摘要：人防工程是建筑工程中較為特殊的一類工程，十分注重墻體承載能力，因而其墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為專業(yè)的設(shè)計(jì)工作，極為重要。本文作者從人防地下室墻體結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)，簡要闡述了人防工程的概念及墻體設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：人防工程；地下室墻體；承載力；設(shè)計(jì)分析
人防工程是建筑工程中極為特殊的一大種類，之所以其具有極大的特殊性，是由于其在墻體承載力、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選取等方面與其他民用建筑相比要求更為嚴(yán)格，以達(dá)到防護(hù)效果。為更好的了解人防地下室工程的設(shè)計(jì)與用途，下面作者從人防工程的概念、設(shè)計(jì)要點(diǎn)等幾方面進(jìn)行論述。
1.人防工程概述
人防地下室的分類因其使用用途而異，主要可分為醫(yī)護(hù)人防工程、防空工程、收藏隱蔽人員工程及其相關(guān)配套工程。一般而言人防地下室在設(shè)計(jì)與建造時(shí)均是根據(jù)和平與戰(zhàn)時(shí)相結(jié)合的形式進(jìn)行的，這樣的人防地下室在和平年代作城市建筑用途，如地下停車場、車庫或儲(chǔ)藏庫，戰(zhàn)爭時(shí)期則可以成為防空地下室，用作物資存放地和人員庇護(hù)場所。
防空地下室根據(jù)承受能力分為兩類，甲類防空地下室要足以經(jīng)受常規(guī)性武器及核武器、生化武器的攻擊影響，乙類防空地下室則要足以經(jīng)受除核武器意外的其他兩類武器的攻擊影響；根據(jù)與地面距離分類，可分為頂部出土式與全埋式兩種，在地面上層是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑時(shí)，前一分類的甲類防空地下室必須采用全埋形式建造，乙類防空地下室用頂部出土式建造時(shí)，地下室頂層高出地面距離只可以小于上部建筑物高的二分之一。另外，人防地下室還可根據(jù)地面上不可移動(dòng)建筑物的有無分成附建式與單建式，上部無堅(jiān)固建筑物為單建式，上部有堅(jiān)固建筑物為附建式，在附建式防空地下室中，上部建筑物與下層防空地下室相通，可自由出入。
2.防空地下室設(shè)計(jì)要點(diǎn)
防空地下室與鋼筋混凝土建筑不同，由于其建好后收到的攻擊影響具有偶然性與短暫性且允許出現(xiàn)裂縫，所以其設(shè)計(jì)時(shí)的安全度相比之下無需太高。防空地下室的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要分為兩大方面：一方面是主體設(shè)計(jì)，就是包括墻體、頂板、底板及承重部分在內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；另一方面是配套設(shè)施設(shè)計(jì)，即為人員出入通道、防護(hù)措施設(shè)計(jì)、通風(fēng)系統(tǒng)等均屬于配套設(shè)計(jì)。
鑒于防空地下室的特殊性，簡而言之其設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要為以下幾點(diǎn)：（1）采用平戰(zhàn)結(jié)合的形式設(shè)計(jì)，部分構(gòu)件根據(jù)戰(zhàn)時(shí)要求設(shè)計(jì)，其余則可視情況而定；（2）進(jìn)行強(qiáng)度測算，無需測算地基承受力、變形或其他因素影響；（3）考慮承受一次性爆炸承載能力；（4）配件設(shè)施設(shè)計(jì)相互配合防止出現(xiàn)內(nèi)部不和諧致使內(nèi)部被破壞，影響整體作用；（5）地上地下承重設(shè)計(jì)相互協(xié)調(diào)，防止上下差距過大相互影響破壞的情況[1]。
3.測算荷載組合
在防空地下室設(shè)計(jì)之初需要考慮到其使用年限要與其上層建筑物的使用年限一致，最少的使用年限是五十年。防空地下室需要承受的負(fù)荷，主要包含武器攻擊力負(fù)荷、上層建筑物負(fù)荷、自身重量負(fù)荷和自然元素如水壓負(fù)荷、土地負(fù)荷等方面。根據(jù)人防規(guī)范中規(guī)定，防空地下室各部位所承受的負(fù)荷有所不同，需分別測算，例如臨空墻就要測算出其將會(huì)承受的頂板施加的武器爆炸負(fù)荷及側(cè)面施加的負(fù)荷、其他靜態(tài)負(fù)荷等。
4.最低配筋率分析
在對(duì)墻體的配筋進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確設(shè)置墻體的邊界條件。通常外墻應(yīng)采取三面固定、頂面簡支板等方式，對(duì)于頂板使用無梁樓蓋且墻體薄于樓蓋的情況，應(yīng)對(duì)三面固定頂面簡支及四面固定兩種情況進(jìn)行分別計(jì)算，取其中包絡(luò)值進(jìn)行配筋。對(duì)于內(nèi)墻的邊界主要采取四面固定的形式。正確對(duì)配筋及構(gòu)件內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算后，還應(yīng)結(jié)合墻體的相關(guān)規(guī)范及特點(diǎn)對(duì)配筋的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的修整。
人防相關(guān)規(guī)范中明確指出了人防墻的最低配筋率。臨空墻屬于受彎構(gòu)件，需要承受水平的荷載，在使用C30混凝土?xí)r，以0.25%作為單側(cè)最低配筋率，相關(guān)的人防設(shè)計(jì)軟件也是嚴(yán)格根據(jù)此要求進(jìn)行配筋的。
在混凝土的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)章中指出，對(duì)于混凝土板長寬比低于3.0時(shí)，應(yīng)參照雙向板計(jì)算，大于3.0時(shí)應(yīng)參照單向板在短邊方向受力的情況計(jì)算。對(duì)單向板與受力方向垂直是進(jìn)行鋼筋的布置其配筋率應(yīng)大于0.15%。
