摘要：在我國的一些城市和城市中的一些地區(qū)，人防工程建設(shè)仍需考慮防御核武器。但是考慮到我國地域遼闊，城市地區(qū)之間的戰(zhàn)略地位差異懸殊，威脅環(huán)境十分不同，現(xiàn)行《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50038一2005)把防空地下室區(qū)分為甲、乙兩類。甲類防空地下室戰(zhàn)時(shí)需要防核武器、防常規(guī)武器、防生化武器等;乙類防空地下室不考慮防核武器，只防常規(guī)武器和防生化武器等。至于防空地下室是按甲類還是按乙類修建，應(yīng)由當(dāng)?shù)氐娜朔乐鞴懿块T根據(jù)國家的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合該地區(qū)的具體情況確定。
關(guān)鍵詞：人防地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；工程應(yīng)用
一、人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
�。ㄒ唬┤朔拦こ探Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
與普通地下室相比，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是要考慮戰(zhàn)時(shí)規(guī)定武器爆炸動(dòng)荷載的作用。武器爆炸動(dòng)荷載屬于偶然性荷載，荷載具有量值大、作用時(shí)間短且不斷衰減等特點(diǎn)。暴露于空氣中的防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如高出地面不覆土的外墻、不覆土的頂板、口部防護(hù)密閉門及門框墻、臨空墻等部位直接受空氣沖擊波的作用。其它埋入土中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如有覆土的頂板、土中外墻及底板等，則直接受土中壓縮波的作用。此外防空地下室內(nèi)部的墻、柱等構(gòu)件則間接承受圍護(hù)結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)爆炸動(dòng)荷載作用。
防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包含兩方面：一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括頂板、外側(cè)墻、底板等其它構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，二是孔口防護(hù)設(shè)計(jì)，包括出入口的防護(hù)和消波系統(tǒng)（防護(hù)設(shè)備），其中出入口的防護(hù)包含防護(hù)密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計(jì)算、出入口通道（包括風(fēng)井）的計(jì)算等幾個(gè)方面，而消波系統(tǒng)則包含防爆破活門的選用和擴(kuò)散室（箱）的設(shè)計(jì)，那么，這些內(nèi)容的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有何不同呢?
�。╨）防空地下室在核爆動(dòng)荷載作用下，其動(dòng)力分析一般采用等效靜荷載法，將整個(gè)結(jié)構(gòu)拆開為單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。
（2）人防荷載來源于核爆炸沖擊波，核爆動(dòng)荷載屬于偶然性荷載，荷載有量值大、作用時(shí)間短且不斷衰減等特點(diǎn)，人防荷載的作用次數(shù)在整個(gè)結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)只按一次考慮。
�。�3）作用在全埋式防空地下室結(jié)構(gòu)上的核爆動(dòng)荷載，可按同時(shí)均勻作用在結(jié)構(gòu)四周進(jìn)行計(jì)算，由于左右兩側(cè)其荷載大小相等、方向相反，因此，不需考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移。
（4）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按彈塑性工作階段設(shè)計(jì)。對(duì)防空地下室中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如頂板、外墻、臨空墻）來說，處于屈服后開裂狀態(tài)仍屬正常的工作狀態(tài)，這樣可充分利用材料潛力，如受彎構(gòu)件，在屈服后還要經(jīng)歷很大變形才會(huì)完全坍塌，因此考慮塑性階段工作，可承受更大動(dòng)力荷載，有較大經(jīng)濟(jì)意義。
（5）材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度可以提高，試驗(yàn)表明，加載速率直接影響材料的力學(xué)性能。在武器爆炸動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所經(jīng)受的是毫秒級(jí)快速變形過程，與標(biāo)準(zhǔn)靜載試驗(yàn)速度相比要快千百倍，這時(shí)材料力學(xué)性能發(fā)生比較明顯的變化，主要表現(xiàn)為強(qiáng)度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對(duì)結(jié)構(gòu)工作起到有利作用，例如鋼材強(qiáng)度可提高1.15-1.5倍，砼強(qiáng)度可提高1.5倍，這些有利作用在實(shí)際設(shè)計(jì)中是通過考慮材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)來完成的。
�。�6）防空地下室只需進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算。由于在核爆動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比進(jìn)行控制，且在確定各種構(gòu)件允許延性比時(shí)，已考慮了對(duì)變形的限制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不必再單獨(dú)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進(jìn)行驗(yàn)算。
�。�7）防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件除鋼筋混凝土防護(hù)密閉門和門框墻以及磚砌體墻和防水要求高的結(jié)構(gòu)采用按彈性工作階段設(shè)計(jì)外，對(duì)于一般超靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可按非彈性變形產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布計(jì)算內(nèi)力。
