張學(xué)深 (江西同濟建筑設(shè)計咨詢有限公司,江西 南昌 330077)
人民防空地下室是人防工程的重要組成部分,是戰(zhàn)時供人員、車輛物資等掩蔽的重要場所,也是作為防災(zāi)、減災(zāi)指揮所及避難所。人防地下室雖和普通地下室有著很多的相同之處,但是由于其功能的特殊性,對人防地下室的設(shè)計及施工質(zhì)量有著更高的要求,相關(guān)文獻(xiàn)對人防結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題進行了相關(guān)總結(jié)。本文結(jié)合作者多年的人防地下室設(shè)計工作經(jīng)驗,對人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題進行了總結(jié),并對如何避免這些問題提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施。
人防地下室基礎(chǔ)形式常見的有樁基礎(chǔ)、柱下獨立基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等形式。在進行地下室頂板設(shè)計時,有的設(shè)計人員經(jīng)常把人防構(gòu)件作為豎向支撐構(gòu)件來考慮,頂板梁、板以人防構(gòu)件作為受力支座。當(dāng)基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)時,這種考慮一般問題不大。但當(dāng)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)或柱下獨立基礎(chǔ)且底板下土質(zhì)為回填土?xí)r,若不進行特殊處理,則這種考慮易導(dǎo)致受力不清,容易出現(xiàn)安全隱患。
應(yīng)對措施:當(dāng)基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)時,筏板可作為人防構(gòu)件的基礎(chǔ),人防豎向構(gòu)件可作為頂板構(gòu)件的豎向支撐,但人防構(gòu)件須整體參與計算,以反映實際受力情況。
當(dāng)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)或柱下獨立基礎(chǔ)時,若底板下土質(zhì)為原狀老土,承載力較高時,人防豎向構(gòu)件下另設(shè)基礎(chǔ)時,人防構(gòu)件可作為頂板構(gòu)件的豎向支撐考慮。當(dāng)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)或柱下獨立基礎(chǔ)時,若底板下土質(zhì)為回填土,此種情況一般人防豎向構(gòu)件不宜作為頂板構(gòu)件的豎向支撐,主要人防構(gòu)件下宜設(shè)置基礎(chǔ)梁,以便傳力直接,受力清晰。
人防墻設(shè)計時,一般情況下設(shè)計通常簡化為以底板、頂板為支座的單向板模式進行設(shè)計,受力相對簡單。臨空墻承受人防荷載一般較大,尤其是當(dāng)層高較高時,若仍按上下支撐模式進行設(shè)計,則臨空墻的墻厚、配筋有較大幅度的增加,經(jīng)濟性亦較差。
應(yīng)對措施:結(jié)合平面布置及臨空墻所承受荷載大小,合理確定臨空墻的周邊約束條件;當(dāng)臨空墻有側(cè)墻支撐時,若側(cè)墻橫向間距不大,則臨空墻可考慮以側(cè)墻為支撐按水平連續(xù)構(gòu)件進行設(shè)計,此種情況下,無論人防荷載大小,臨空墻墻厚或配筋均可控制在合理范圍內(nèi)。當(dāng)側(cè)墻間距與層高相差不大時,可考慮按四邊支撐進行設(shè)計,可適當(dāng)減小墻厚或配筋,受力也相對符合實際受力情況。當(dāng)無側(cè)向支撐時,則只能按上下支撐進行設(shè)計。
常規(guī)的門框墻設(shè)計,都是把一個完整的門框區(qū)分為上、下、左、右四個擋墻進行設(shè)計。根據(jù)各部分擋墻承受人防等效靜荷載的不同,計算其配筋。門框墻的計算原理較為簡單,門框墻本身設(shè)計不難掌握,門框墻設(shè)計一般是按懸臂構(gòu)件進行設(shè)計的,當(dāng)門框墻懸臂長度過大時一般會增設(shè)門框柱、門框梁。在設(shè)計中經(jīng)常會出現(xiàn)門框柱或門框梁的設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致人防門不能正常開啟的情況。
①密閉通道開間偏大而進深偏小時,應(yīng)特別注意因防護密閉門上部設(shè)置門框梁可能導(dǎo)致內(nèi)側(cè)密閉不能完全開啟的情況,如圖1、圖2所示。
圖1 密閉通道布置圖(一)
圖2 密閉通道布置圖(二)
