馬嬋娟

青海省人民防空工程設(shè)計(jì)研究院 青海 西寧 810000

在設(shè)計(jì)民用建筑的過程中，由于高層寫字樓和住宅的使用需要，一般會進(jìn)行地下室或地下停車場的設(shè)計(jì)，平時(shí)作為儲藏間或地下車庫，戰(zhàn)時(shí)則作為人防地下室。這種地下室通常面積很大，結(jié)構(gòu)形式十分復(fù)雜，更多關(guān)聯(lián)著平時(shí)使用。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能滿足人防建設(shè)要求，同時(shí)還應(yīng)綜合考慮平時(shí)的使用需求，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)“平戰(zhàn)結(jié)合”的設(shè)計(jì)。

1 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

人民防空工程是為了在作戰(zhàn)時(shí)保護(hù)人員與物資、醫(yī)療救護(hù)等需要而修建的地下防護(hù)建筑。防空地下室是人防工程中最重要的構(gòu)造之一。同時(shí)人防地下室是現(xiàn)代建筑行業(yè)中不可或缺的一部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題在整個(gè)工程的建設(shè)過程中出現(xiàn)最為頻繁。在對人防地下室工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，重點(diǎn)是結(jié)合工程本身所具備的特點(diǎn)來進(jìn)行有效的分析與計(jì)算。在我國，人防地下室分為甲類和乙類，其中甲類人防地下室的設(shè)計(jì)主要針對的是核武器、常規(guī)武器和生化武器等產(chǎn)生的一次作用進(jìn)行有效的防護(hù)作用，而乙類人防地下室的設(shè)計(jì)，只需對常規(guī)武器或常規(guī)生化武器所產(chǎn)生的一次作用實(shí)施防護(hù)。因此，在人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，就需要對其進(jìn)行針對性分析，保證工程設(shè)計(jì)的安全性、穩(wěn)定性。從人防地下室的埋入深度上來分析，主要分為全埋式人防地下室或高出地面的人防地下室，這兩種地下室在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也存在著比較大的差異性，特別是在對頂板的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，所需要注重的問題是不相同的，應(yīng)區(qū)別對待，以保證工程的穩(wěn)定性[1]。

2 人防地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

參照人防地下室的構(gòu)成，人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可被劃分為：主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與孔口防護(hù)設(shè)計(jì)。其中前者包括頂板、外側(cè)墻及底板等的設(shè)計(jì)；后者包括出入口的消波系統(tǒng)及防護(hù)等的設(shè)計(jì)。出于戰(zhàn)時(shí)動荷載要求，人防與非人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)區(qū)別較大，通常表現(xiàn)在構(gòu)造、內(nèi)力計(jì)算、強(qiáng)度、荷載和其組合等上面。

2.1 平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換

出于人防需要，在戰(zhàn)時(shí)高層建筑地下室用作人防地下室，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須方便平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換，而考慮到經(jīng)濟(jì)及地下室的受力特點(diǎn)。一般民用建筑的地下室設(shè)計(jì)多為5級或6級，戰(zhàn)時(shí)控制結(jié)構(gòu)頂板設(shè)計(jì)，且應(yīng)結(jié)合地下室結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)側(cè)墻和底板。

2.2 降低了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度

國家規(guī)定，人防地下室使用的鋼筋混凝土中的延性構(gòu)件失效概率一般是6.1%，約為100倍的普通鋼筋混凝土中的延性構(gòu)件失效概率。

2.3 提高了材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

實(shí)驗(yàn)顯示，進(jìn)行快速加載后，會增強(qiáng)材料強(qiáng)度，比如可將鋼材強(qiáng)度與砌體強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值分別提高1.2倍至1.5倍與1.2倍至1.3倍。

2.4 可通過靜力計(jì)算方法來對結(jié)構(gòu)動力進(jìn)行分析

人防荷載為動荷載，存在偶然性，在設(shè)計(jì)的使用年限內(nèi)，該荷載不一定會出現(xiàn)。可通過等效靜荷載法對其結(jié)構(gòu)動力進(jìn)行分析，再通過靜力計(jì)算法來對其結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行分析。

