乙类防空地下室的经济化设计分析

张泽元

（山西一建集团有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

近年来，人防工程建设实行了指导思想的战略转变，强调平战结合，为经济建设和城市建设服务，新建的人防工程多为直接利用主楼地下空间及地下车库空间。在主楼地下部分能够在满足人防口部设置要求的前提下合理的利用主楼剪力墙；在人防地下车库的设计中，地库顶板承受的覆土荷载较大，再加上人防荷载的作用，地库梁、板配筋很大等问题。在满足安全要求的前提下，有效降低成本成为设计的重要工作。

1 防空地下室顶板覆土层厚度的优化

图1 梁配筋面积对比（从上到下依次为方案1.2.3）

以典型的地库柱距6m×7.8m 为例，人防类别为乙类（常6级），柱截面尺寸600×600，长跨方向梁高400×800，短跨方向梁高400×800，板采用大板，板厚300mm，因常规地库顶板覆土为满足室外管网的铺设，一般覆土厚度均在1m 以上，且顶板覆土大于1.5m 时可不计入人防等效静荷载，故选1m、1.5m、1.51m 三种覆土厚度进行计算对比分析，计算软件为盈建科，版本号3.0.2。

方案1：顶板覆土厚度为1m，覆土荷载为20kN/m2，人防等效静荷载为24kN/m2，地面活载5kN/m2。

方案2：顶板覆土厚度为1.5m，覆土荷载为30kN/m2，人防等效静荷载为12kN/m2，地面活载5kN/m2。

方案3：顶板覆土厚度为1.51m，覆土荷载为30.2kN/m2，人防等效静荷载为0kN/m2，地面活载5kN/m2。（顶板覆土大于1.5m 时可不计入人防等效静荷载）

通过计算，截取某一段具有典型代表性的梁、板配筋计算结果数据对比。1m 覆土时，梁支座配筋较1.5m 覆土小16%，梁跨中配筋较1.5m 覆土小28%，板支座配筋较1.5m 覆土小24%；1.51m 覆土时，梁跨中配筋较1.5m 覆土大2%，板支座配筋相差不大。

图2 板支座配筋面积对比（从上到下依次为方案1.2.3）

对方案1 和方案2 进行对比，覆土荷载减小10kN/m2，人防等效静荷载增加12kN/m2，人防荷载增加量大于覆土荷载减小量，但是考虑到人防荷载和覆土荷载同时作用下，材料强度综合调整系数对材料强度设计值的放大，在满足室外管网铺设等的前提下，减小覆土对于结构的经济性能起到一定的作用。

对方案2 和3 的对比，人防等效静荷载减少了12kN/m2，覆土荷载仅增加0.2kN/m2，覆土荷载的增加量远小于人防等效静荷载的减少量，配筋面积反而增大了，考虑到乙类防空地下室结构应分别按平时使用状态的结构设计荷载和战时常规武器爆炸等，效静荷载与静荷载同时作用规定的荷载（效应）组合进行设计，并应取各自的最不利的效应组合作为设计依据，认为1.5m 覆土时，结构配筋是由平时使用状态的结构设计荷载控制的，即由覆土荷载控制配筋。故增加方案4 和方案5 进行对比。

方案4：顶板覆土厚度为1.5m，覆土荷载为30kN/m2，不输入人防等效静荷载，地面活载5kN/m2。

方案5：顶板覆土厚度为1.0m，覆土荷载为20kN/m2，不输入人防等效静荷载，地面活载5kN/m2。

通过计算，截取某一段具有典型代表性的梁、板配筋计算结果数据对比。对比方案4 和方案2，1.5m 覆土时，不管有无人防荷载，梁、板配筋结果均相同，梁、板配筋是由平时使用状态的结构设计荷载（效应）组合控制的；对比方案5 和方案1，板配筋相同，梁配筋对比如下，无人防荷载时梁配筋减小了，可见1m 覆土时，梁配筋是由战时常规武器爆炸等效静荷载与静荷载（效应）组合控制的。

图3 梁配筋面积对比（从上到下依次为方案5.1）

通过以上5 种方案的对比，得出如下结论：

在乙类防空地下室的设计中，板顶覆土厚度的变化，对降低成本有一定的作用，覆土厚度在满足设备管网铺设等的前提下，尽量减小覆土厚度。当然，本文仅以柱距6m×7.8m 为例，在实际工作中，需要根据实际情况来进行针对性的分析，多提出几种方案，通过对比论证，选择出最为经济合理的方案。

2 人防地下室的布置及层高优化

在进行人防方案设计的时候，对于居住小区内的结合民用建筑修建的人防工程，应结合场地条件，地库划分，合理的布置人防区。应先将主楼下设计成人防区，当在主楼下设置人防区不满足人防应建面积要求时，结合地库进行设置，控制地库中增加的人防面积满足人防应建面积要求即可。在满足人防要求的层高前提下，尽量降低地下室层高，可以有效的降低成本。

3 人防口部设计优化

进风、排风口部一般设置有密闭通道、滤毒室、扩散室、防毒通道等，这些口部需要一部分配套用房，占用一定的面积。故在进行人防口部的设计时，应尽量设置在主楼地下室内，结合主楼原有的剪力墙进行布置，这样既可以利用原有的剪力墙，又可以节约出一部分地库的空间，用来布置车位，提高主楼下的空间利用率，增加地库的车位数量，一举两得。而且人防口部的荷载很大，口部配筋与层高成正比，主楼地下部分的层高一般都比地库低，选择在主楼下的地下室布置口部还能减少配筋。

4 主楼下人防顶板的结构布置优化

当主楼下为两层地下室时，应将人防区设置在最底层，这样人防顶板可以不计入常规武器地面爆炸产生的等效静荷载，人防顶板配筋由平时使用状态的结构设计荷载（效应）组合控制，仅需满足人防相应的构造要求即可。而乙类防空地下室的顶板防护厚度不应小于250mm，受力钢筋的最小配筋率为0.25%，计算得到的构造配筋φ12@180。人防顶板的恒载仅为面层做法，按照1kN/m2，活载按照2kN/m2，在板跨度6～8m 以内，构造配筋φ12@180 即可满足受力要求，而一般主楼下各个房间的开间基本都在3～6m 以内，故在人防顶板结构布置时，尽量少设置梁，各开间内的次梁能取消就取消，小板跨采用异形板，大板跨仅需设置边梁围合成一个大板，这样既最大化的利用了人防构造配筋，又可以减少一部分次梁以及支模费用。

5 结语

对于防空地下室的位置选择、战时及平时用途的确定，必须符合城市人防工程规划的要求。同时也应考虑平时为城市生产、生活服务的需要以及上部地面建筑的特点及其环境条件、地区特点、建筑标准、平战转换等问题，地下、地上综合考虑确定。防空地下室的位置选择和战时及平时用途的确定，是关系到战备、社会、经济三个效益能否全面充分地发挥的关键，必须认真对待。设计人员在设计时，应合理的布置方案，达到在满足功能要求的前提下节约投资。