)有無頂板梁、消防管道、管道井及明裝消火栓等因素影響，確保人防門門前通道的尺寸能滿足人防門的安裝和啟閉的需要。

1.2 人防門開啟方向不利于平時(shí)使用。

由于人防門重量大，門扇啟閉不便，安裝后平時(shí)基本上不用，為防止門扇自重過大產(chǎn)生變形，需在門扇下用墊塊以支撐門扇自重。當(dāng)受濾毒室尺寸限制，密閉門需外開時(shí)，設(shè)計(jì)密閉門開啟方向還要考慮門框墻加強(qiáng)梁突出墻面的寬度，避免將鉸頁板澆筑到梁中。

1.3 防護(hù)密閉門設(shè)置未考慮防護(hù)要求。

一般解決方案將門框墻退后一個(gè)門扇的厚度，使門扇嵌入墻內(nèi)設(shè)置，門扇的外表面不突出內(nèi)墻面，或采用在門框墻外側(cè)設(shè)立保護(hù)門扇的門垛、門楣（寬×厚取值為250×150）。

1.4 平時(shí)出入口臨戰(zhàn)封堵的設(shè)計(jì)問題。

有的設(shè)計(jì)將平時(shí)出入口臨戰(zhàn)封堵設(shè)在汽車坡道的坡面上，給封堵帶來極大不便。由于通車道縱向坡度一般在12%～15%之間，而封堵角鋼為直角且要求整個(gè)封堵框的平面是垂直面與坡道產(chǎn)生夾角，垂直封堵的地溝長(zhǎng)度要求每側(cè)比洞口大150mm，封堵兩側(cè)需留有500mm的堆土、疊砂袋的空間，坡道側(cè)墻要設(shè)置600mm×1000mm的凹槽，不如直接在坡底利用截水溝設(shè)置封堵溝，為施工帶來便利。另外封堵處的墻（柱）與梁是否在同一平面，否則也會(huì)帶來返工的麻煩，同時(shí)查看封堵周邊空隙是否具備可操作空間。

1.5 口部集水坑設(shè)計(jì)問題。

（1）《人防規(guī)范》第3.4.10條規(guī)定：“防空地下室戰(zhàn)時(shí)主要出入口的防護(hù)密閉門外通道內(nèi)以及進(jìn)風(fēng)口的豎井或通道內(nèi)，應(yīng)設(shè)置洗消污水集水坑?！钡?.4.7條第3點(diǎn)“擴(kuò)散室內(nèi)應(yīng)設(shè)地漏或集水坑。排風(fēng)豎井及其擴(kuò)散室與外界大氣相通，不可避免地會(huì)受到污染，空襲后理應(yīng)由防空專業(yè)隊(duì)來洗消，也應(yīng)設(shè)置地漏或集水坑。

（2）一般設(shè)計(jì)的進(jìn)、排風(fēng)豎井及擴(kuò)散室的尺寸較小，設(shè)置集水坑施工比較麻煩，可在豎井及擴(kuò)散室設(shè)防爆波地漏與通道外的集水坑相連。由于階梯平臺(tái)比室內(nèi)高1.5米左右，集水坑設(shè)計(jì)尺寸一般為1000mm×1000mm×1000mm，此時(shí)要將豎井底標(biāo)高提到與通道標(biāo)高一致，而不是與室內(nèi)地坪相平，否則豎井內(nèi)的防爆波地漏將無法向防護(hù)密閉門外的洗消廢水集水坑排水。

（3）考慮戰(zhàn)時(shí)人員洗消的需要，防毒通道內(nèi)設(shè)置集水坑，密閉通道也建議設(shè)置集水坑。當(dāng)戰(zhàn)時(shí)過濾吸收器需進(jìn)行更換也如人員一樣能及時(shí)洗消，在隔絕防護(hù)時(shí)間內(nèi)不向外部排水，維持室內(nèi)外一定的正壓差，防止毒劑滲入。

2. 地下室建筑主要構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)

2.1 防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括兩個(gè)方面：一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括頂板、外側(cè)墻、底板等其他構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，二是孔口防護(hù)設(shè)計(jì)，包括出入口的防護(hù)和消潑系統(tǒng)（防護(hù)設(shè)備），其中出入口的防護(hù)包含密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計(jì)算、出入口通道（包括風(fēng)井）的計(jì)算等幾個(gè)方面，而消潑系統(tǒng)則包含防爆破活門的選用和擴(kuò)散室（箱）的設(shè)計(jì)，而這些內(nèi)容的設(shè)計(jì)與一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有明顯的不同。endprint

2.2 第一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性可以降低，第二，考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，第三，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可考慮進(jìn)入塑性工作狀態(tài)，第四，材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度可以提高。實(shí)驗(yàn)表明，在快速加載的情況下，材料的力學(xué)性能發(fā)生明顯的變化，主要表現(xiàn)為強(qiáng)度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對(duì)結(jié)構(gòu)工作起到有利作用，如鋼材強(qiáng)度可提高1.2～1.5倍，對(duì)砼強(qiáng)度可提高1.4～1.5倍，這可以在設(shè)計(jì)中考慮材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)來完成，第五，重視構(gòu)造要求，人防設(shè)計(jì)的許多構(gòu)造要求與一般的建筑設(shè)計(jì)不同，其要求更加嚴(yán)格，故只考慮受力計(jì)算，不考慮構(gòu)造措施是不合理的。

