关于防空地下室结构设计常见问题解析

马志春

摘 要：近年来，随着我国经济水平的稳步增长，我国城市建筑行业已到达了飞速发展的黄金时期。到目前为止，城市地下防空建设已成为我国建筑行业中一个重要的部分，而作为防空地下室设计重点的结构设计，因其设计概念较为复杂，设计过程较为繁琐而成为影响防空地下室建设质量的主要因素之一。在我国，防空地下室结构设计过程中存有很多弊端，主要表现为设计资料短缺，设计人员不专业，设计方法不科学等。本文作者以目前我国防空地下室结构设计的现状为研究基础，综合分析了防空地下室结构设计过程中的特点，阐述了防空地下室结构设计的重点，旨在为我国防空地下室结构设计奠定坚实的基础。

关键词：防空地下室；结构设计；常见问题；解析

随着我国科学技术水平的不断提升，我国城市建设发展步入黄金时期。在以地下间开发、利用为重点的民用建筑发展背景下，防空地下室结构设计已成为民用建筑工程发展的重要部分。到目前为止，我国防空地下室结构设计中普遍存在着设计资料不齐全、工作人员匮乏以及设计步骤过于繁琐的弊端。除此之外，因设计人员对设计概念的认识程度不够，不能明确设计重点，也对防空地下室结构设计的水平造成了严重影响。

1 内力分析、截面设计及外墙计算模型的构建

第一，内力分析及截面设计。防空地下室可以分成甲、乙两种类型。对于甲类防空地下室，要综合考虑核武器、常规性武器爆炸后的等效静载量和相应的静载作用。而对于乙类的防空地下室，则只需要考虑常规性武器爆炸后的等效静载力及相应的静载作用。在实际施工过程中，应该结合施工区域的土质类型、风土水文等自然环境条件来确定结构的等效静载。人防等效静载的确定是防空地下室结构设计过程中的一项基础性工作。通常而言，可以按实际工程的分布情况直接选用，而不用另外进行计算。在现实生活中，因为工作人员对设计图纸理解的偏差，或者是因为技术人员不够专业，时常会在计算人防等效静载时出现错误。总之，虽然防空地下室结构内力的分析方法和以往的建筑物分析方法略有不同，但是截面设计的方法却同一般建筑的设计方法一样。

第二，外墙计算模型的构建。通常来讲，防空地下室的外墙计算应按照单向板进行，计算方法為：将防空地下室的楼板、底板等作为外墙的支点，以单位长度外墙为计算尺度，按照地下室层数中连续板的数目进行计算。根据工程结构外墙和施工周边结构的刚度比例系数可以确定出外墙的支撑条件。如果外墙的宽度比周边结构的宽度大，则应该按照简支梁来考虑，反之则应按固端来考虑。

2 协调性问题

根据防空地下室结构设计的原则可知，在进行防空地下室结构设计的时候，应注重建筑物各个部位之间抗力的协调性。抗力协调指的是在某一特定人防荷载的作用下，各结构部位仍可正常工作的能力。因为建筑物不同部位受到的作用力不同，所以结构各部位所发生的损坏程度及应配备的安全措施就不一样。工程结构的协调性主要表现在三个方面，分别为：工程主体结构各部位间的协调统一，防空地下室出入口各部位的协调统一，以及防空地下室出入口与工程主体结构之间的协调统一。

在防空地下室结构设计过程中经常出现以下问题：

第一，条形基础未考虑顶板处的人防荷载作用；

第二，有顶盖的通道没有考虑等效静载；

第三，电梯墙壁未安装配筋；

第四，桩身没有进行强化。

以上几点只是部分问题，在设计建设中一定要多加注意，减少工程隐患。

3 抗浮问题

抗浮问题是防空地下室结构设计过程中的一个重点问题。在我国很多建筑商为了尽可能扩充地下可利用空间，选择构建了单层和多层地下室，抗浮问题由之产生。浮力计算的前提是抗浮设计水位，在实际操作过程中，应该根据工程实际合理规划抗浮设计水位。从根本上讲，抗浮设计水位并不是施工区域常年最高降水水位，也不是工程勘察过程中的当前水位。抗浮设计水位的确定，应该在综合分析施工区域历年水文风土材料的前提下，结合施工区域具体的地下水类型、水位变化情况、地下水排泄通道等进行确定。