2.5 可只計(jì)算強(qiáng)度

在爆炸動荷載作用下，已通過允許延性比控制了構(gòu)件的變形極限，因此可不用單獨(dú)計(jì)算地基承載力和結(jié)構(gòu)變形裂縫。

2.6 更嚴(yán)格的構(gòu)造要求

與非人防地下室相比，人防地下室的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求會更嚴(yán)格，除了考慮受力外，還應(yīng)考慮構(gòu)造，比如應(yīng)關(guān)注結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最小配筋率及厚度等[2]。

3 人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

3.1 結(jié)構(gòu)可靠度較低

一般來說，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的人防地下室規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性破壞時(shí)可靠指標(biāo)和失效概率、脆性破壞可靠指標(biāo)均低于一般結(jié)構(gòu)的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)構(gòu)可靠度低降低了成本，目的是為了達(dá)到只使用一次的效果，各部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可考慮采用可塑性的材料，按彈塑性工作階段計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，以便節(jié)約成本，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的潛力，提高整體效率。

3.2 各體系部件相協(xié)調(diào)

防空地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)防護(hù)要求和受力情況做到結(jié)構(gòu)各個(gè)部位抗力相協(xié)調(diào)，避免因局部遭到損壞而失去整個(gè)防護(hù)工程作用等情況的發(fā)生。尤其是地上與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)兩者強(qiáng)弱相差較大的情況。在各部件都符合工程安全標(biāo)準(zhǔn)的情況下找出最合適的材料和元件，以協(xié)調(diào)其他部件的功能，發(fā)揮整體作用。在人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮鋼筋混凝土的可塑性，有利于提升工程的整體經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 平戰(zhàn)結(jié)合，滿足戰(zhàn)時(shí)和平日需求

無論是多層或高層建筑，其防空地下室結(jié)構(gòu)，是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體系不可或缺的一部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要滿足平時(shí)使用的要求，又要滿足作戰(zhàn)期間各種保護(hù)人力、物資、醫(yī)療設(shè)備等要求，即防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)滿足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)兩種不同荷載效應(yīng)組合的要求。因此在設(shè)計(jì)過程中要特別考慮平戰(zhàn)結(jié)合的原則，綜合本地水土類型、防護(hù)要求、平時(shí)使用要求等因素，在確保安全的基礎(chǔ)之上，選擇出經(jīng)濟(jì)成本最低、最科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)類型。當(dāng)平日的結(jié)構(gòu)需求和戰(zhàn)時(shí)存在差異化標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，需要及時(shí)的實(shí)現(xiàn)平戰(zhàn)功能的轉(zhuǎn)換，完成人防地下室角色的轉(zhuǎn)變[3]。

4 人防地下室墻體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要將墻體結(jié)構(gòu)作為人防地下室中的一個(gè)重要的構(gòu)成部分來進(jìn)行處理，通過這種方式可對設(shè)計(jì)的有效性加以提升，并有效防止與其他部位出現(xiàn)比較明顯性的沖突。在對墻體的設(shè)計(jì)當(dāng)中需要特別注意配筋率的問題，對混凝土結(jié)構(gòu)墻體，我們首先需要滿足最小配筋率的要求，再對其他工況加以分析，通過這種方式可以有效保證人防地下室墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并滿足了工程經(jīng)濟(jì)性的需求。在對墻體進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，我們需要結(jié)合人防地下室設(shè)計(jì)規(guī)范中對墻體的具體要求，考慮各種工況下水、土及沖擊波對墻體產(chǎn)生的壓力，在得到具體的計(jì)算值后，再根據(jù)最小配筋率大小進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和驗(yàn)算，以此來保證墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過建設(shè)人防地下室，可以更合理地利用地下空間，從而推進(jìn)地下工程和相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，提高人防工程規(guī)劃與建設(shè)的技術(shù)水平，最終全面提升地下城市空間的使用價(jià)值。