人防地下室结构设计中存在的若干问题分析

摘要：目前，随着建筑业的快速发展，高层建筑人防地下室的质量安全得到了人们的广泛关注。虽然我国在高层建设人防地下室的设计上有所完善，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。本文主要对人防地下室结构设计相关问题进行了简要分析。

关键词：建筑工程；人防地下室；结构设计 引言

城市化进程的加快，合理利用地下空间资源促进城市可持续发展已成共识，为人防工程建设提供了良好的契机。近年来，防空地下室的数量、面积增长迅速，特别在经济发达的地区和城市，繁华的商业地段成为地下空间开发的热点和焦点。以平战结合为主的防空地下室成为人防工程体量的主要增长点，但由于设计人员对人防设计规范的理解不透彻和不重视，造成工程设计存在许多问题。

一、人防地下室结构设计的特点

对于人防地下室的结构设计主要需要从两个方面考虑，一个是主体结构的设计，它主要包含的构件为：顶板、底板、外侧墙等；另一个是孔口防护设计，指的是入口的防护和一些防护设备。在设计防护入口时，要从防护密闭门的选择、临空墙和门框墙以及入口通道的计算等几个方面入手。防护设备则要从防爆破活门的选择和扩散箱的设计入手。人防地下室与一般意义上的结构设计在很多的不同：在结构设计的可靠性上，人防地下室的可靠性低一点，虽然常规武器的爆发力大，但是时间作用短，具有偶然性，因此可以允许钢筋混凝土的构件只有一次寿命期。在构造要求上，人防地下室的要求严格的多，不仅要考虑到受力，还要考虑改造措施。在结构的动力要求上，人防地下室的地面需要高层建筑群来消弱武器爆炸对地下室的冲击。在使用条件上，人防地下室要同时满足平时和战时的不同荷载需求。因此根据以上的不同我们可以大概总结出人防地下室的结构设计原则为以下几点：（1）要运用等效静载法来拆开构件进行单个计算。（2）要严格遵照构造要求，保证结构满足“强柱弱梁”或“强剪弱弯”。（3）要保证地面建筑物的荷载与防空地下室的承重结构相互对应，可以直接传递到地基上。（4）平战协调考虑，取中间结果：顶板结构属于战时要求，室外消防车道属于平时要求，其他的如侧墙、底板等可因地制宜的分析，总的来说，应满足平战功能可以互相转换的条件。

二、人防地下室结构设计存在的主要问题

1、外墙配筋问题

人防地下室外墙为一侧与室外岩土接触，直接承受土中压缩波作用，另一侧为防空地下室内部的墙体。顶板与外墙之间二者刚度接近时，外墙上部可近似按固定端与铰支之间的支座情况考虑；底板刚度远大于外墙时，外墙下部支座可视

作固定端，各构件之间支座条件应相互协调一致，需注意配筋及构造应与实际受力状况相符。

当地下室内部横隔墙较多或上层建筑的柱子沿外墙向下直通到基础底板，外墙可按支承在内部横墙（柱子）与楼板上的双向（单向）板计算；当地下室内部横隔墙较少或无横隔墙时可考虑上下两端支承，按下端嵌固在基础底板、上端简支或嵌固在顶板的单向板计算。

2、门框墙上挡墙加强梁的设置位置

当防护密闭门上挡墙较长时，往往需在挡墙下端设置加强梁，作为抵抗水平冲击波荷载的加强构件。需注意的是，加强梁距上挡墙下边缘应预留250～300mm高度，以便内侧的密闭门或防护密闭门有足够的水平开启空间，而且加强梁纵筋应锚入门框两侧的竖向加强暗柱（或柱）中，以形成明确的洞口加强传力体系。

3、防倒塌措施

城市地下空间结建式人防工程的开发，多是以经济利益为主，常常忽略人防工程的出入口防倒塌问题，多数出入口设置在建筑物倒塌范围之内，有的甚至没有采取防倒塌和堵塞措施，也没有进行战时防倒塌和堵塞的转换设计。这些对战时人防工程出入口构成了安全隐患，需要设计时合理布局出入口。

