浅谈人防工程中框架结构体系存在的问题

2022-04-15徐广鹏

建材与装饰 2022年11期

徐广鹏

（山西省人民防空综合保障和训练中心，山西太原 030000）

0 引言

随着城市化进程的不断加快，如何有效利用空间构造为人员的安全进行保障是设立人防工程的主要原因，因此在工程的建设过程中需要对各空间进行全面的规划，在保证结构稳定性以及安全性的基础上对框架的进行合理设计，有效运用对混凝土结构的管理，保证建设质量。

1 人防工程相关概述

随着时代的发展，人防建设工程已经变成了一种有特殊防护要求的地下设施，通常会以医院、仓库、地下车库等形式展现。人们最为熟知的防空洞便是人防工程的发展产物。在建设过程中需要增加一部分资金，且随着现代化技术的进步，应有效加强对材料以及结构设计合理性与科学性的关注。

人民防空工程（以下简称人防工程），是战时掩蔽人员、物资，保护人民生命和财产安全的重要场所，是实施人民防空最重要的物质基础。人防工程包括为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护等而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室。

人防工程通常分为以下几种。

（1）按施工方法划分为二类：暗挖式与掘开式。

（2）按战时的功能划分为五类：①指挥通信类；②医疗救护工程；③防空专业队类；④人员掩蔽类；⑤配套工程类。

（3）按可能受到的空袭威胁，划分为甲、乙两类。我们在实际工程中常见的为二等人员掩蔽所与物质储备库[1]。

2 人防工程中的框架结构存在的问题与优化分析

2.1 施工方案制定不合理

框架结构体系是人防工程建设中常用结构体系，在工程建设中施工图设计与施工方案是前提条件。对于技术的使用来讲，需对结构细节做好方案设计以及指标确定。了解建设项目需使用混凝土强度、钢筋的规格，有利于施工工作的实施。在工程建设过程中因施工方案制定不合理，导致框架结构不具备科学性。因参建单位对项目建设准备不充足，并没有及时要求施工与监理单位按照规定进行详细的数据审查与批准，使整体结构设计出现了建设隐患，最终导致事故的发生。另外钢筋与混凝土的质量、施工工艺等因素，也会影响框架结构的质量，以下几种现象很容易导致钢筋混凝土出现裂纹，阻碍整体框架结构建设质量。

（1）混凝土强度与抗渗等级不满足设计要求。

（2）混凝土浇筑过程中，覆盖间隔时间较长，从而形成冷缝。

（3）混凝土局部振捣不够密实，存在漏振现象。

（4）浇筑前没有及时进行垃圾清理、混凝土性能不稳定，达不到设计强度等级，或者混凝土配合比不满足要求，会降低结构质量，出现此类问题及时设计存有安全系数也难以达到正常使用需求。

（5）在接缝接茬处存在浇筑不均匀的问题，造成止水钢板或止水带提前脱落、止水材料四周产生裂缝，难以发挥止水作用。

（6）在完成混凝土浇筑后，结构趋近于整体，并完成内力的重新分配，若此时整体结构受力不均衡，会导致结构脆弱点在外力作用下发生开裂，如：在混凝土强度未达到设计要求值，局部堆载、通过重车、提前拆模等。

（7）应保证接缝的质量，若出现风险则会导致严重的漏浆或者渗水。

（8）采光井与通风井未做好混凝土上翻工作，或上翻高度不满足返水高度要求。

除上述问题外，框架结构的质量还与管理因素有关。工程管理中的质量管理体系会直接影响工程质量，若体系自身不够健全，则会导致相关工程责任人岗位职责不明确，难以在出现问题时及时找到原因并追究责任，对于工程建设产生不利影响。质量管理体系不健全，就会很难对施工过程进行监管，施工人员由于缺少监管，极易出现工作散漫、不履行责任的情况，不能对工程施工质量进行保证。此外，体系不健全难以进行责任分配，相关单位无法及时高效的制定出相关管理施工方案，同时因为没有管理层的有效监督，不能实现专业人员对施工方案进行制定检查的目的，施工方案便不具备科学性以及合理性，很容易在后续施工过程中出现问题[2]。

