超長地下室外墻裂縫控制、計算模型合理性等問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員設(shè)計過程中的難點；超大地下室設(shè)計的難點與重點是人防、消防等問題，這些問題各專業(yè)的配合顯得更重要，特別是人防問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要對建筑、暖通等專業(yè)有較深入的理解才能把結(jié)構(gòu)設(shè)計作好。
一、人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
（1）核武器、常規(guī)武器爆動荷載作用屬于偶然性荷載,具有量值大、作用時間短(1s左右)且不斷衰減等特點,整個結(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,人防荷載的分項系數(shù)取1。
（2）地面多層或高層建筑物,對于普通爆破航彈、核爆炸沖擊波早期核輻射等破壞因素都有一定的削弱作用,設(shè)計防空地下室時可考慮這一因素。
（3）應(yīng)同時滿足平時和戰(zhàn)時兩種不同荷載效應(yīng)組合的要求。
（4）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按彈塑性設(shè)計,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。
（5）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)計中通過材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)體現(xiàn)。
（6）在核爆動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)計可不驗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)按計入上部墻、柱傳來的核武器爆炸動荷載效應(yīng)組合值來驗算構(gòu)件的強(qiáng)度。
二、人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
（1）可用“等效靜載法”簡化考慮人防荷載作用,可拆開為單個構(gòu)件進(jìn)行計算。
（2）平戰(zhàn)結(jié)合,取控制條件在一般的5級或6級人防設(shè)計中,結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時控制(根據(jù)工程經(jīng)驗,室外消防車道可能由平時控制),而側(cè)墻和底板則因地下室結(jié)構(gòu)形式的不同而由實際情況確定;當(dāng)平時使用要求與戰(zhàn)時防護(hù)要求不一致時,應(yīng)采取平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換措施。
（3）只進(jìn)行強(qiáng)度的驗算,由于在人防荷載作用下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比來控制,因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中,不必再單獨驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫。
（4）注意各部件的抗力(強(qiáng)度)協(xié)調(diào),以免因設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞,失去整個防護(hù)建筑的作用。
（5）人防地下室墻、柱等承重結(jié)構(gòu),應(yīng)盡量與地面建筑物的承重結(jié)構(gòu)相互對應(yīng),以使地面建筑物的荷載通過防空地下室的承重結(jié)構(gòu)直接傳遞到地基上。
（6）重視構(gòu)造要求,人防設(shè)計的許多構(gòu)造要求是與一般的建筑設(shè)計不同的,要求更為嚴(yán)格,應(yīng)充分保證結(jié)構(gòu)的延性,“強(qiáng)柱弱梁(板)”、“強(qiáng)剪弱彎”。
三、人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、方法及常見問題
（1）人防荷載取值
人防荷載取值根據(jù)人防地下室抗力級別(是當(dāng)?shù)厝朔啦块T根據(jù)國家制訂的《人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要》確定的)采用公式計算或規(guī)范查表,實際設(shè)計時常用《理正人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件》算頂板、側(cè)墻及無樁基底板人防荷載,確定各構(gòu)件人防荷載時要注意比較核武器和常規(guī)武器爆動荷載作用取大值控制。當(dāng)所有構(gòu)件的等效靜荷載值確定后,即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。
（2）荷載組合和內(nèi)力分析
①頂板。
