摘要：本文結(jié)合筆者多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)常遇到的一些問題、設(shè)計(jì)要點(diǎn)等做了相關(guān)探討和分析，可供同行參考。
關(guān)鍵詞：地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要求；特點(diǎn)
中圖分類號：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
0前言
隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的發(fā)展，人們對公園、廣場等公共休閑場所的要求也在日益增加，廣場是城市中人們進(jìn)行各種公共活動(dòng)的有一定規(guī)模和較好圍合的戶外步行空間，它為人們提供休憩、娛樂、交流的公共場所，合理的利用廣場的地下空間能夠很好的解決人們娛樂、運(yùn)動(dòng)、學(xué)習(xí)、就餐、購物、停車等一體化需求。建設(shè)廣場下方的單建式人防工程能綜合解決城市發(fā)展中的矛盾,拓展自身發(fā)展的空間,實(shí)現(xiàn)更好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。具體來講，平時(shí)則集休閑、娛樂、購物、地下停車場、過街通道等功能于一體，用于商業(yè)開發(fā)，提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值；戰(zhàn)時(shí)可作為二等人員隱蔽部和物質(zhì)儲備庫，可抵御常規(guī)炸彈沖擊波，可防護(hù)距核武器爆炸中心一定距離的核輻射、光輻射、沖擊波與貫穿輻射，并具有一定的防化學(xué)武器污染功能；災(zāi)時(shí)作為應(yīng)急避難場所。在一般二等人員隱蔽部和物質(zhì)儲備庫中涉及到的多為6級防空地下室�？偨Y(jié)多年防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),文中就此類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)常遇到的問題、設(shè)計(jì)要點(diǎn)做些探討。
一、單建式人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
1.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。如在核武器、常規(guī)武器爆動(dòng)荷載作用屬于偶然性荷載,具有量值大、作用時(shí)間短(1s左右)且不斷衰減等特點(diǎn),整個(gè)結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)只考慮一次作用,鋼筋混凝土構(gòu)件又允許開裂,因此構(gòu)件安全度可降低,人防荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1。但在平時(shí)荷載作用時(shí)應(yīng)驗(yàn)算地下室各個(gè)部位的變形和裂縫。
2.在人防荷載作用下,材料強(qiáng)度會提高,但變形性能包括塑性性能等基本不變,這對結(jié)構(gòu)有利,在設(shè)計(jì)中通過材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)體現(xiàn)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按彈塑性設(shè)計(jì),對超靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可考慮塑性內(nèi)力重分布。
3.在核爆動(dòng)荷載這種瞬間荷載作用下,一般不會產(chǎn)生因地基失效引起結(jié)構(gòu)破壞,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可不驗(yàn)算地基承載力及變形,但對甲類防空地下室的樁基,不論何種情況,樁本身都應(yīng)按計(jì)入上部墻、柱傳來的核武器爆炸動(dòng)荷載效應(yīng)組合值來驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度。
二、各部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮天然地基，因?yàn)檎麄�(gè)單建式人防工程基底壓力較小且不考慮核爆動(dòng)荷載下地基失效，使用天然地基造價(jià)較低，工期較短。當(dāng)?shù)鼗列拚蟮牡鼗休d力特征值滿足基地壓力要求是可采用天然地基，“滿足”的定義是既要滿足承載力要求還有滿足地基變形要求，在持力層存在軟弱下臥層時(shí)應(yīng)滿足軟弱下臥層的承載力要求。當(dāng)天然地基不能滿足時(shí)優(yōu)先考慮樁基礎(chǔ)，如地下水位較高時(shí)，還應(yīng)同時(shí)考慮樁身抗壓與抗拔作用，鋼筋設(shè)置應(yīng)按抗拔樁設(shè)計(jì)。
2.底板設(shè)計(jì)。1）無樁基的底板宜采用筏板基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)叵滤惠^低，地基反力中沒有計(jì)入水浮力時(shí),人防荷載不與水壓力組合；當(dāng)?shù)叵滤惠^高，地基反力中計(jì)入水浮力時(shí),人防荷載應(yīng)與水壓力組合。具體設(shè)計(jì)時(shí),對無樁基的底板可采用《PKPM-JCCAD》軟件內(nèi)力分析；2)對帶樁基的底板可參照頂梁板類似建模,采用《PKPM-SATWE》軟件,按倒樓蓋算法即可,荷載組合應(yīng)考慮人防荷載與水壓力及板自重組合，分清荷載傳遞方向；采用該軟件作內(nèi)力分析時(shí),注意活載應(yīng)輸非0數(shù),人防荷載才能傳遞,底板鋼筋按倒樓蓋配置。
