浅谈人防地下室结构设计的原理与特点

董杰

摘要：近几年，我国经济快速增长，城镇建设的规模和建设水平不断提高，发展和利用城市地下空间，日益引起人们的关注，与此同时，对城市的综合防灾能力提出了更高的要求。把人防工程与城市建设有机结合起来，特别是人防地下室工程建设得到了前所未有的发展。分析了地下室的结构设计要点，提出人防地下室结构设计中存在的主要问题和解决方法;期望得到各方的关注。

关键词：人防工程;地下室;结构设计;措施

前言：

目前高楼大厦中一般都设有地下结构（一般用作地下停车场）的现象，平时可用于正常地下建筑的功能使用，战争时期可改成人防地下室，以实现城市地下空间的有效利用。与此同时，也达成地下结构利用功能的最优化。但是有一点需要特别注意：因为地下空间比较大，所以其构造形式较为复杂，紧密联系于大量的构件，所以，在结构设计上要做好相应的工作。本论文将试着将某人的地下室防盗案作为一个切入点，开展结构设计方面的相关分析工作。

一、人防结构设计的特点及设计原则

1.1人防的防御就是人民防空，人防工作是以国防为本，调动、组织群众进行保护，防灾减灾空中灾害。不让人员撤离除了测量以外，还是战时防空的一项重要举措。

1.2 防空洞地下室结构设计主要包括两个方面：

第一，主体结构的设计，包含屋顶、外墙、其他部件如底板的结构设计，

第二，出入口保护设计，入口保护设计包括保护封闭门的门框墙、微空墙等人防墙设计战争时期的重要入口加强设计，战争时期重要出入口的防塌设计，战争时期的风井，风井的防塌及其它若干问题。

1.3仅验算强度，

因为受到核爆炸动荷载，构造件的变形受容许塑性比率[β]控制。可塑性比率[β]，系指构件所容许的最大变形与弹性极限变化之比，[β]≤1时，采用弹性作业阶段;当[β]﹥1时，组件处于弹塑性工作状态。因此，在防空洞的结构设计中，不再单独对结构构件的变形和裂缝进行再验算;

二、人防地下室结构设计的问题分析

（一）人 防区域划分不清楚

填入人防荷载图纸，第一，明确人防区域的划分，例如保护等级多高，有多人防护，各保护装置的特定位置等。人防区域，通常指出入口防护密闭门外的区域。无人看守区的楼梯和小楼梯可不按照人防楼梯设计，以及人防楼梯的周围，根据建筑物的结构特点，对上部结构进行设计。

（二）底板荷载取值不正确

基础工程项目标准中的底板当量静载荷取值，适用于《人体防护规范》，不仅与地质情势（饱和土或非饱和土）有关，也与受力类型的桩基计算有关。在表格中，“端桩”为无摩擦的纯端承桩，其他桩基均按“不端桩”进行核对;水的反作用力大于建筑物的重量，用 JCCAD桩、筏板计算底板时，水反力不符合实际水头的输入量.制造的底板所受的水土反力都小于实际情况;在未将 PKPM按倒楼盖计算的情况下，平时与战时，底板水反力的输入值不相同。因为 PM中输入的水反力是等载标准值，当与人防载荷相结合时，软体会自动计算1.2的常负荷分项，当被输入时.要考虑这一系数的积极效应，不然就会产生浪费。

（三）受力分析和结构计算

对人防地下室的结构设计，要注意它的受力状况，在这个基础上，执行联合载荷，从而实现合理的设计。本文结合工程实例，对人防地下室结构墙体进行了分析。人防地下室的墙主要分为四个方面，它们分别是外墙、密闭式、临空式、单元式等。对于密封的隔板，没有必要进行应力分析及相应的计算。人防墙主要在水平方向承受荷载，当建立它的计算模型时，先架设单向板，使地脚墙下端保持固定，对于上层，要根据顶板刚度的不同，判定为简支或固端。就设计而言，顶厚通常大于墙厚，可以将墙板作为固端来计算，相反，若顶厚不大于墙厚，那么，应该被简化支付。对于框架墙而言，它就像一个开孔的临空墙，所以，当模型计算的时候，在孔的周围形成一个悬臂，单独进行计算。如果悬臂梁的长度超过开孔边长一半，要设计横梁位于两侧的柱子。应当指出，人防水层的墙基本上按单件计算，就建筑而言，设计者应该小心地协调墙与周围构件之间的弯曲状态，并且加大对结点结构的设计。