2.3 根據(jù)以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，可以確定防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則。（1）平戰(zhàn)結(jié)合，取控制條件，在民用建筑的人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般只涉及5級(jí)或6級(jí)人防設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時(shí)控制，而側(cè)墻和底板則因地下室的結(jié)構(gòu)型式不同而由實(shí)際情況確定。

（2）只進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算，由于在核爆動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比的控制，且在確定各種構(gòu)件允許延性比時(shí)，已考慮了對(duì)變形的限制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不必再單獨(dú)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進(jìn)行驗(yàn)算。

（3）只考慮一次核襲擊。

（4）注意各部件的協(xié)調(diào)，以免因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個(gè)防護(hù)建筑的作用。

（5）地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)兩者強(qiáng)弱相差較大的情況。

2.4 防空地下室按照戰(zhàn)時(shí)荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，采用塑性內(nèi)力重分布分析法（彈塑性構(gòu)件）計(jì)算，不考慮風(fēng)荷載及地震荷載作用，對(duì)結(jié)構(gòu)變形、裂縫開展以及地基承載力與地基變形可不進(jìn)行驗(yàn)算，但需要驗(yàn)算基礎(chǔ)承載力強(qiáng)度。所以在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要就平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)兩種不同工況下分別計(jì)算，取其中最大配筋值。

2.4.1 頂板。

2.4.1.1 頂板荷載的取值有情況：（1）頂板靜荷載+活荷載；（2）頂板靜荷載+爆炸等效靜荷載。第一種工況作用下，頂板及頂板梁應(yīng)按平時(shí)要求計(jì)算（整體建模，考慮風(fēng)和地震荷載作用，驗(yàn)算最大裂縫等）。第二種工況作用下，頂板及頂板梁主要受豎向荷載控制，因此計(jì)算僅取一層計(jì)算內(nèi)力，且按塑性極限分析法計(jì)算，跨中彎矩調(diào)整系數(shù)為1.2，支座彎矩調(diào)整系數(shù)為0.8，不考慮活荷載最不利布置計(jì)算，不驗(yàn)算裂縫。最終結(jié)果應(yīng)取兩種情況下計(jì)算結(jié)果的最大值。

2.4.1.2 防空地下室頂板一般采用梁板式和無梁樓蓋兩種結(jié)構(gòu)形式。無梁樓蓋相對(duì)梁板結(jié)構(gòu)來說，也有一定優(yōu)勢(shì)：（1）造價(jià)和梁板結(jié)構(gòu)相差不多，但施工起來比梁板結(jié)構(gòu)方便，工期較短。（2）對(duì)于同一位置修建的地下室，決定其造價(jià)的關(guān)鍵因素有兩個(gè)：層高和埋深。例如頂板覆土1.5m，柱跨8m×8m的核6、常6級(jí)防空地下室，如果頂板選用梁板結(jié)構(gòu)的話，其梁截面需要0.5m×1.1m左右；因此不難看出頂板選用無梁樓蓋的防空地下室在經(jīng)濟(jì)上具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，所以在條件允許的前提下，防空地下室頂板結(jié)構(gòu)選型應(yīng)優(yōu)先選用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式。

2.4.2 墻體。

人防墻體（包括外墻、臨空墻、單元隔墻、密閉隔墻，密閉隔墻不考慮受力計(jì)算）主要承受水平向的爆炸荷載作用，計(jì)算模型為單向板，下端固端，上端視頂板剛度來定固端或簡(jiǎn)支。因人防墻體一般都是作為單獨(dú)構(gòu)件拿出來計(jì)算的，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意與周邊構(gòu)件的彎矩協(xié)調(diào)，加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造鋼筋，以免因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個(gè)防護(hù)建筑的作用。

2.4.3 柱子、底板和基礎(chǔ)。

一般情況下，這些構(gòu)件是由平時(shí)工況控制配筋：（1）柱子的承載力在人防等效靜荷載作用下會(huì)跟著材料強(qiáng)度提高而提高1.5倍左右（柱子主要靠混凝土承壓）。（2）獨(dú)立基礎(chǔ)底板處于非飽和土?xí)r，要先按平時(shí)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。再在人防等效靜荷載作用，材料強(qiáng)度提高的條件下，進(jìn)行構(gòu)件承載力強(qiáng)度驗(yàn)算。同時(shí)要注意滿足《人防規(guī)范》4.11節(jié)的構(gòu)造規(guī)定。

3. 結(jié)束語

防空地下室是關(guān)注到平時(shí)經(jīng)濟(jì)使用和戰(zhàn)時(shí)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要場(chǎng)所，因此作為建筑施工人員，應(yīng)嚴(yán)格遵守《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》要求進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，注意文章上述的施工要點(diǎn)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)需要出發(fā)，堅(jiān)持科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和施工工藝，為保障人民的生命安全，建設(shè)優(yōu)質(zhì)的防空地下室。

參考文獻(xiàn)

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