对于人防地下室抗力等级为5，6级的室外出入口，战时需设置防倒塌棚架，而平时不便设置永久性防倒塌棚架，可按照国标图集05SFG04《防空地下室室外出入口部钢结构装配式防倒塌棚架结构设计》选用临战快速组装的钢结构装配式防倒塌棚架，这些问题都需设计时给予重视。

三、人防地下室注意事项

1、人防荷载取值要负荷标准

人防荷载取值要根据当地人防部门根据国家制订的《人民防空工程战术技术要求》中的公式计算或规范查表来确定。在进行设计时可采用《理正人防工程结构设计软件》来对顶板、侧墙和无桩基底板的人防荷载进行计算。再进行计算时，对战时可能出现的核武器和常规武器爆炸的荷载作用取大值，这样既能够确定各构件人防荷载在范围之内，也能使所有构件的等效静荷载值满足结构的要求。

2、对各构件的受力分析

人防地下室顶板承受的荷载有人防等效静载、自重、覆土重等。对于地下室的平时使用顶板要求荷载不是很大，顶板的活荷载战时不需要叠加。对于顶板配钢筋值按照战时的要求进行计算取值，因为此时要求的配筋率最大，能够满足顶板的韧度要求。顶板钢筋可按0.25%的配筋率进行贯通配筋，支座筋量少的部位

可进行非贯通筋数量的增加，但要使底筋和顶板贯通筋的间距和位置协调，方便拉筋操作。另外一些小细节也不能忽视，例如口部以外的顶盖板，因为战时坡道会作为主入口，因此顶盖板的设计合理与否对下面的坡道保护起到关键作用。外墙的设计也要根据荷载和弯矩进行合理的内力计算和布筋方式后进行确定。钢筋的布置是外墙设计的关键，在钢筋的布置中，外侧竖向筋宜在外排，可以采用贯通筋与非贯通筋交错布置的方式，使钢筋在交错底板弯后按其搭接与底板下钢筋相连。外墙的选筋原则是“直径细且间距密”，这样能有效的控制外墙裂缝的产生。

3、地下室的构造要求

在《GB5003822005人民防空地下室设计规范》中，对人民防空地下室的构造要求作出了详细规定,设计人员在进行设计时，要充分研究体会其适用的条件和范围，同时结合工程设计的实际情况，就应该能够顺利完成各主要构件的设计任务。为便于开展工作,这里，我们结合构造和受力要求，对一些主要构件的参考尺寸作出规定：对顶板来说，6级顶板取250mm～300mm范围，5级顶板取300mm～350mm范围；对于顶板梁来说，其跨高比一般在7～12之间,由构造确定合理的截面尺寸判定标准和梁面通长筋；对于防护单元隔墙和密闭隔墙来说，通常取250mm；对于外墙和临空墙来说，经过计算后决定，一般通常不低于300mm；对于底板来说，其厚度不低于外墙厚度，当地下水位较高时，则不再由人防控制。总之，人防构件的结构厚度首先应该满足早期核辐射防护的要求,然后还要满足工程的受力要求。

4、孔口防护和平战转换设计要求

孔口防护的设计内容包括三个部分：一是设计防护密闭门与消波系统,该部分主要由建筑和通风专业来完成；二是设计墙体，主要包括出入口通道内部的临空墙、相邻单元间的隔墙、门框墙等；三是设计孔口的其他构件,主要包括风井、通信、防爆波电缆井、防倒塌棚架、开敞式通道等,对于开敞式通道来说，一般主要考虑静土和水侧压力的影响而无需顾及到核爆动荷载，对于风井、通信、防爆波电缆井、防倒塌棚架来说，则是直接选择使用通用图,其中钢结构防倒塌棚架的建设需要配置相应的基础图。在进行平战转换设计时，要遵守以下五条基本原则是：一是工程的平时使用和战时使用的用途不能差距太大，要尽量相近；二是从平时到战时转换的工作量要尽量减少；三是在设计时要一次完成到位，在施工时则要分零部进行；四是在设计时要充分考虑到工程使用的兼容性和通用性；五是工程转换的措施要求快速简便、经济可靠。

结束语

人防地下室的结构设计是一个综合性很强的问题,涉及内容繁多且复杂,既要考虑平时工况又要考虑战时工况,且目前电算软件功能都不是很完善,需要更深入地研究人防结构设计的技术问题,总结设计经验,提高设计水平。

参考文献