淺談人防工程中框架結(jié)構(gòu)體系存在的問題

徐廣鵬

（山西省人民防空綜合保障和訓(xùn)練中心，山西太原 030000）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，如何有效利用空間構(gòu)造為人員的安全進(jìn)行保障是設(shè)立人防工程的主要原因，因此在工程的建設(shè)過程中需要對各空間進(jìn)行全面的規(guī)劃，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及安全性的基礎(chǔ)上對框架的進(jìn)行合理設(shè)計，有效運用對混凝土結(jié)構(gòu)的管理，保證建設(shè)質(zhì)量。

1 人防工程相關(guān)概述

隨著時代的發(fā)展，人防建設(shè)工程已經(jīng)變成了一種有特殊防護(hù)要求的地下設(shè)施，通常會以醫(yī)院、倉庫、地下車庫等形式展現(xiàn)。人們最為熟知的防空洞便是人防工程的發(fā)展產(chǎn)物。在建設(shè)過程中需要增加一部分資金，且隨著現(xiàn)代化技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)有效加強對材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性與科學(xué)性的關(guān)注。

人民防空工程（以下簡稱人防工程），是戰(zhàn)時掩蔽人員、物資，保護(hù)人民生命和財產(chǎn)安全的重要場所，是實施人民防空最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。人防工程包括為保障戰(zhàn)時人員與物資掩蔽、人民防空指揮、醫(yī)療救護(hù)等而單獨修建的地下防護(hù)建筑，以及結(jié)合地面建筑修建的戰(zhàn)時可用于防空的地下室。

人防工程通常分為以下幾種。

（1）按施工方法劃分為二類：暗挖式與掘開式。

（2）按戰(zhàn)時的功能劃分為五類：①指揮通信類；②醫(yī)療救護(hù)工程；③防空專業(yè)隊類；④人員掩蔽類；⑤配套工程類。

（3）按可能受到的空襲威脅，劃分為甲、乙兩類。我們在實際工程中常見的為二等人員掩蔽所與物質(zhì)儲備庫[1]。

2 人防工程中的框架結(jié)構(gòu)存在的問題與優(yōu)化分析

2.1 施工方案制定不合理

框架結(jié)構(gòu)體系是人防工程建設(shè)中常用結(jié)構(gòu)體系，在工程建設(shè)中施工圖設(shè)計與施工方案是前提條件。對于技術(shù)的使用來講，需對結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)做好方案設(shè)計以及指標(biāo)確定。了解建設(shè)項目需使用混凝土強度、鋼筋的規(guī)格，有利于施工工作的實施。在工程建設(shè)過程中因施工方案制定不合理，導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)不具備科學(xué)性。因參建單位對項目建設(shè)準(zhǔn)備不充足，并沒有及時要求施工與監(jiān)理單位按照規(guī)定進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)審查與批準(zhǔn)，使整體結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)了建設(shè)隱患，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生。另外鋼筋與混凝土的質(zhì)量、施工工藝等因素，也會影響框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，以下幾種現(xiàn)象很容易導(dǎo)致鋼筋混凝土出現(xiàn)裂紋，阻礙整體框架結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量。

（1）混凝土強度與抗?jié)B等級不滿足設(shè)計要求。

（2）混凝土澆筑過程中，覆蓋間隔時間較長，從而形成冷縫。

（3）混凝土局部振搗不夠密實，存在漏振現(xiàn)象。

（4）澆筑前沒有及時進(jìn)行垃圾清理、混凝土性能不穩(wěn)定，達(dá)不到設(shè)計強度等級，或者混凝土配合比不滿足要求，會降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量，出現(xiàn)此類問題及時設(shè)計存有安全系數(shù)也難以達(dá)到正常使用需求。

（5）在接縫接茬處存在澆筑不均勻的問題，造成止水鋼板或止水帶提前脫落、止水材料四周產(chǎn)生裂縫，難以發(fā)揮止水作用。

（6）在完成混凝土澆筑后，結(jié)構(gòu)趨近于整體，并完成內(nèi)力的重新分配，若此時整體結(jié)構(gòu)受力不均衡，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)脆弱點在外力作用下發(fā)生開裂，如：在混凝土強度未達(dá)到設(shè)計要求值，局部堆載、通過重車、提前拆模等。