參與組合的荷載有人防等效靜載、自重、覆土重等;平時使用 活荷載戰(zhàn)時不需要疊加,具體設(shè)計時,頂梁板可采用《pkpm2sATWE電算軟件》內(nèi)力分析,該軟件有人防計算功能,頂板也可用《理正軟件》計算。頂板戰(zhàn)時工況可采用塑性算法,平時工況應(yīng)采用彈性算法,板配筋取兩種工況計算結(jié)果大值,板面筋可按0.25%配筋率貫通外,支座筋不足者可另加非貫通筋,這樣較經(jīng)濟(jì),但要注意板底筋、板面貫通筋及非貫通筋間距應(yīng)協(xié)調(diào),以便拉筋布置;另外注意坡道作為戰(zhàn)時主入口時,口部以外的頂蓋板也應(yīng)考慮人防荷載作用。
②外墻。
參與組合的荷載有人防等效靜載(包括水平及頂板傳來的)、外墻自重、上部建筑自重、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)計時通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用,僅按墻板彎曲計算墻的配筋。地下室外墻可根據(jù)支承情況按雙向板或單向板計算水平荷載作用下的彎矩。
由于地下室內(nèi)墻間距不等,有的相距較遠(yuǎn),因此在工程設(shè)計中一般把樓板和基礎(chǔ)底板作為外墻板的支點(單跨或多跨)計算,在基礎(chǔ)底板處按固端,頂板處按鉸支座。具體設(shè)計時,《理正軟件》計算。按上述計算模式,外側(cè)豎向筋宜在外排,與頂板類似,外墻外側(cè)豎向筋也可采用貫通筋與非貫通筋交錯布置方式,該筋在交錯底板彎后直段長度按其搭接與底板下鋼筋相連,此構(gòu)造底板端部實際已具有與外墻固端彎矩同值的承載力。外墻選筋時宜按“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。
（3）內(nèi)承重墻、柱。
荷載組合相對簡單,要注意的是在進(jìn)行荷載組合時,常規(guī)武器爆動荷載作用時上部建筑物自重全部考慮,核爆動荷載作用應(yīng)根據(jù)抗力等級、上部結(jié)構(gòu)形式,在進(jìn)行荷載組合時上部建筑物自重可區(qū)分全部考慮、考慮一半和不考慮3種情況,設(shè)計時應(yīng)認(rèn)真分析確定。具體設(shè)計時,對主樓塔數(shù)較多,地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端且大底盤地下室通常又不設(shè)縫時,為提高計算效率,各塔可獨自帶地下室分析計算,各塔的地下室結(jié)構(gòu)層宜比主樓多出1跨～2跨參與內(nèi)力分析計算,主樓的承重墻、柱計算結(jié)果即可采用。設(shè)計頂梁時可不帶主樓,將所有頂梁拼裝成整體,另行建模計算,其與帶主體建模計算結(jié)果比較,多個實際工程均表明,頂梁配筋誤差很小,其中支座筋誤差約3%,梁底筋基本無誤差,故可采用,這種方法對體量較大多塔樓盤可有效縮短設(shè)計周期。
四、構(gòu)造要求
人民防空地下室設(shè)計規(guī)范第4.11節(jié)中已作了很詳細(xì)的構(gòu)造規(guī)定,結(jié)構(gòu)設(shè)計人員只需認(rèn)真研究體會規(guī)范條文的條件和適用范圍,結(jié)合工程實際情況就可順利地完成人防地下室各主要構(gòu)件的設(shè)計了。
為了方便設(shè)計,結(jié)合構(gòu)造和受力要求,這里列舉一些主要人防構(gòu)件參考尺寸:
（1）頂板對6級:一般取250mm～300mm;對5級:一般取300mm～350mm。
（2）頂板梁:跨高比一般為7～12,合理的截面尺寸判定標(biāo)準(zhǔn)是梁面通長筋恰好由構(gòu)造確定。
（3）外墻、臨空墻:通常不小于300mm,由計算確定。
（4）防護(hù)單元隔墻、密閉隔墻:一般取250mm。
（5）底板:厚度不宜小于外墻,地下水位較高時,一般不由人防控制。
總之,人防構(gòu)件結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)首先滿足防早期核輻射要求,然后滿足受力要求。
五、孔口防護(hù)和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計孔口防護(hù)包含三部分的設(shè)計內(nèi)容:
（1）防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計,由建筑、通風(fēng)專業(yè)完成;
（2）出入口通道內(nèi)臨空墻、相鄰單元之間的隔墻、門框墻等的設(shè)計,其中臨空墻、相鄰單元之間的隔墻,設(shè)計人員可按參照外墻的計算模式設(shè)計,而門框墻的設(shè)計一般是按懸臂梁計算,有時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)計效果;
（3）孔口其他構(gòu)件,如風(fēng)井、通信、電力防爆波電纜、防倒塌棚架、開敞式通道的設(shè)計,其中開敞式通道不考慮核爆動荷載,只考慮靜土、水側(cè)壓力,而風(fēng)井、通信、電力防爆波電纜井、防倒塌棚架的設(shè)計一般直接選用通用圖,注意鋼結(jié)構(gòu)防倒塌棚架土建需配相應(yīng)基礎(chǔ)圖。
平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計的基本原則是:
①工程平戰(zhàn)用途相近;
②轉(zhuǎn)換工作要小;
③一次設(shè)計,分兩步施工；
④考慮兼容性和通用性;
⑤轉(zhuǎn)換措施要求快速、經(jīng)濟(jì)、簡便、可靠。各部位封堵構(gòu)件上的荷載種類較多,設(shè)計中一般直接選用通用的封堵構(gòu)件,不再單獨設(shè)計。