三、人防地下室结构设计关键要点

（一）结构布置

这个项目的综合性很强，而且，为适应办公需求，地下建筑共设有两个出入口，可以使用车道通行，一个位于人防建筑范围之外;每一保护单元都有一个主要和次要出入口，人防的地下室主要分布在裙房和户外地面下面。办公大楼主要设备间需设在地下室北侧，使人的防护间与高层垂直受力构件分开设计;户外通道和竖井的直通大部分不设在防塌区域，降低局部防塌构件的设计。

（二）弹塑性设计和结构计算

第一，弹塑性设计，应充分考虑爆炸动力载荷作用下结构构件的变形极限，以延性比例来控制，標准中已考虑了各种结构的容许塑性比值及形变限值和保护密封要求，因此，防空地下室结构不需要在爆炸动载荷作用下的变形验算;加载取值仅考虑一次核爆炸攻击;与此同时，要注意各个部分的抗力配合，防止部分先期破坏。另外，在项目设计过程中，出现下列问题：由于办公大楼的柱网布设局部性，因此，在结构计算中很少有大跨度混凝土梁延性难以通过，但是，提高混凝土整体强度等级非常不经济，最后，我们使用了以下方法：在受拉筋上加筋率籽插籽 max，增加配筋截面受压钢筋，能有效地降低压力区域，保证延性比符合规格要求;当值 max、增加受弯件的截面尺寸，使受拉钢筋配筋率与壳层的 max加压加筋的配比。第二，人防地下室结构设计的主要内容包括：预留主结构的设计，顶板、底板、外壁等构件的设计;孔口保护设计消声系统、走道下的临空墙壁设计;开孔部件，例如风井、防塌棚架、相邻的单元隔墙等。用于人防载荷的取值，载荷的组合，其中明确规定了计算模式和内力分析有关的规范和图表，为此，建议有两点注意：淤泥用于民用建筑人防地下室、通常仅包括5、6个级别的人防设计，建筑顶部基本是受战争年代控制的，并因地下室结构形式、埋设深度、侧墙、底板抗浮力设计水位等因素取平时和战时不利条件。

（三）钢筋的设计

该项目在地下一段钢筋构造中按三级抗震标准设置。标准数值确定需在所需的取值基础上上浮5%。与此同时，人防地下室工程中的临空墙和顶、外墙与顶面板交接处受弯力作用较大，因此，要考虑整体结构的稳定性因素，把地下室边墙外立杆的钢筋水平伸入人防屋顶。与此同时，保证横向钢筋能满足结构锚杆长度的要求。

（四）出入口楼梯的设计

从整体考虑地下结构的稳定性，以及地下结构的安全考虑，此项目对地下室墙板及出入口楼梯进行拉通处理。同样，在其他类似工程中，也可以分两部分加以处理，但是前提条件要满足“断筋面积1/2，比同截面受拉钢筋还要高。

结束语：

建筑地下工程是一项综合性较强的工程，所涉及的问题很多也很复杂，不管是正常的工作条件还是战时的工作条件，而且现在的计算机计算软件的功能都不够完善，人防建筑设计中的技术问题需要进一步研究，分析设计经验，改进设计。

参考文献：

[1]戴晓杰. 浅谈人防地下室结构设计中存在的问题分析及应对策略[J]. 中国住宅设施，2019，No.197（10）：44-45.

[2]杨志翠. 人防地下室结构设计方法与工程应用[J]. 四川水泥，2019，000（005）：102-102.