浅析人防地下室结构设计

2018-02-16马婵娟

建筑与装饰 2018年17期

马婵娟

青海省人民防空工程设计研究院青海西宁 810000

在设计民用建筑的过程中，由于高层写字楼和住宅的使用需要，一般会进行地下室或地下停车场的设计，平时作为储藏间或地下车库，战时则作为人防地下室。这种地下室通常面积很大，结构形式十分复杂，更多关联着平时使用。在进行设计时，需要其结构强度能满足人防建设要求，同时还应综合考虑平时的使用需求，进行统筹规划，实现“平战结合”的设计。

1 人防地下室结构设计概述

人民防空工程是为了在作战时保护人员与物资、医疗救护等需要而修建的地下防护建筑。防空地下室是人防工程中最重要的构造之一。同时人防地下室是现代建筑行业中不可或缺的一部分，结构设计问题在整个工程的建设过程中出现最为频繁。在对人防地下室工程的结构设计工作中，重点是结合工程本身所具备的特点来进行有效的分析与计算。在我国，人防地下室分为甲类和乙类，其中甲类人防地下室的设计主要针对的是核武器、常规武器和生化武器等产生的一次作用进行有效的防护作用，而乙类人防地下室的设计，只需对常规武器或常规生化武器所产生的一次作用实施防护。因此，在人防地下室的结构设计过程中，就需要对其进行针对性分析，保证工程设计的安全性、稳定性。从人防地下室的埋入深度上来分析，主要分为全埋式人防地下室或高出地面的人防地下室，这两种地下室在实际的结构设计方面也存在着比较大的差异性，特别是在对顶板的相关结构设计中，所需要注重的问题是不相同的，应区别对待，以保证工程的稳定性[1]。

2 人防地下室结构的设计特点

参照人防地下室的构成，人防地下室结构设计也可被划分为：主体结构设计与孔口防护设计。其中前者包括顶板、外侧墙及底板等的设计；后者包括出入口的消波系统及防护等的设计。出于战时动荷载要求，人防与非人防地下室的结构设计区别较大，通常表现在构造、内力计算、强度、荷载和其组合等上面。

2.1 平战转换

出于人防需要，在战时高层建筑地下室用作人防地下室，因此其结构设计必须方便平战转换，而考虑到经济及地下室的受力特点。一般民用建筑的地下室设计多为5级或6级，战时控制结构顶板设计，且应结合地下室结构来设计侧墙和底板。

2.2 降低了结构设计的可靠度

国家规定，人防地下室使用的钢筋混凝土中的延性构件失效概率一般是6.1%，约为100倍的普通钢筋混凝土中的延性构件失效概率。

2.3 提高了材料强度设计值

实验显示，进行快速加载后，会增强材料强度，比如可将钢材强度与砌体强度的设计值分别提高1.2倍至1.5倍与1.2倍至1.3倍。

2.4 可通过静力计算方法来对结构动力进行分析

人防荷载为动荷载，存在偶然性，在设计的使用年限内，该荷载不一定会出现。可通过等效静荷载法对其结构动力进行分析，再通过静力计算法来对其结构内力进行分析。

2.5 可只计算强度

在爆炸动荷载作用下，已通过允许延性比控制了构件的变形极限，因此可不用单独计算地基承载力和结构变形裂缝。

2.6 更严格的构造要求

与非人防地下室相比，人防地下室的构造设计要求会更严格，除了考虑受力外，还应考虑构造，比如应关注结构构件的最小配筋率及厚度等[2]。

3 人防地下室的结构设计的基本原则

3.1 结构可靠度较低

一般来说，满足国家标准的人防地下室规定混凝土结构构件延性破坏时可靠指标和失效概率、脆性破坏可靠指标均低于一般结构的混凝土各项指标。结构可靠度低降低了成本，目的是为了达到只使用一次的效果，各部分的结构构件可考虑采用可塑性的材料，按弹塑性工作阶段计算结构内力，以便节约成本，充分发挥结构的潜力，提高整体效率。

3.2 各体系部件相协调

防空地下室的结构设计，应根据防护要求和受力情况做到结构各个部位抗力相协调，避免因局部遭到损坏而失去整个防护工程作用等情况的发生。尤其是地上与地下承重结构体系要协调，不能出现两者强弱相差较大的情况。在各部件都符合工程安全标准的情况下找出最合适的材料和元件，以协调其他部件的功能，发挥整体作用。在人防地下室结构设计中考虑钢筋混凝土的可塑性，有利于提升工程的整体经济效益。

3.3 平战结合，满足战时和平日需求

无论是多层或高层建筑，其防空地下室结构，是整个建筑结构体系不可或缺的一部分，其结构设计既要满足平时使用的要求，又要满足作战期间各种保护人力、物资、医疗设备等要求，即防空地下室结构设计应同时满足平时和战时两种不同荷载效应组合的要求。因此在设计过程中要特别考虑平战结合的原则，综合本地水土类型、防护要求、平时使用要求等因素，在确保安全的基础之上，选择出经济成本最低、最科学合理的结构类型。当平日的结构需求和战时存在差异化标准的时候，需要及时的实现平战功能的转换，完成人防地下室角色的转变[3]。

4 人防地下室墙体的结构设计要点

在地下室的结构设计中，需要将墙体结构作为人防地下室中的一个重要的构成部分来进行处理，通过这种方式可对设计的有效性加以提升，并有效防止与其他部位出现比较明显性的冲突。在对墙体的设计当中需要特别注意配筋率的问题，对混凝土结构墙体，我们首先需要满足最小配筋率的要求，再对其他工况加以分析，通过这种方式可以有效保证人防地下室墙体结构的稳定性，并满足了工程经济性的需求。在对墙体进行分析计算时，我们需要结合人防地下室设计规范中对墙体的具体要求，考虑各种工况下水、土及冲击波对墙体产生的压力，在得到具体的计算值后，再根据最小配筋率大小进行准确的分析和验算，以此来保证墙体结构设计的安全性、稳定性和经济性。