人防地下室结构设计方法与工程应用

杨志翠

（山西省人防建筑设计研究院， 山西 太原 030013）

人防地下室与普通地下室相比，人防地下室的设计需考虑人防荷载，比较战时工况与平时工况，取两者大值作为控制值；人防地下室需兼顾平时及战时设计，做到平时有经济效益，战时有战备功能。人防地下室施工比普通地下室的施工更加严格、科学、规范和标准；总之，人防地下室具有防震、防灾和防空战备的应急救援功能，让人们在发生各种意外的情况下，能够有一个隐蔽的、安全的、物资充足的环境。

1 人防地下室结构设计的特点

人防地下室是整个建筑结构体系的一部分，其结构设计既要满足平时使用的结构要求，又要满足战时作为规定设防类别和级别的防护结构要求，即防空地下室结构设计应同时满足平时和展示不同荷载效应组合的要求，并取其中控制条件作为人防地下室结构设计的依据。[1]主体结构设计和孔口防护设计是人防地下室结构设计的主要内容。人防地下室在爆炸动荷载的作用下将整个结构进行拆分，让一个整体呈单个的结构组件，然后进行计算，人防荷载的作用在整个设计的结构中只考虑一次，因为爆炸动荷载具有偶然性，荷载量大和作用时间短的特点[2]。全埋式人防地下室的结构设计不需要考虑结构的侧移，可以根据均匀作用的结构进行计算。人防地下室不需要对结构的构件变形和裂缝进行单独的验算，因为构件的变形已经利用构件的延性进行了控制，根据实际经验来看，在爆炸动荷载的作用下，结构构件所受到的变形是毫秒级的，所以要提高材料设计的强度。人防地下室既需满足战时防灾的需求，又需兼顾平时使用产生经济效益，所以人防地下室设计施工需要考虑得更多、更精细、更完善。

2 人防地下室结构设计的原则

人防地下室结构设计遵循了平战结合的原则，将战时使用的需求和日常生活的需求相结合，满足了实际的多方面需求。因为人防地下室的使用上具有一定的特点，所以在结构设计的工程中应该遵循强度检测标准的原则，重视对人防地下室结构强度的考虑，在设计中应该确定结构构件的延性比[3]，关注人防地下室防护密闭的需求和构件变形限制的关系。因为人防地下室需要防御爆炸荷载，所以要遵循保证设计强度的原则，把最强的破坏强度作为设计的参数，从而保证爆炸荷载无法对人防地下室造成损坏。要重点建设人防地下室，并做好长期的准备工作，要坚持人防建设和社会建设的共同发展，人防地下室的结构设计必须符合人防工程的需求，要把平时生活的需求考虑全面。

3 人防地下室结构设计的注意问题

因为爆炸动荷载的作用力会使人防地下室的结构构件出现屈服的情况，引起变形，人防地下室的工程是可以出现一定程度上的变形的，但是人防工程的结构不能发生变化，构件的变形如果没有超过最大值，那么就会跟着动载荷的出现而出现，消失而消失，最后达到静止的状态，因此在人防设计的过程中是允许这种弹性阶段的，根据大量的实践经验，延性破坏与脆性破坏相比较，延性破坏具有更强的安全性，所以，人防地下室的结构设计可以根据这一点进行设计，可以通过钢筋混凝土的方法解决延性比控制的问题，并在控制的同时对钢筋混凝土中的各项数据进行提升，人防地下室结构设计人员要重视构件的延性比，为结构构件的延性提供保障。人防地下室出入口的设计也需要对静荷载进行考虑，从多个方面进行分析，其中还要包括对辐射的分析，避免被冲击波破坏，为了防止出入口被堵塞[4]，就需要提高载荷，采用最低的厚度，出入口的结构设计是人防工程中较为重要的，因此一定要保证出入口工程的质量，从而提高人防地下室的安全性。在进行人防地下室孔口结构设计的过程中，要将平战结合的原则落到实处，让人防地下室在受到核武器或常规武器攻击时在最快的时间内被使用，从而实现为人民提供一个安全的隐蔽场所的愿望。

4 高层建筑工程中的应用分析

4.1 承重结构设计

在高层建筑中应用人防地下室的结构设计，必须和地面布置的情况结合起来，在进行竖向承重设计的过程中，要避免在设计中出现较大的差误，要让竖向承重构件和防震竖向构件配合到位。为了提高高层建筑的防震性，就需要加强底部和下部分墙柱钢筋混凝土的等级，要避免钢筋混凝土的等级不一致而导致承载力不协调[5]，从而造成施工的困难。在满足规范的人防建设要求的情况下，人防墙体的厚度要尽量的和地下室抗震墙体的厚度保持一致，如果在施工的过程中，人防墙体的厚度大于地下室抗震墙体的厚度，就可以采取以加厚抗震墙体厚度的方法来解决，人防墙体在满足人防建设要求的同时还应该满足抗震墙体的计算需求，人防地下室承重结构的设计对设计人员技术的掌握程度有着较高的要求，设计人员在设计的过程中必须要保证承重结构设计的合理性。

4.2 人防口部设计

人防口部是一个特殊的设计部分，与普通的地下室设计相对比，人防口部设计的内容是比较多的，包括门框墙、出入口通道、防倒塌棚架等。口部墙体的主要设计要满足密闭性和防辐射性，并把厚度保证到最小，在小于防护的厚度时，可以采用砌砖的方法来加厚墙体，战时的出入口通道要尽量设计在建筑倒塌的范围以外，在没有办法满足这一点的情况下就可以采用设计防倒塌棚架的方法。消波设计也是人防口部设计的重要组成部分，并且会对战时中整体的人防地下室起到重要的影响作用，消波设计主要对空袭爆炸的冲击波起到消减和消除的作用[6]，并减少冲击波对其它构件的影响，要重视起对消波的设计，并结合高层建筑的实际情况和要求进行设计。

4.3 设计参数选取

人防工程在受到爆炸荷载的作用下，产生的情况与常见的静荷载是不同的，爆炸动荷载具有偶然性，荷载量大和作用时间短的特点，为了满足计算和设计的精度，就必须重视对设计参数的合理选取。在进行钢筋混凝土的强度取值时，就需要将材料对强度的影响考虑全面。要控制结构构件的允许弹性度，注意有关的限制条件。

5 结束语

地下室本身就是建筑设计结构中的一个重要组成部分，地下室的安全性是直接影响建筑结构稳定的因素，在一些高层建筑中，地下室的造价要比居住建筑的造价高。地下室是一个特殊的建筑，位置也具有特殊性，所以在设计的过程中，避免不了一些复杂问题的出现，所以地下室的设计工作还存在一定的难度。随着我国城市建设规模不断的扩展，人防地下室工程也日渐增强，因此，社会和人们对人防地下室的结构设计有了更高的要求，但是受众多因素的影响，人防地下室结构设计中还存在着不足之处，为了提高人防地下室的设计质量，就必须找准问题并采取解决的措施，从而推动我国人防工程建设的可持续发展。