臨空墻的受力狀態(tài)也常分為兩種，單向板與雙向板。在作為單向板受力時(shí)，特別是長高都較大的情況，其短邊周邊的配筋構(gòu)造需要應(yīng)嚴(yán)格結(jié)合人防規(guī)范進(jìn)行處理，而長邊則采取混凝土的相關(guān)規(guī)范，其最低配筋率為0.15%。而長高較低的窄墻也屬于單向板，主要以水平受力為主要受力方向，通常這類墻體只具有少量的豎筋，因此在進(jìn)行構(gòu)造配筋時(shí)為了保險(xiǎn)起見也可根據(jù)雙向板進(jìn)行考慮；在作為雙向板受力時(shí)，各個(gè)構(gòu)造的配筋都應(yīng)結(jié)合人防規(guī)范的要求。
在對(duì)各種墻體的構(gòu)造配筋進(jìn)行分析時(shí)，為了明確的進(jìn)行對(duì)比，也將非人防墻的最低配筋率進(jìn)行分析。在同一防護(hù)單元中雖然內(nèi)部隔墻不進(jìn)行水平荷載的承擔(dān)，但其承擔(dān)了來自頂板的豎向人防荷載，對(duì)此隔墻的配筋也需結(jié)合人防的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。
臨空墻與人防外墻采取相同的配筋原則，但應(yīng)對(duì)外墻周邊的環(huán)境因素進(jìn)行考慮，若長高比大于3.0，則可適當(dāng)?shù)膶?duì)外側(cè)水平鋼筋的構(gòu)造配筋率進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣�。而非人防的墻體其構(gòu)造配筋則直接根據(jù)混凝土相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。
在內(nèi)墻具有扶壁柱及相關(guān)構(gòu)造連成一體時(shí)，可從柱邊進(jìn)行墻長的測量，將柱可視為內(nèi)墻的支座。若外墻較厚，其剛度遠(yuǎn)大于扶壁柱或框架柱等，對(duì)其不可作為外墻支座，應(yīng)將與改墻垂直的墻體作為支座。
在多數(shù)情況下，都使用構(gòu)造配筋對(duì)人防墻配筋進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行單向板或雙向板、受彎部件或受壓部件、混凝土規(guī)范或人防規(guī)范等的區(qū)分，這對(duì)正確的將墻體配筋進(jìn)行施工有著重要意義[2]。
5.事例分析
筆者結(jié)合以下兩個(gè)事例對(duì)構(gòu)造配筋與人防墻體配筋的關(guān)系。
事例1：在普通地下室相隔的核6級(jí)人防的地下室，上部建筑荷載的影響應(yīng)不考慮其中。并采取人防工程結(jié)構(gòu)的相關(guān)軟件進(jìn)行隔墻配筋的計(jì)算。在長高比低于1.0時(shí)，應(yīng)使構(gòu)造配筋作為墻體內(nèi)外的水平及豎向鋼筋，且使用最低人防規(guī)范的配筋率進(jìn)行控制；若墻體長高比位于2.0與3.0之間，除外側(cè)豎筋，其余均使用構(gòu)造配筋；若長高不大于3.0，其人防隔墻則將雙向板改為單向板，并將內(nèi)側(cè)豎筋根據(jù)人防規(guī)范的最低配筋率進(jìn)行配筋。由此可知，對(duì)于人防地下室中較長的隔墻水平鋼筋應(yīng)滿足構(gòu)造需求，并采取混凝土規(guī)劃中最低的配筋率與人防規(guī)范求比，對(duì)此可節(jié)約水平鋼筋的40%的用鋼量。
實(shí)例2：核6級(jí)的人防地下室外墻，其人防荷載約50kN/m2，其頂板埋入地下1米5左右，其墻厚約350毫米，墻高4米，使用HRB400規(guī)格的鋼筋，C30的混凝土；為上邊簡支。
上邊簡支屬于受彎墻體，且外側(cè)的豎筋具有較大的配筋面積，并使用分離式配筋對(duì)墻體底部進(jìn)行鋼筋附加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域結(jié)合計(jì)算值進(jìn)行鋼筋實(shí)配，能夠控制鋼筋的使用量。
且人防的外墻較長，其長高比大于3.0屬于較為常見。外墻屬于單向板的受力狀態(tài)，其水平鋼筋均屬于構(gòu)造配筋，使用最低0.2%的配筋率設(shè)置外側(cè)水平筋，內(nèi)側(cè)水平筋則根據(jù)0.15%進(jìn)行配筋。合理按照人防規(guī)范，使用該配筋率能夠有效的節(jié)約用鋼量[3]。
6.結(jié)束語
綜上所述，在人防地下室墻體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)重視相關(guān)的技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)其荷載組合進(jìn)行準(zhǔn)確測算，分析最低配筋率并結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)科學(xué)的進(jìn)行人防地下室墻體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在臨空墻的核彈爆炸等量靜荷載的數(shù)值對(duì)臨空墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有重要意義，應(yīng)仔細(xì)的對(duì)其抗力程度及房間兩側(cè)功能等進(jìn)行分析。對(duì)于長高比大于3.0的人防墻應(yīng)結(jié)合混凝土相關(guān)規(guī)范對(duì)其外側(cè)水平鋼筋進(jìn)行確定。
參考文獻(xiàn)：
[1]溫濤.人防地下室墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析及工程應(yīng)用[D].廣州大學(xué)，2012.
[2]宋穗徽.人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與工程應(yīng)用[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2009.
[3]盧國華.人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的若干問題分析[J].江西建材，2013，02：35-36.