（8）地面建筑的防空地下室結(jié)構(gòu)，是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體系的一部分，不僅要滿足戰(zhàn)時(shí)的抗力要求，而且應(yīng)滿足平時(shí)使用的結(jié)構(gòu)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。為有利于平戰(zhàn)結(jié)合，方便防空地下室平時(shí)使用，可采取平戰(zhàn)兼顧的設(shè)計(jì)方法，通過臨戰(zhàn)加固達(dá)到戰(zhàn)時(shí)防護(hù)要求。當(dāng)平時(shí)使用要求與戰(zhàn)時(shí)防護(hù)要求不一致時(shí)，應(yīng)采取平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換措施。所采取的轉(zhuǎn)換措施應(yīng)能在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)完成防空地下室的功能轉(zhuǎn)換。
�。ǘ┤朔拦こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
防空地下室設(shè)計(jì)必須貫徹“長(zhǎng)期準(zhǔn)備、重點(diǎn)建設(shè)、平戰(zhàn)結(jié)合”的方針，并應(yīng)堅(jiān)持人防建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展、與城市建設(shè)相結(jié)合的原則。對(duì)于防空地下室的位置選擇、戰(zhàn)時(shí)及平時(shí)用途的確定，必須符合城市人防工程規(guī)劃的要求。同時(shí)也應(yīng)考慮平時(shí)為城市生產(chǎn)、生活服務(wù)的需要以及上部地面建筑的特點(diǎn)及其環(huán)境條件、地區(qū)特點(diǎn)、建筑標(biāo)準(zhǔn)、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換等問題，地下、地上綜合考慮確定。對(duì)于人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其原則主要有：
�。�1）防空地下室的主體結(jié)構(gòu)、出入口部、孔口和防護(hù)設(shè)備等應(yīng)根據(jù)防護(hù)要求和受力情況做到各個(gè)部位抗力相協(xié)調(diào)，防止出現(xiàn)由于局部破壞而影響主體結(jié)構(gòu)的防護(hù)密閉性。
�。�2）防空地下室結(jié)構(gòu)在滿足設(shè)計(jì)抗力的前提下，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用“強(qiáng)柱弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（3）防空地下室應(yīng)充分利用受彎構(gòu)件和大偏心受壓構(gòu)件的變形來吸收核爆沖擊波的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負(fù)擔(dān)，確保結(jié)構(gòu)在屈服前不出現(xiàn)剪切破壞和屈服后有足夠的延性，最終形成塑性破壞，而不是脆性破壞，從而提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力。
�。�4）受彎構(gòu)件應(yīng)雙面配筋。雙面配筋對(duì)承受核爆動(dòng)荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下的構(gòu)件坍塌十分重要。
二、應(yīng)用分析
合肥水泥研究院職工住宅樓由3棟高層住宅和兩個(gè)地下車庫組成，主樓部分為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，地上11層躍12層、地下1層，建筑高度33.3m;地下車庫部分為框架結(jié)構(gòu)，地下1層，層高3.6m。地震烈度為7度，抗震等級(jí)為 三級(jí)，安全等級(jí)二級(jí)，耐火等級(jí)為地上二級(jí)、地下一級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50 年，基礎(chǔ)采用平板筏基，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。根據(jù)合肥市人防辦公室文件，城市的生命線工程和面積超過1萬米的高層建筑，均須設(shè)置防空地下室。本工程總建筑面積為4.12萬m2，地下室面積約1萬m2，按照規(guī)定，本工程須應(yīng)設(shè)置防空地下室面積為3226m2。
人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50038一2005）明確規(guī)定人防工程按可能受到的空襲威脅劃分為甲、乙兩類，該工程是按甲類防空工程設(shè)計(jì)的，因此在設(shè)計(jì)時(shí)不僅考慮了滿足核武器爆炸的防護(hù)要求，還考慮了按常規(guī)武器和生化武器的各項(xiàng)防護(hù)要求。本工程防空地下室防護(hù)等級(jí)為核6級(jí)，采用全埋式現(xiàn)澆鋼筋混凝土防空地下室，戰(zhàn)時(shí)為二等人員掩蔽所，平時(shí)為小型汽車停車庫。人防車庫共分兩個(gè)防護(hù)單元、四個(gè)抗爆單元，考慮到小區(qū)內(nèi)部的環(huán)境綠化問題，在地下室頂板上設(shè)置了0.45m厚的覆土，以滿足綠化的需要。
本工程人防地下室主要結(jié)構(gòu)截面尺寸如下：頂板200mm，底板550mm，外墻300mm，臨空墻250mm、300mm，防護(hù)單元之間隔墻250mm，內(nèi)墻200mm、250mm，門框墻30omm�；炷翗�(biāo)號(hào)采用C30，鋼筋采用HPB235級(jí)、HRB335級(jí)。
本工程硅墻的抗?jié)B等級(jí)為56，硅強(qiáng)度等級(jí)為C30，地下室內(nèi)沒有設(shè)置沉降縫和伸縮縫，是設(shè)置了多條縱橫交錯(cuò)的后澆帶。對(duì)雙面配筋的鋼筋硅頂、底板及墻板，為保證震動(dòng)環(huán)境中鋼筋與受壓區(qū)混凝土共同工作，在上、下層或內(nèi)、外層鋼筋之間設(shè)置一定數(shù)量的拉結(jié)筋。
參考文獻(xiàn)：
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【3】陳純，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)剖析，建筑與工程，2007年第5期
