陳斌，諸宏博

（1.紹興市人防工程質(zhì)量監(jiān)督管理站，浙江 紹興 312000；2.浙江省建筑科學設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引 言

普通地下室一般具有較厚的樁基承臺底板、頂板和側(cè)墻，部分高層建筑地下室還有粗大的梁柱和較厚的剪力墻體系，對戰(zhàn)時沖擊波和核輻射有較大的潛在防護能力。在戰(zhàn)時對普通地下室尤其是高層建筑中滿足人防規(guī)范頂板構(gòu)造要求的普通地下室進行主體結(jié)構(gòu)加固改造，實現(xiàn)平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換后，可成為戰(zhàn)時臨時性物資掩蔽所或者為人員相對集中區(qū)域提供大量的臨時性人員掩蔽場所。

1 普通地下室主體結(jié)構(gòu)加固改造方法

臨戰(zhàn)時，普通地下室頂板直接承受沖擊波超壓，雖然沖擊波在經(jīng)過上部結(jié)構(gòu)后會減弱一些，但頂板承受的等效靜荷載標準值為60kN/m2（核6級；頂板覆土厚度≤0.5m）[1]，而普通地下室頂板設(shè)計荷載值比其小得多，因此頂板是普通地下室相對薄弱的一個環(huán)節(jié)，特別是當?shù)叵率抑g距較大時。

對于滿足人防規(guī)范頂板構(gòu)造要求（頂板厚度≥200mm）的普通地下室，可常用的加固方案有以下幾種[2]：

①增大現(xiàn)有結(jié)構(gòu)承載力，如增大截面加固法、碳纖維包裹法、外部粘鋼加固法、外包鋼加固法等，對于柱間距不大的普通地下室可采用這類方法可提高承載力；

②增設(shè)支撐構(gòu)件，對于柱間距較大的普通地下室可采用這類方法可提高承載力，并有效降低跨中截面彎矩。

1.1 增大現(xiàn)有結(jié)構(gòu)承載力方法

圖1 某普通地下室柱網(wǎng)圖

常用方法有：增大截面加固法、外包鋼加固法、外部粘鋼加固法和碳纖維包裹加固法等。其中碳纖維加固法是指配套用膠將碳纖維布粘貼于混凝土構(gòu)件表面的補強方法，是新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。目前國內(nèi)外己廣泛應(yīng)用于橋梁、建（構(gòu)）筑物、隧道、涵洞及其他各種混凝土結(jié)構(gòu)的加固補強工程中。

1.2 增設(shè)支撐構(gòu)件方法

人防工程的加固因工程建成后使用空間受到限制，改變結(jié)構(gòu)受力體系是主要的轉(zhuǎn)換方法。改變結(jié)構(gòu)的受力體系，需增加相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括在梁板的中間部位增設(shè)支點、增設(shè)托梁（架）等方法。改變結(jié)構(gòu)的受力體系能大幅度地降低計算彎矩，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，進而提高整個結(jié)構(gòu)的承載力，達到加強原結(jié)構(gòu)的目的。

柱是常用支撐構(gòu)件，后加柱類型一般為：鋼柱、鋼筋混凝土柱、鋼管混凝土柱和鋼管柱。

2 普通地下室主體結(jié)構(gòu)加固改造實例分析

某普通地下室，建筑面積約5000m2，平時為地下車庫，柱距8400mm，層高4m，頂板厚度250mm，頂板平時荷載10kN/m2，戰(zhàn)時荷載60kN/m2，采用C40混凝土，HRB335鋼筋。具體柱網(wǎng)布置與梁配筋詳見圖1。

現(xiàn)要求對其進行加固改造，以滿足戰(zhàn)時荷載的需要。本例采用增設(shè)鋼筋混凝土柱和采用碳纖維布包裹兩種方法進行加固改造。

2.1 增設(shè)鋼筋混凝土柱法

暫定在跨中增設(shè)200mm×200mm混凝土柱，則跨度調(diào)整為4.2m。

2.1.1 荷載計算[3]

