地下室人防结构的主要构件设计

地下室人防结构的主要构件设计

王柯炎

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摘要：人防建筑不但要求满足一般建筑的基本功能，还要做好给排水、通风、电气设备和照明等方面相互之间的协调配合，以保证建筑物在平时阶段具有合理、经济和舒适的特点，在战时阶段则达到安全、通畅、便捷的特性。

关键词：地下室；人防结构；构件设计

1结构设计要求

在人防地下室设计中，结构防护设计一般由两个重要方面组成：3360主体结构设计，包括外墙、楼板、屋面的设计。孔口保护系统设计，包括消波控制系统及其出口保护，同时，出口防护包括门框墙、人防门的选择、机场墙的计算、出入口通道的计算等。在实际的人防设计工作中，应掌握以下条件：在结构设计中，人防地下室平战荷载效应与工况相匹配，做到两者兼顾。在结构寿命期内，武器加载效应只考虑一次性效应，不考虑裂纹效应。

2人防地下室结构的设计特点及荷载取值分析

2.1 顶板

在对人防地下室顶部的动负荷计算上，就需要同时兼顾平时和战时工况：在平时工作，就需要同时兼顾建筑物顶部的动荷载和静荷载，结合施工情况，完成地下室的综合计算，并验算建筑的裂缝。战时情况下，也需要考虑静荷载和爆炸的等效负荷综合效果。但根据这些情况，当需要分别根据顶板、梁、墙等基础结构在平时情况和战时情况中所需要承受的压力组合方式计算得出结果时，再进行对比以确定其中的较大数值。因此通常，防空地下室顶板的基本构造形式都是普通的梁板结构、无梁楼盖、密肋楼盖等类型。其中，梁板式结构在实际应用中抗震特性良好，也是现阶段最广泛应用的建筑结构形式。无梁楼盖、密肋楼盖结构的设计较难把握。受到建筑柱网的不规则，顶板高差变动过大等因素的制约，但也具有如层高较小，主体构件施工简便，工期短等特点。因此人防地下室顶盖的结构型式选择，需要综合其抗力等级，地下室顶板覆土厚度、柱网、地下水位等多方面条件确定。尤其是人防地下室顶盖施工时，存在较大的施工荷载，钢筋施工困难，合理的结构型式、构造可以避免安全隐患的出现。

2.2 墙体

在人防地下室设计中，人防墙主要由封闭隔墙、门框墙、外立面、防单元隔墙和临空墙构成，同时，封闭隔墙一般不计入核兵器、普通兵器爆破的水平荷载，当考虑从顶板传来的竖向等效静负荷时，封闭隔墙也应该按大偏心受压构件计算，根据计算结果进行结构配筋即可。门框墙在出入口通道内，在实际计算中，可按四周作为独立悬臂的方法进行计算。当悬臂的边长和孔内垂直边长之比大于0.5时，一般需在孔内位设计边柱或上档梁。在人防工程结构计算中，一般以单个构件计算墙体，而人防结构设计时，则必须整体进行对周边结构和墙体之间弯矩配合状态的细致处理，并强化节点结构配筋，以实现对人防地下室在防护质量方面具有更好的体现。

2.3 柱与基础

在人防地下室工程设计中，在静荷载影响下，柱的承重能力会随着所用建筑材料强度的差异而变化，可以提高最大1.5倍。在战时状况中，并不需顾及支柱的活荷载，但在平时状况中，上部结构所积累的活荷载却和人防等效静荷载功能相比很大。而单独的地基底板工作，在结构处于非饱和土的状况下，也就必须严格按照一般要求进行设计，并要求能以此为基准进行与人防等效静荷载功能的结合，以提高结构刚度，并在严格按照设计规范要求的基础上验算结构承受强度。