應(yīng)對措施:結(jié)合平面布置合理設(shè)置門框柱、門框梁的布置,當(dāng)密閉通道進深偏小時應(yīng)適當(dāng)加大進深,或控制門框梁的高度,必要時亦可考慮把門框梁位置適當(dāng)上移避開人防門。
②人防區(qū)與非人防區(qū)汽車通道大雙扇人防門開啟范圍內(nèi)主次梁高距離人防門頂高差不宜小于250mm,否則容易導(dǎo)致人防門不能正常開啟,如圖3所示,圖(a)中人防門一側(cè)的主梁高度過大,導(dǎo)致人防門上鉸頁板被埋入結(jié)構(gòu)梁內(nèi),圖(b)中人防門側(cè)框架梁與人防門頂?shù)蹉^沖突。
圖3 大雙扇人防門框布置圖
應(yīng)對措施:為避免出現(xiàn)上述情況,應(yīng)控制人防門開啟范圍內(nèi)主次梁底距離門洞頂?shù)母叨炔恍∮?50~300mm,必要時可取消次梁或設(shè)置寬扁梁來避免類似問題。
③防護密閉門門框梁端部無可靠支座,如圖4所示。
圖4 門框梁布置圖(一)
應(yīng)對措施:可在門框梁端部設(shè)置翼墻作為門框梁的支座,如圖5(a)所示或者把門框梁置于人防門的外側(cè),如圖5(b)所示,此種情況應(yīng)注意門框梁下方應(yīng)預(yù)留出門框的安裝高度。
圖5 門框梁布置圖(二)
《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》第4.11.7條規(guī)定,對臥置于地基上的核5級、核6級和核6B級甲類防空地下室結(jié)構(gòu)底板,當(dāng)其內(nèi)力系由平時設(shè)計荷載控制時,板中受拉鋼筋最小配筋率可適當(dāng)降低但不應(yīng)小于0.15%。混凝土等級C40~C50時,受彎構(gòu)件配筋率不應(yīng)小于0.30%。
設(shè)計中地上單體經(jīng)常會出現(xiàn)采用筏板基礎(chǔ)的情況,該情況下,筏板配筋一般均由平時荷載控制,充分利用上述規(guī)范的規(guī)定,利于降低配筋量節(jié)省造價。另外,人防口部多數(shù)情況下位于地上單體主體范圍內(nèi),主體范圍內(nèi)人防墻的混凝土等級一般結(jié)合主體豎向構(gòu)件混凝土等級設(shè)計,混凝土等級通常會不小于C40,配筋率應(yīng)不小于0.30%,但經(jīng)常存在有的設(shè)計人員仍按0.25%的配筋率來控制,導(dǎo)致違反規(guī)范規(guī)定。
《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》第4.11.11規(guī)定,人防墻、板中應(yīng)設(shè)置梅花形拉結(jié)筋,拉結(jié)筋應(yīng)能同時拉住最外層受力鋼筋且間距不大于500。但人防墻、板中拉結(jié)筋間距不匹配問題經(jīng)常出現(xiàn),同一方向的受力筋兩側(cè)間距差異較大,拉結(jié)筋就無法設(shè)置或者設(shè)置困難。例如,有的圖紙中臨空墻外側(cè)豎向鋼筋間距120mm,內(nèi)側(cè)140mm,水平鋼筋鋼筋間距150mm。鋼筋間距混亂給施工帶來不便不說,梅花形拉結(jié)筋在這種情況下根本就無法設(shè)置或滿足規(guī)范要求。
《人民防空工程施工及驗收規(guī)范》6.4.11條規(guī)定,工程口部、防護密閉段、采光井、水庫、水封井、防毒井、防 爆井等有防護密閉要求的部位,應(yīng)一次整體澆筑混凝土。該條文目的是為提高人防工程防護密閉性能。有些人防結(jié)構(gòu)圖紙上仍然按照普通地下室的設(shè)計思路布置后澆帶,沒有仔細(xì)復(fù)核后澆帶是否穿越人防口部這些有密閉要求的功能房間,導(dǎo)致違反規(guī)范規(guī)定,同樣后澆帶布置也不能穿越人防門框。
根據(jù)《人民防空工程施工及驗收規(guī)范》,所有設(shè)備穿墻套管應(yīng)準(zhǔn)確預(yù)留預(yù)埋,以達(dá)到人防密閉性能的要求。但現(xiàn)實工程中由于設(shè)計缺陷仍會出現(xiàn)管線套管預(yù)留、預(yù)埋不到位或質(zhì)量不能達(dá)到設(shè)計要求的情況,導(dǎo)致事后整改的情況出現(xiàn)。
應(yīng)對措施:當(dāng)設(shè)備管線預(yù)留預(yù)埋錯誤或存有質(zhì)量缺陷時,可將原預(yù)埋管道周邊一定范圍內(nèi)缺陷混凝土鑿除,并按原設(shè)計要求重新留設(shè)預(yù)埋管,并增設(shè)補強鋼筋后采用高一等級補償收縮混凝土重新澆筑,具體如圖6所示。
圖6 人防墻體穿管道加固詳圖
人防地下室因其功能的特殊性,與普通地下室有很大的不同。設(shè)計人員應(yīng)經(jīng)??偨Y(jié)設(shè)計中的常見問題,并在實踐中對其進行不斷的改進和完善,從而保障人防工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。對于人防地下室經(jīng)常出現(xiàn)的各類問題,也應(yīng)得到施工、監(jiān)理、甲方等參建各方的重視。