梁所受線荷載設(shè)計值

q=60×1/2×4.2=126kN/m

2.1.2 內(nèi)力計算

按等跨連續(xù)梁考慮塑性內(nèi)力重分布，則

計算跨度l0=4.2-0.2-0.1=3.9m

M中=1/16ql02=119.78kN·m

V=0.55ql0=270.27kN

柱軸力N=ql0=491.4kN

2.1.3 截面強度驗算

b=350m m；h0=665mm；fc=19.1N/mm2；fy=300N/mm2

材料強度調(diào)整系數(shù)：混凝土為1.5；HRB335鋼筋為1.35。

斜截面受剪承載力

V=0.07fcdbh0=466.8kN>V

由上可得，采取在不改變平時荷載作用下截面及其配筋，只改變梁跨度并增設(shè)支撐柱的方法，即可滿足戰(zhàn)時荷載下的防護要求。

2.2 碳纖維布包裹法

采用等級為FTS-C1-20級別碳纖維布進行包裹加固，其抗拉強度ff=3550N/mm2，厚度t=0.111mm，材料強度調(diào)整系數(shù)：混凝土為1.5；HRB335鋼筋為1.35。

2.2.1 荷載計算

梁所受線荷載設(shè)計值：

q=60×4.2=352kN/m

2.2.2 內(nèi)力計算

按等跨連續(xù)梁考慮塑性內(nèi)力重分布，則

計算跨度

l0=8.4-0.2-0.1=8.1m

M中=1/16ql02=1033.36kN·m

2.2.3 計算所需碳纖維布量

不加固時混凝土梁承載力

采用碳纖維布進行加固，設(shè)碳纖維布截面面積為Af，按彎矩等效原則折算成鋼筋時相對應(yīng)的面積為Af，則

由上可得，采取在不改變平時荷載作用下截面及其配筋，包裹碳纖維布截面面積為219.5mm2，即可滿足戰(zhàn)時荷載下的防護要求。

2.3 兩種加固改造方法比較分析

表1對于增設(shè)鋼筋混凝土柱法和碳纖維布包裹法進行了比較分析。

兩種加固方法比較分析 表1

碳纖維布包裹加固方法優(yōu)點突出，工序簡便、高強高效、耐高溫、耐腐蝕、耐久性好、適應(yīng)面廣、施工質(zhì)量易于保證，加固周期短，施工工效高，與增設(shè)鋼筋混凝土柱法相比，可節(jié)約一半左右施工時間，并降低1/3左右施工費用，且對于地下室停車位無影響，若采用增設(shè)鋼筋混凝土柱法則對停車位數(shù)量有明顯影響，會導致停車位減少1/4左右。

高技術(shù)戰(zhàn)爭條件下，人防工程易遭摧毀，需快速修復(fù)。碳纖維加固法的諸多特點能較好滿足高技術(shù)戰(zhàn)爭條件下對人防工程進行快速加固的需求，能在一定程度上快速恢復(fù)和提高結(jié)構(gòu)的抗力等級，使結(jié)構(gòu)滿足承受一定的二次打擊要求，是對普通地下室主體結(jié)構(gòu)進行加固改造的重要方法之一。

3 結(jié) 語

①對于頂板厚度滿足規(guī)范構(gòu)造要求的普通地下室進行加固改造后，使其作為戰(zhàn)時物資和人員臨時性掩蔽場所的方法是切實可行的，且較為快捷、方便。但由于防空地下室戰(zhàn)時對于臨空墻和底板等部位荷載要求較高，將普通地下室改造為標準人防工程難度較大且難以完成。

②臨時性加固改造可選方法較多，對于采取何種加固方式需根據(jù)實際情況選用，以做到時效性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一，一般情況下建議采用碳纖維布包裹加固方法。

③對普通地下室進行加固改造后，可為戰(zhàn)時提供大量而有效的物資和人員臨時性掩蔽場所，具有較大的戰(zhàn)備效益和經(jīng)濟效益，值得進行進一步的探討和研究。

[1]GB50038-2005,人民防空地下室設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

[2]王麗莉.地下室結(jié)構(gòu)抗核爆效應(yīng)及平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換設(shè)計研究[D].武漢:武漢理工大學,2003.

[3]程文瀼,康谷貽.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.