3 主要构件设计

3.1 顶板

根据不同的跨度、荷载、场地及使用功能等要求，选择合适的布置是顶板设计的第一步。确定梁高：在确定梁高时，需要考虑地下室净高要求、设备用房高度要求、设备管道要求以及计算结果要求，以此来选择合适梁高。这里要注意转换梁位置，梁高有可能对地下室净高有影响，一定要和各专业协调好后确定。在顶板布置时还要注意有特殊功能要求的房间，例如配电间是否有电缆沟布置；设备间是否有设备基础，是否需要按照设备基础进行梁布置；生活水池或者消防水池是否有双层顶板要求等。这些常见问题在初步设计时要讨论清楚，以防缺漏。确定板厚：确定布置之后再根据地下室的范围及跨度确定板厚。按照《建筑抗震设计规范》6.1.14条的要求:以地下室顶板为主要上部构件的嵌固部分的设计，板厚不得低于180，混凝土强度也不得低于C30，并采取双层双向配筋方式，但各个方向的配筋比例均不得低于0.25%。按照《地下工程防水技术规程》4.1.7条的规定:防水地下室顶板构厚不应低于250mm；裂缝长度不宜超过0.2m，并且不能贯通；钢筋保护层厚度宜按照建筑构件的耐久性和施工环境选择，迎水面下钢筋保护层厚度不应低于50mm。结合工程及规范规程选择合适的板厚。

3.2 外墙设计

在人防地下室建筑结构设计中，由外墙所参与组成的主荷载因子主要包括有上部结构和墙体的相互承重、水荷载、等效静荷载、地面活荷载、对外墙自我承重的土压等。在地下室外墙配筋设计方面，一般是根据同建筑物垂直和水平荷载所造成的最大弯矩相等幅度来确定的，在实际工程设计当中，通常并不需要对竖向荷载的建筑压弯能力进行考虑，而只是直接根据建筑物曲线进行配筋的计算而已。在建筑地下室外墙体工作方面，一般依据支承状况以单向板、双向板的方法，对荷载弯矩等展开计算。在地下室中，由于具有不同的外墙体间距，因此，在设计当中则要求可以把基础底板、楼板等当作外墙体支点进行计算。在结构计算中，对外墙结构可采用连续梁作为计算模型进行，设定纵向受力竖向筋。同屋顶比较相似，对位于外墙外侧部位的竖筋，也可按照非贯穿筋和横贯钢筋相互交叉的方法加以布置。而在外墙选钢筋时，也可按照较细直径和大密度间隔的方法加以处理，确保最大空隙在

200mm之内，这对裂缝控制有着非常积极的意义。

3.3 底板设计

对于无桩基底层结构，当反作用力无法对水的浮力作出估算时，人防荷载也就无法与水荷载直接联系。而如果当地的逆向效应可以直接把水浮力计算到其中时，则需要考虑水荷载与人员安全荷载之间的结合关系。在实际使用时，针对于无荷载的基础底层，只能通过专业的计算程序分析内力，而对于有桩承台的基础基底，可通过定量板的模型，或者通过倒楼盖的计算加以解决。但当软件应用后，则可以在有限元设计中实现对上部与底层结构的安全荷载状态信息的读取。在实际工程当中，则必须进行对多层结构和部分人防工程的考察。以JCCAD软件系统为例，在筏板有限元和基础梁板弹性工程分析系统中即能够计算地基的结构安全问题。在地基设计时，当可对顶板等效静荷载的荷载数据加以输入与运算，并将其对同在同一地基上的楼板下空间均布的荷载数据进行应用分析时，以楼面负荷导算的形式在墙体结构、人防荷载作用时加以计算。在实际设计地基上，可进行对这部分墙体、梁人防荷载信息的读取。另外，还可以在基础底板上反向作用底板等效荷载。

4结语

作为工程设计技术人员则需要在研究普通建筑的基础上对人防地下室结构建筑特点进一步的了解，在不断实践的具体情况下进一步提高建筑结构设计素质，并把握工程人员安全和建筑结构设计发展演变的基本规律，从多方面努力提升建筑素质，以最大程度改善人防地下室的建筑结构发挥作用。

参考文献

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