3.頂板設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，頂板宜采用厚板形式，可選用無梁樓蓋，即可以增加工程自重抵消水浮力，又可以減少層高減少水浮力；當(dāng)?shù)叵滤惠^低時(shí)，不需要考慮工程抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，頂板可采用薄板設(shè)計(jì)，例如密肋樓蓋等減少工程自重與層高。參與頂板荷載組合的有人防核爆等效靜荷載、頂板自重、頂板上覆土重等；平時(shí)使用活荷載戰(zhàn)時(shí)不需要疊加,具體設(shè)計(jì)時(shí),頂板可采用《PKPM-SATWE》軟件內(nèi)力分析,該軟件有人防計(jì)算功能。頂板戰(zhàn)時(shí)工況可采用塑性算法,平時(shí)工況應(yīng)采用彈性算法,板配筋取兩種工況計(jì)算結(jié)果大值,梁板鋼筋應(yīng)按人防規(guī)范規(guī)定的最小配筋率設(shè)計(jì)。如果車道作為戰(zhàn)時(shí)主入口時(shí),口部以外的頂蓋板也應(yīng)考慮人防荷載作用。
4墻板、柱設(shè)計(jì)。1)外墻，參與組合的荷載有人防等效靜荷載、外墻自重、上部覆土自重、地面活荷載、土壓力、水壓力等；外墻配筋主要由垂直于墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩確定,設(shè)計(jì)時(shí)可用《理正軟件-人防結(jié)構(gòu)計(jì)算》軟件計(jì)算。地下室外墻可根據(jù)支承情況按雙向板或單向板計(jì)算水平荷載作用下的彎矩。地下室外墻扶壁柱不應(yīng)作為外墻的計(jì)算支點(diǎn)，與外墻相交的內(nèi)墻由于間距不等,有的相距較遠(yuǎn),因此在工程設(shè)計(jì)中一般把樓板和基礎(chǔ)底板作為外墻板的支點(diǎn)按單向板計(jì)算,在基礎(chǔ)底板處按固端,頂板厚度小于外墻處按鉸支座，頂板厚度大于外墻處按固端支座。具體設(shè)計(jì)時(shí),外墻還應(yīng)驗(yàn)算平時(shí)荷載作用下外墻的變形和裂縫。按上述方法計(jì)算模式,豎向鋼筋為主要受力鋼筋宜在外排。外墻選筋時(shí)宜按“直徑細(xì)且間距密”的原則,有利于控制裂縫,最大間距不宜大于200mm。2)框架柱設(shè)計(jì)�？蚣苤叽缈筛鶕�(jù)柱網(wǎng)尺寸確定，但不宜小于500x500（mm），計(jì)算可按頂板《PKPM-SATWE》軟件結(jié)果直接配筋。
5.人防口部設(shè)計(jì)。應(yīng)分清楚臨空墻，普通內(nèi)墻和單元間隔墻，分別取相應(yīng)等效靜荷載，配筋主要由垂直于墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩確定,設(shè)計(jì)時(shí)可用《理正軟件-人防結(jié)構(gòu)計(jì)算》軟件計(jì)算；門框墻的設(shè)計(jì)一般是按懸臂梁計(jì)算,有時(shí)門框墻的懸臂長度過長,而使水平筋過大,這種情況下,加暗柱或暗梁,壁柱或壁梁,可得到較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)效果；口部其他構(gòu)件,如人防戰(zhàn)時(shí)電站風(fēng)井、防爆波電纜井、主要出入口樓梯，樓梯和車道防倒塌棚架均應(yīng)考慮核爆動(dòng)荷載作用。
三、構(gòu)造要求
1.對于戰(zhàn)時(shí)直接暴露在核爆作用下的有防護(hù)要求的鋼筋砼構(gòu)建（如外墻、臨空墻、頂板等）結(jié)構(gòu)最小防核輻射厚度不應(yīng)小于250mm；底板厚度不宜小于外墻且不應(yīng)小于300mm。
2.人防地下室的頂板，外墻，人放墻，底板都應(yīng)按照人防規(guī)范規(guī)定的最小配筋率配置構(gòu)造鋼筋，并應(yīng)布置拉結(jié)筋，拉結(jié)筋應(yīng)按梅花狀布置，間距不應(yīng)大于500x500，直徑不應(yīng)小于φ6。
3.人防工程應(yīng)采用抗?jié)B等級不小于S6的抗?jié)B混凝土，砼強(qiáng)度不小于C30。
4.后澆帶應(yīng)該設(shè)置合理，對于地下一層或兩層的地下室可采用沉降后澆帶結(jié)合膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置，沉降后澆帶應(yīng)在頂板覆土荷載和其他附加荷載堆載完成后30天封閉，并做好工程的沉降觀測，如果工程沉降沒有完成，則應(yīng)等沉降穩(wěn)定后封閉后澆帶。
四、結(jié)束語
綜上所述，單建式人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程,涉及內(nèi)容繁多,既要考慮平時(shí)使用要求又要考慮戰(zhàn)時(shí)使用要求,工程的埋置深度，地下室頂板結(jié)構(gòu)形式和地基設(shè)計(jì)是否合理，都直接影響建造成本和平時(shí)使用。設(shè)計(jì)不僅要滿足功能要求，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，又要滿足戰(zhàn)時(shí)的人員掩蔽和疏散，且目前電算軟件功能都不是很完善,需要更深入地研究人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)問題,總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),提高設(shè)計(jì)水平。