与此同时，在对混凝土浇筑施工时，应先对施工现场进行清理，减少垃圾杂物对施工的干扰，并对电线线路、照明设备、振动棒运转等方面进行检查，控制好浇筑频率，同时，还要注意天气变化，避免在雨天进行混凝土浇筑，如果遇到突发性情况，施工人员应具备预防意识，提前准备好塑料簿膜，确保施工的效果。此外，混凝土的使用可以采用输送式的混凝土泵浇筑，可以在使用过程中利用塔吊进行配合。混凝土在浇筑完成后，必须及时对混凝土进行养护工作，并开展混凝土试验检测，提升混凝土质量，为后续的人防工程建设创造良好的条件。

2.2 水平、横向框架结构体系人防工程设计要点

在进行框架结构的水平作用计算时，要根据公式得出详细的数据，根据：y=y0+y1+y2+y3测算出框架结构中的弯点高度。当得出的结构在0≤y≤x，其中x代表刚度修正系数，这时代表弯点处在本层，如若y≥x则反弯点在上层。此外在进行框架结构的设计时，应按下述公式计算：

在人防工程建设中，会出现采用横向的框架结构体系的情况。在框架梁间设置次梁，以此提升整体结构的质量。在进行计算假定时，可以借助一些结构软件进行，并在此过程中考虑人防混凝土墙与剪力墙的受力形式，合理划分顶、底板板跨大小，可以有效控制板厚与配筋量，对板跨较大的板进行构造起拱或利用软件进行起拱分析，最终达到安全可靠的施工方法。在进行混凝土的浇筑时应该以技术施工质量管理为前提，运用混凝土施工技术，可以结合以下几个方面分析：首先，需要结合工程建设需求，确保原材料质量与建筑质量符合设计要求，根据目标区域特点、框架结构等差异性，科学选用混凝土原材料，对颗粒大小、凝固时间、混凝土配比等进行把控，从建设源头确保建设质量；其次，科学配置混凝土，从砂石材料、水泥、外加剂和低碱活性材料等方面考虑，原材料要按照科学配比进行材料搅拌与制作，根据水泥的特点选择不同的配置方法。

2.3 人防墙体框架结构体系中的设计分析

与普通建筑框架结构相比人防工程框架结构增加了口部墙体、临空墙、相邻防护单元间隔墙及与普通地下室连接的隔墙等。这些墙体在结构建模时应同框架结构中的墙体同时建入模型中，墙体计算除满足平时荷载与抗震计算外，还应满足人防水平向等效静荷载作用。以下为人防墙体受力分析：《人民防空地下室设计规范》（GB50038—2005）规定，当采用等效静荷载法进行结构动力计算时，宜将结构体系拆成顶板、外墙、底板等结构构件，分别按单独的等效单自由度体系进行动力分析。等效静荷载法一般适用于单个构件。然而，防空地下室结构是个多构件体系，如有顶、底板、墙、梁、柱等构件，其中顶、底板与外墙直接受到不同峰值的外加动荷载，内墙、柱、梁等承受上部构件传来的动荷载。由于动荷载作用的时间有先后，动荷载的变化规律也不一致，因此对结构体系进行综合的精确分析是较为困难的，故一般均采用近似方法，将它拆成单个构件，每一个构件都按单独的等效体系进行动力分析。各构件之间支座条件应按近于实际支承情况来选取。例如对钢筋混凝土结构，顶板与外墙之间二者刚度相接近，可近似按固端与铰支之间的支座情况考虑。在底板与外墙之间，由于二者刚度相差较大，在计算外墙时可视作固定端。