（7）應(yīng)保證接縫的質(zhì)量，若出現(xiàn)風(fēng)險則會導(dǎo)致嚴(yán)重的漏漿或者滲水。

（8）采光井與通風(fēng)井未做好混凝土上翻工作，或上翻高度不滿足返水高度要求。

除上述問題外，框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量還與管理因素有關(guān)。工程管理中的質(zhì)量管理體系會直接影響工程質(zhì)量，若體系自身不夠健全，則會導(dǎo)致相關(guān)工程責(zé)任人崗位職責(zé)不明確，難以在出現(xiàn)問題時及時找到原因并追究責(zé)任，對于工程建設(shè)產(chǎn)生不利影響。質(zhì)量管理體系不健全，就會很難對施工過程進(jìn)行監(jiān)管，施工人員由于缺少監(jiān)管，極易出現(xiàn)工作散漫、不履行責(zé)任的情況，不能對工程施工質(zhì)量進(jìn)行保證。此外，體系不健全難以進(jìn)行責(zé)任分配，相關(guān)單位無法及時高效的制定出相關(guān)管理施工方案，同時因為沒有管理層的有效監(jiān)督，不能實現(xiàn)專業(yè)人員對施工方案進(jìn)行制定檢查的目的，施工方案便不具備科學(xué)性以及合理性，很容易在后續(xù)施工過程中出現(xiàn)問題[2]。

與此同時，在對混凝土澆筑施工時，應(yīng)先對施工現(xiàn)場進(jìn)行清理，減少垃圾雜物對施工的干擾，并對電線線路、照明設(shè)備、振動棒運轉(zhuǎn)等方面進(jìn)行檢查，控制好澆筑頻率，同時，還要注意天氣變化，避免在雨天進(jìn)行混凝土澆筑，如果遇到突發(fā)性情況，施工人員應(yīng)具備預(yù)防意識，提前準(zhǔn)備好塑料簿膜，確保施工的效果。此外，混凝土的使用可以采用輸送式的混凝土泵澆筑，可以在使用過程中利用塔吊進(jìn)行配合?；炷猎跐仓瓿珊?，必須及時對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，并開展混凝土試驗檢測，提升混凝土質(zhì)量，為后續(xù)的人防工程建設(shè)創(chuàng)造良好的條件。

2.2 水平、橫向框架結(jié)構(gòu)體系人防工程設(shè)計要點

在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的水平作用計算時，要根據(jù)公式得出詳細(xì)的數(shù)據(jù)，根據(jù)：y=y0+y1+y2+y3測算出框架結(jié)構(gòu)中的彎點高度。當(dāng)?shù)贸龅慕Y(jié)構(gòu)在0≤y≤x，其中x代表剛度修正系數(shù)，這時代表彎點處在本層，如若y≥x則反彎點在上層。此外在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，應(yīng)按下述公式計算：

在人防工程建設(shè)中，會出現(xiàn)采用橫向的框架結(jié)構(gòu)體系的情況。在框架梁間設(shè)置次梁，以此提升整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。在進(jìn)行計算假定時，可以借助一些結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行，并在此過程中考慮人防混凝土墻與剪力墻的受力形式，合理劃分頂、底板板跨大小，可以有效控制板厚與配筋量，對板跨較大的板進(jìn)行構(gòu)造起拱或利用軟件進(jìn)行起拱分析，最終達(dá)到安全可靠的施工方法。在進(jìn)行混凝土的澆筑時應(yīng)該以技術(shù)施工質(zhì)量管理為前提，運用混凝土施工技術(shù)，可以結(jié)合以下幾個方面分析：首先，需要結(jié)合工程建設(shè)需求，確保原材料質(zhì)量與建筑質(zhì)量符合設(shè)計要求，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域特點、框架結(jié)構(gòu)等差異性，科學(xué)選用混凝土原材料，對顆粒大小、凝固時間、混凝土配比等進(jìn)行把控，從建設(shè)源頭確保建設(shè)質(zhì)量；其次，科學(xué)配置混凝土，從砂石材料、水泥、外加劑和低堿活性材料等方面考慮，原材料要按照科學(xué)配比進(jìn)行材料攪拌與制作，根據(jù)水泥的特點選擇不同的配置方法。

