关于人防地下室结构设计的问题研究

盛承财

摘 要：人防地下室是人防工程的重要组成部分。在实际设计当中，由于人防地下室的特殊性，还存在许多设计问题，影响人防地下室的正常使用。加强对这些问题的研究，采取合适的问题解决措施，有着重要现实意义。对当前人防地下室结构设计中存在的问题展开研究，提出相应对策，为人防地下室结构设计提供借鉴。

关键词：人防地下室；结构设计；主体结构；荷载计算

中图分类号：T247.9 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.107

文章编号：2095-6835（2016）11-0107-02

1 主体结构设计问题与对策

在地下人防主体结构设计中，容易发生的问题主要是结构选型不合理，导致结构构件布置太过复杂，影响其日常使用或者战时功能，不符合“平战结合”的要求。

对此，在主体结构中，需要综合考虑工程上部建筑结构类型、平战使用要求、防护要求以及水文地质情况等各方面因素，选择最为合理的结构类型。同时，还需要做好主体结构中柱网的设计，避免柱网分布不合理影响结构安全与功能，具体设计措施有：①在出入口位置，柱网要尽量避免占用停车位，将其选择在车库的边角位置。尽量使用统一种类的柱网，使其尺寸保持一致。②在柱网比例关系设计中，要满足停车、行车的技术要求，并在保证结构合理性基础上，提高结构经济性。同时，人防地下室柱网与上部建筑结构柱网保持统一。

2 顶板结构设计问题与对策

2.1 问题

顶板是上部结构与人防地下室相接的部分，顶板结构设计容易出现的问题主要是荷载计算失误、配筋不合理等。其中，在荷载计算时，经常会出现漏掉顶板上消防车与施工通道活荷载、漏掉顶板设备用房活荷载、顶板覆土荷载取值不足、等效静荷载取值偏小等情况。

2.2 对策

针对上述问题，在顶板结构设计中，首先要做好相应的计算，选择合适的参数，然后对构造进行设计。

在荷载计算时，人防地下室与普通工程的差别只在于普通工程只需要计算静荷载，而人防地下室还需要计算短时间内爆炸对其造成的冲击动荷载。在瞬时加载发生时，会对材料强度提出更高要求。在计算时，需要对一般情况下材料强度进行调整，在其基础上，乘以大于1的强度调整系数；对于混凝土结构强度等级、砌体材料类型以及钢材类型的不同，其调整系数也有所不同。

在发生瞬时加载后，人防工程结构构件的安全储备会减小。因此，需要对结构构件进行折减计算。在构件原有强度基础上，乘以小于1的强度折减系数，避免构件在承受瞬时加载时发生断裂等问题，提高人防地下工程整体安全性。

在参数选择中，由于本工程主楼采用的是剪力墙结构，有较多填充墙、裙房以及地下车库等框架结构，填充墙较少，需要采用不同的设计参数；同时，还要考虑连梁刚度折减情况。在本工程中，对于连梁可以取0.55的刚度折减系数。根据上述参数选取要点，在人防地下室的顶板结构设计中，先向计算软件中导入人防荷载，取0.55的连梁刚度折减系数，剪力墙结构体系取0.9 周期折减系数，从计算结果中选择主楼部分的值；然后再取消人防荷载，不考虑连梁刚度折减，框架结构体系取0.8周期折减系数，从计算结果中选择裙房部分值，就可以较为准确地计算出地下人防结构顶板的受力值。

在顶板结构设计中，还需要从以下几方面入手：①在材料、抗渗等级以及构件厚度等方面，都要采取比普通结构更高的设计；②在结构构件配筋率上，由于截面尺寸较大，需要保证配筋率全部大于最小配筋率，以防发生脆性破坏，出现突然压溃，威胁人防地下室的安全；③在人防地下室的板、墙设计中，要采取双面配筋的方式，拉筋设置为梅花形，保证钢筋与混凝土在震动作用下依然有良好的结合水平，可以共同受力；④在沉降缝、伸缩缝设计中，由于其自身性质决定了难以承受巨大冲击力，不宜将其设置在防护单元内，要将其设置在于主体结构连接部位或者室外出入口位置。

3 结构抗浮能力问题与对策

由于人防地下室其会受到地下水的浮力作用，产生上浮，必须对其进行抗浮设计。在抗浮设计中，容易出现的问题是抗浮计算不准确、缺乏抗浮验算或者抗浮方案不合理等。

对此，在抗浮能力设计时，首先要对人防地下室进行抗浮验算与分析，根据相关规范要求，结构抗浮稳定满足的条件为：

在抗浮设计中，可以通过利用支护桩对道路下方人防地下室进行抗浮，其设计如图1所示。在此种设计，支护桩会对人防地下室带来一定的限制作用，有效增强道路下人防地下室的抗浮能力；同时，还可以减少室内抗浮混凝土配重垫层的厚度，缩短底板外挑长度，对基坑开挖施工有一定帮助。

4 通风系统的设计

通风系统也是人防地下室的重要组成部分，在通风系统设计中，容易遇到的问题就是消防与人防、战时与平时之间的不协调，只能满足单一方面的需求，对此，采取的解决措施为有以下几种。

4.1 消防与人防矛盾协调

在地下室消防中，根据规定，在采用自动灭火系统时，防火分区的建筑面积为2 000 m2，而在人防工程中，防护单元最大面积为800 m2。在这种矛盾下，需要将消防排烟系统按照防护单元形式的需求，增加排烟系统中竖井集气室数量，通过预埋风管、密闭盘等来达到人防工程的需求。

4.2 排风战时与平时协调

人防地下室需要有战时干厕、防毒通道排风系统。由于其本身特殊性，排风系统是需要单独设置的，这可能与平时排风系统之间产生冲突。对此，在设计时，要从战时的角度考虑，对整个排风系统进行全局规划，优先满足战时排风系统的需求，保证人防地下室战时的正常运用。

5 地下室外墙配筋问题

外墙是地下室与土壤接触的结构，会直接承受土层的压力，对其刚度要求相对较高，而配筋是决定外墙刚度的关键性因素。在设计中，容易出现的问题是配筋设计不能满足外墙受力要求、外墙土侧压力取值偏小等。

在外墙配筋设计时，如果地下内部有较多横隔墙或者上层建筑柱直接连接到基础底板上，外墙配筋计算应当按照内部横墙、楼板上所支撑的双向板来计算；如果地下室内部有较少或者没有横隔墙，需要考虑上下两端支撑，按照下端髂骨基础底板、上段嵌固顶板的单向板计算，由此计算出的是外墙的竖向分布筋，即受力主筋。当人防地下室外墙与主体剪力墙重叠时，配筋率需要按照人防剪力墙的标准来设计，如果剪力墙配筋率大于人防外墙，则应当取较大值。

对于外墙土侧压力，在计算时，静止土压力系数通常取0.5～0.7，具体需要根据土质情况，采取分酸或者水土合算的方法。

6 结束语

综上所述，地下人防工程结构设计在建筑工程结构设计中占据着重要地位，会直接决定整个建筑工程的安全，加强对地下人防工程结构设计的重视，是一项必要的工作。在实际地下人防设计结构设计中，存在有许多方面的问题，比如外墙配筋、顶板结构和抗浮设计，等等。充分掌握这些问题，采取正确的设计对策解决问题，可以有效提高地下人防工程结构设计的可靠性。

参考文献

[1]汪冬生.人防地下室结构设计中存在的问题[J].江苏建筑，2012（02）：57-59.

〔编辑：胡雪飞〕