人防外墙、临空墙、隔墙战时同时受两方向荷载作用，竖向荷载由底板反力、顶板静荷载与人防等效静荷载组成，水平荷载由水压力、土压力、人防等效静荷载组成。在设计计算时，墙体为竖向受力构件，应按弹性理论计算。临空墙、隔墙一般按存弯构件计算配筋量，此计算方法模型简单、受力清晰、符合规范计算原则，缺点配筋量略大于偏压构件；上述墙体构造要求，当选用混凝土强度等级≤C35时，墙体配筋率≥0.25%，当选用混凝土强度等级≥C35时，墙体配筋率≥0.3%。人防墙体厚度应≥250mm，受力钢筋间距不应大于250mm。门框墙一般按悬臂构件计算，当悬臂长度大于洞口高度1/2时，上、左、右侧门框墙宜设置加强梁与加强柱，这样可以减小墙体厚度，优化墙体配筋；，防护密闭门门框墙构造要求，门框墙厚度≥300mm、密闭门门框墙厚度≥250mm，受力钢筋间距不应大于250mm并应在双层钢筋网片间设置直径不小于6mm、间距不大于500mm、梅花形布置的拉结筋。当有大型框架连续梁与面积相对较长的墙体时候，工作人员需要立足于实际情况对其配筋率进行适当提升，始终保证水平方向的配筋率比竖向的高，此举可以强化墙体结构原本的抗剪能力。同时，工作人员应当对人防工程框架体系中最大位移的标准值展开详细的计算，充分考虑结构本身在剪力变形以及扭曲变形的实际情况优化墙体结构设计效果，以此提升框架结构的稳定性。

2.4 顶板、顶板梁的受力设计分析

框架结构体系中人防区顶板与顶板梁除应满足结构软件的计算分析与配筋外，还应满足人防构件构造配筋要求，顶板配筋须按单个构件核对计算配筋量，并应满足最小配筋率要求，最小配筋率指标同墙体。顶板梁配筋计算时应按《人民防空地下室设计规范》（GB 50038—2005）中4.11.10条规定，连续梁与框架梁应箍筋需加密设置。顶板、顶板梁按弹塑性工作阶段设计时，受拉钢筋配筋率不宜大于1.5%，当大于1.5%时，验算构架的允许延性比。钢筋工程也是影响人防工程建设的基础技术，对工程建设质量有重要的作用。因此，在确保质量的基础上进行钢筋施工作业，应该对钢筋进行捆绑，并对其质量进行严格的检查，只有在每一个步骤都检查无误之后才能够进行下一步骤施工。这样做不仅能够保证工程的质量还能够避免很多的质量安全问题，减轻对工程后续工作的影响。在具体开展钢筋绑扎施工时，可以从两个方面开展工作：①施工单位的采购人员需要多方比较，选择优质的钢筋材料，并且协同监管部门人员对钢筋材料在运输、审核等环节做好监管工作，如果经过检测、审核发现有不合格的材料，可以及时做出处理，防止不合格的钢筋进入施工现场；②在绑扎作业过程中，施工人员必须掌握钢筋的详细数量，并将使用的钢筋做好记录[3]。

在人防工程的框架体系受力分析方面，人防工程的屋盖支座会承载很大的水平力，此水平力会使顶梁承载的力更大，工作人员应加强对具体数据的测量，并根据水平力的情况测算框架结构的受力，具体公式为：

其中：M——剪力；V——框架高度；B——反弯点高度。

2.5 加强材料选用能力，提升框架结构抗渗能力

人防工程的建设应该对相应材料的质量加以关注，例如混凝土质量、防水层、涂料防护、金属保护层等等，由于框架结构的设计会采用特定材料加强结构的防水性能，所以必须在保证防水结构完善的前提下才能进行后续施工。这就需要建立一套完善的管理制度，对工程质量进行严格的审理，加强巡检。并利用Mb=Mcb+Mcn公式计算框架结构中的边柱梁端弯矩，检查结构建设是否符合实际情况。此外还应提升钢筋混凝土的防渗能力，施工期间，相关施工人员需严格保障混凝土的振捣、浇筑环节的开展质量，在正式进行振捣前，需制定相应的完善施工方案，保障混凝土的密度与硬度符合项目需求，并结合实际情况与设计方案执行施工，加强施工现场的监管。其中，确保每个浇筑面都配有相应的振捣器非常关键，它是保障混凝土均匀振捣的重要部分，同时避免漏振。还有，为达到相应的防渗功能，在实际工程中，需尽可能的避免施工缝的产生，墙体部分与底板之间需进行施工缝的设置，并将其添加相应的止水带，并确保焊接质量达标，在止水带埋入1/2后，则可达到相应的防渗作用。在临空墙的设置方面，外围钢筋在与板底进行接触后，需对防护区域予以锚固，其中，水平锚固长度需符合加墙厚（34d）标准。若反梁在临空墙的上方，或板底厚度在1100mm以上，需直接将钢筋置入梁板底部，无须进行34d弯锚加固[4]。