2.3 人防墻體框架結(jié)構(gòu)體系中的設(shè)計分析

與普通建筑框架結(jié)構(gòu)相比人防工程框架結(jié)構(gòu)增加了口部墻體、臨空墻、相鄰防護(hù)單元間隔墻及與普通地下室連接的隔墻等。這些墻體在結(jié)構(gòu)建模時應(yīng)同框架結(jié)構(gòu)中的墻體同時建入模型中，墻體計算除滿足平時荷載與抗震計算外，還應(yīng)滿足人防水平向等效靜荷載作用。以下為人防墻體受力分析：《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》（GB50038—2005）規(guī)定，當(dāng)采用等效靜荷載法進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力計算時，宜將結(jié)構(gòu)體系拆成頂板、外墻、底板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分別按單獨的等效單自由度體系進(jìn)行動力分析。等效靜荷載法一般適用于單個構(gòu)件。然而，防空地下室結(jié)構(gòu)是個多構(gòu)件體系，如有頂、底板、墻、梁、柱等構(gòu)件，其中頂、底板與外墻直接受到不同峰值的外加動荷載，內(nèi)墻、柱、梁等承受上部構(gòu)件傳來的動荷載。由于動荷載作用的時間有先后，動荷載的變化規(guī)律也不一致，因此對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行綜合的精確分析是較為困難的，故一般均采用近似方法，將它拆成單個構(gòu)件，每一個構(gòu)件都按單獨的等效體系進(jìn)行動力分析。各構(gòu)件之間支座條件應(yīng)按近于實際支承情況來選取。例如對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂板與外墻之間二者剛度相接近，可近似按固端與鉸支之間的支座情況考慮。在底板與外墻之間，由于二者剛度相差較大，在計算外墻時可視作固定端。

人防外墻、臨空墻、隔墻戰(zhàn)時同時受兩方向荷載作用，豎向荷載由底板反力、頂板靜荷載與人防等效靜荷載組成，水平荷載由水壓力、土壓力、人防等效靜荷載組成。在設(shè)計計算時，墻體為豎向受力構(gòu)件，應(yīng)按彈性理論計算。臨空墻、隔墻一般按存彎構(gòu)件計算配筋量，此計算方法模型簡單、受力清晰、符合規(guī)范計算原則，缺點配筋量略大于偏壓構(gòu)件；上述墻體構(gòu)造要求，當(dāng)選用混凝土強度等級≤C35時，墻體配筋率≥0.25%，當(dāng)選用混凝土強度等級≥C35時，墻體配筋率≥0.3%。人防墻體厚度應(yīng)≥250mm，受力鋼筋間距不應(yīng)大于250mm。門框墻一般按懸臂構(gòu)件計算，當(dāng)懸臂長度大于洞口高度1/2時，上、左、右側(cè)門框墻宜設(shè)置加強梁與加強柱，這樣可以減小墻體厚度，優(yōu)化墻體配筋；，防護(hù)密閉門門框墻構(gòu)造要求，門框墻厚度≥300mm、密閉門門框墻厚度≥250mm，受力鋼筋間距不應(yīng)大于250mm并應(yīng)在雙層鋼筋網(wǎng)片間設(shè)置直徑不小于6mm、間距不大于500mm、梅花形布置的拉結(jié)筋。當(dāng)有大型框架連續(xù)梁與面積相對較長的墻體時候，工作人員需要立足于實際情況對其配筋率進(jìn)行適當(dāng)提升，始終保證水平方向的配筋率比豎向的高，此舉可以強化墻體結(jié)構(gòu)原本的抗剪能力。同時，工作人員應(yīng)當(dāng)對人防工程框架體系中最大位移的標(biāo)準(zhǔn)值展開詳細(xì)的計算，充分考慮結(jié)構(gòu)本身在剪力變形以及扭曲變形的實際情況優(yōu)化墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，以此提升框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.4 頂板、頂板梁的受力設(shè)計分析