总而言之，防空地下室不论是在施工阶段还是在使用工阶段，都应该符合相关的抗浮要求。一般来说，抗浮设计和抗浮计算都是针对使用过程进行的，而施工阶段则会对地下水位的排水和降水提出明确要求。在进行阶段性的抗浮计算时，一般会采用安全系数法进行验算。抗浮安全系数是抗浮力标准和水浮力标准的比例系数。国际上和地方上的抗浮安全系数是不一样的，有的地方规定抗浮安全系数要高于1，有的地方规定抗浮安全系数要不低于1.05，具体的抗浮安全系数应以当地有关规定为准。

在实际施工过程中，常有着整体抗浮和局部抗浮的问题。前者是对整个工程来讲，后者则是针对部分施工区域来讲。并且整体抗浮满足并不带表着局部抗浮就会满足，所以，在对工程整体进行抗浮验算的时候，应酌情进行工程局部的抗浮验算。通常情况下，在工程整体抗浮满足的前提下，如果工程主体外，小范围内存在结构比重较小的区域，则可以通过增强地下室刚度来提升建筑物整体的抗浮性能，反之则需要进行局部抗浮设计。

4 其他

第一，抗震问题。在防空地下室结构设计的过程中，防控地下结构的抗震性也是设计人员需要重点关注的一个问题。高层建筑规范和抗震设计规范对防空地下室的结构组成、顶棚厚薄、以及植筋数目等都有着明确的规定。在进行防空地下室结构设计的时候，要确保地下室的承重墙体和地上部分的墙体协调一致，从而保障建筑物竖向上的连续性。至于防抗等级，如果地上部分的嵌固部位是地下室的顶板，那么地下一层的抗震等级与其相连上部的抗震等级是一样的。与此同时，防空地下室每深一层抗震等级便会相应降低一级，且全部楼层的抗震等级都应高于四级。至于那些超出主楼楼体部分，且没有上部结构的防空地下室，则应结合具体情况选用三级或四级。此外，防空地下室结构设计的基本要求和三级抗震要求基本一样。

第二，超长结构和后浇带问题。近年来出现了许多大型和超大型的防空地下室，伸缩缝可以将这些特殊规模的地下室分割成许多个单元，方便人们更好地对这些空间进行使用。而不设缝则可能造成空间控制困难，造成空间浪费。当然，对防空地下室来说，不设置伸缩缝是一种不错的选择，这样做不但可以使用用户更加自由的对空间进行规划，而且减轻了施工工程的工作量，从某一方面来说极大提升了工作效率。目前我国已有很多大型防空地下室选择了不设缝的建筑方式，所采用的的方式主要为，在构建后浇带以及膨胀加强带的基础上，通过精化施工手法、改变施工用料以及优化施工结构等方法，解决超长防空地下室结构的裂缝控制问题。通过这种方法处理过的超长防空地下室，有效缩短了建筑过程中的结构长度，使裂缝控制成为可能。

5 结语

综上所述，防空地下室结构设计不但在一定程度上提升了它的功能性，协调了其结构设计、通风等之间的关系，更是一个对旧的设计方案的创新和优化过程。其中，人防型地下室结构设计的步骤较为复杂，在设计时要将平时的工程进度，和战时工程进度综合起来考虑，在保证工程质量的同时，尽可能缩减施工用时，提升工程效益。当然，因为在进行防空地下室结构设计时会牵扯到同用户及政府部门的沟通协调，所以还需要设计人员不断对设计方案进行改革、总结，以满足社会各界的需求。与此同时，在实际施工过程中，还应该灵活运用各种高新设计软件，共同提升防空地下室结构设计的水平。

参考文献

[1]董佐青. 防空地下室结构设计相关问题研究[J]. 商品混凝土，2013，07：135+137.

[2]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.