框架結(jié)構(gòu)體系中人防區(qū)頂板與頂板梁除應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)軟件的計算分析與配筋外，還應(yīng)滿足人防構(gòu)件構(gòu)造配筋要求，頂板配筋須按單個構(gòu)件核對計算配筋量，并應(yīng)滿足最小配筋率要求，最小配筋率指標(biāo)同墻體。頂板梁配筋計算時應(yīng)按《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》（GB 50038—2005）中4.11.10條規(guī)定，連續(xù)梁與框架梁應(yīng)箍筋需加密設(shè)置。頂板、頂板梁按彈塑性工作階段設(shè)計時，受拉鋼筋配筋率不宜大于1.5%，當(dāng)大于1.5%時，驗算構(gòu)架的允許延性比。鋼筋工程也是影響人防工程建設(shè)的基礎(chǔ)技術(shù)，對工程建設(shè)質(zhì)量有重要的作用。因此，在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行鋼筋施工作業(yè)，應(yīng)該對鋼筋進(jìn)行捆綁，并對其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，只有在每一個步驟都檢查無誤之后才能夠進(jìn)行下一步驟施工。這樣做不僅能夠保證工程的質(zhì)量還能夠避免很多的質(zhì)量安全問題，減輕對工程后續(xù)工作的影響。在具體開展鋼筋綁扎施工時，可以從兩個方面開展工作：①施工單位的采購人員需要多方比較，選擇優(yōu)質(zhì)的鋼筋材料，并且協(xié)同監(jiān)管部門人員對鋼筋材料在運輸、審核等環(huán)節(jié)做好監(jiān)管工作，如果經(jīng)過檢測、審核發(fā)現(xiàn)有不合格的材料，可以及時做出處理，防止不合格的鋼筋進(jìn)入施工現(xiàn)場；②在綁扎作業(yè)過程中，施工人員必須掌握鋼筋的詳細(xì)數(shù)量，并將使用的鋼筋做好記錄[3]。

在人防工程的框架體系受力分析方面，人防工程的屋蓋支座會承載很大的水平力，此水平力會使頂梁承載的力更大，工作人員應(yīng)加強對具體數(shù)據(jù)的測量，并根據(jù)水平力的情況測算框架結(jié)構(gòu)的受力，具體公式為：

其中：M——剪力；V——框架高度；B——反彎點高度。

2.5 加強材料選用能力，提升框架結(jié)構(gòu)抗?jié)B能力

人防工程的建設(shè)應(yīng)該對相應(yīng)材料的質(zhì)量加以關(guān)注，例如混凝土質(zhì)量、防水層、涂料防護(hù)、金屬保護(hù)層等等，由于框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計會采用特定材料加強結(jié)構(gòu)的防水性能，所以必須在保證防水結(jié)構(gòu)完善的前提下才能進(jìn)行后續(xù)施工。這就需要建立一套完善的管理制度，對工程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的審理，加強巡檢。并利用Mb=Mcb+Mcn公式計算框架結(jié)構(gòu)中的邊柱梁端彎矩，檢查結(jié)構(gòu)建設(shè)是否符合實際情況。此外還應(yīng)提升鋼筋混凝土的防滲能力，施工期間，相關(guān)施工人員需嚴(yán)格保障混凝土的振搗、澆筑環(huán)節(jié)的開展質(zhì)量，在正式進(jìn)行振搗前，需制定相應(yīng)的完善施工方案，保障混凝土的密度與硬度符合項目需求，并結(jié)合實際情況與設(shè)計方案執(zhí)行施工，加強施工現(xiàn)場的監(jiān)管。其中，確保每個澆筑面都配有相應(yīng)的振搗器非常關(guān)鍵，它是保障混凝土均勻振搗的重要部分，同時避免漏振。還有，為達(dá)到相應(yīng)的防滲功能，在實際工程中，需盡可能的避免施工縫的產(chǎn)生，墻體部分與底板之間需進(jìn)行施工縫的設(shè)置，并將其添加相應(yīng)的止水帶，并確保焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)，在止水帶埋入1/2后，則可達(dá)到相應(yīng)的防滲作用。在臨空墻的設(shè)置方面，外圍鋼筋在與板底進(jìn)行接觸后，需對防護(hù)區(qū)域予以錨固，其中，水平錨固長度需符合加墻厚（34d）標(biāo)準(zhǔn)。若反梁在臨空墻的上方，或板底厚度在1100mm以上，需直接將鋼筋置入梁板底部，無須進(jìn)行34d彎錨加固[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，人防工程框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究對結(jié)構(gòu)優(yōu)化與完善十分重要，需要相關(guān)部門針對人防工程建設(shè)期間所產(chǎn)生的不足提供針對性的優(yōu)化措施，加強對結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計選擇，在滿足受力情況的同時使人防工程更加具備合理性，為我國人防工程的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。