逆作人防结构设计关键技术

2021·5·Building Construction
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逆作人防结构设计关键技术
伍山雄 丁应章 徐 强 王 飞 吴志毅 孙玉叶
中建三局集团有限公司（沪） 上海 200129
摘要：以深化设计为引线，从人防口部设计、人防气密性及防水设计、格构柱穿梁节点设计和转换梁优化设计这4个角度，介绍了逆作人防结构设计深化过程中的关键技术及创新节点，并结合项目工程实例展开论述，研究结果可为其他类似工程提供借鉴。

关键词：人防工程；逆作法；深化设计；建筑信息模型
中图分类号：TU927 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2021)05-0896-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2021.05.051
Key Technology of Reverse Civil Air Defense Structure Design
WU Shanxiong DING Yingzhang XU Qiang WANG Fei WU Zhiyi SUN Yuye China Construction Th ird Engineering Bureau Co., Ltd. (Shanghai), Shanghai 200129, China
Abstract: Taking the deepening design as the lead, this paper introduces the key technologies and innovative nodes
in the deepening process of reverse civil air defense structure design from four aspects: civil air defense entrance design, civil air defense air tightness and waterproof design, lattice column through beam joint design and transfer beam optimization design, and discusses them with project examples. The research results can provide reference for other similar projects.
Keywords: civil air defense engineering; reverse construction method; deepening design; building information model
州市萧山区，包含交通中心工程、旅客过夜用房工程、配套业务用房工程等。

该工程地上主体结构共10层，地下室共4层，总建筑面积约64万 m 2，其中地上面积约25万 m 2，地下建筑面积约39万 m 2（图1、图2
）。

图1 交通中心工程效果图一 图2 交通中心工程效果图二
1.2 人防逆作区概况
杭州萧山国际机场三期项目地下室共4层，长约393 m ，宽约276 m ，层高除地下1层为5.0 m 外均为4.0 m 。

在地下室的南侧区域设置6级甲类人防，人防抗力等级为常6级及核6级。

邻近运营航站楼一侧基坑采用逆作法施工，其中采用逆作法施工的人防区域面积达1.9万 m 2（图3）。

人防区逆作法人防区
逆作区
航站楼
航站楼
图3 逆作法人防区平面示意
随着国家“十三五”规划战略布局的落实，新建、扩建机场航站楼及综合交通换乘中心（简称机场GTC ）等大型民生工程越来越多。

人民防空作为国防力量的重要组成部分，是一项全民性长期的战备工作。

自20世纪80年代以来，人防建设实行了指导思想的战略转变，强调平战结合，为经济发展和城市建设服务。

同时为了给人们提供更为舒适的环境，人防工程的设计创新不断涌现。

多层地下室人防设计作为地下空间工程中综合性及技术性最强的部分，所包括的内容更为繁杂[1-3]。

综合交通换乘中心人防地下空间具有体量大、周边环境复杂、不停航不停运施工要求高等难点。

项目组经过综合比选，决定对邻近运营航站楼区域人防地下空间采用逆作法进行施工。

1 工程概况
1.1 项目概况
杭州萧山国际机场三期项目陆侧交通中心工程位于杭
作者简介：伍山雄（1975—），男，工程硕士，高级工程师。

通信地址：浙江省杭州市江干区五星路198号瑞晶国际商务中心36楼（310020）。

电子邮箱：********************收稿日期：2020-11-18
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2 人防逆作法关键技术
2.1 人防口部逆作设计技术2.1.1 新增门式封堵梁施工技术
人防结构采用逆作法技术施工的工程实例较少。

在逆作法实施过程中，存在在受力结构梁位置门框无法一次成形，同时结构梁和剪力墙分批浇筑等问题。

常规的作法一般有2种：
1）逆作施工阶段先施工受力结构梁，后期将结构梁部分破除后随人防门框一起施工。

2）人防口部位置整体划分为出土洞口，逆作施工阶段不施工，待顺作施工阶段整体一起施工。

常规做法对逆作法B0板重车道及出土洞口的平面布置有较强制约，对于周边环境复杂、场地条件受限的工程不适用。

项目组经深化设计创新，在不增设口部洞口、不改变原结构受力的情况下，调整人防口部结构。

项目组结合围护结构及下部空间建筑功能要求进行深化，在受力梁旁增设门式封堵梁，封堵梁随结构板进行预留钢筋设计，并且在后期施工中随门框一起浇筑。

该设计在平面上实现了逆作法平面可利用空间最大化，在立面上保证了门框与结构的有效结合（图4）。

（a）常规做法（b）优化后做法
覆土
覆土门式封堵梁随门框一同浇筑
300 mm×4 mm止水钢板
图4 人防门式封堵剖面优化前后对比
2.1.2 车道区域板式封堵底部门槛设计技术
人防工程逆作法施工中，结构板面场地布置、车辆运输路线的规划情况直接影响着场内交通秩序及工期。

在车
辆运输路线的规划中，不可避免地会遇到部分门洞区域。

传统人防结构中，车辆经各防火单元间洞口进出，防火单元进出口位置通常设置卷帘门，卷帘门门框及底部门槛在地面建筑施工前进行安装，此方案对大型材料设备运输影响较小。

萧山国际机场交通中心项目逆作人防区重要通道及单元间连接部位设置竖向封堵，竖向封堵通常用于走廊及通道位置。

竖向封堵因底部门槛节点特殊，结合了固定门槛与活动门槛双重特性。

封堵板为多块特殊要求的钢筋混凝土结构拼接而成，竖向封堵板自重大，门槛底部需有足够
承载力，钢筋需随下部结构板一次性预留，浇筑前需在门
槛内侧预埋角钢，且门槛需凸出结构面100 mm 。

竖向封堵底部门槛若一次性浇筑预埋到位，逆作法施工阶段重车通行将对其造成破坏。

项目组对该节点进行二次深化，优先进行底部永久结构浇筑，上部留设V 形口，使用C20低标号混凝土浇筑，角钢内嵌位置在浇筑前塞入挤塑聚苯板填充。

待后期无重车通行后将上部低标号混凝土凿除，将挤塑聚苯板抽出，埋入角钢后使用高标号混凝土填充（图5）。

人防墙柱
永久结构
低标号混凝土
挤塑聚苯板
图5 竖向封堵临时保护措施及永久结构施工节点
2.2 逆作区人防气密性、外墙防水节点设计技术2.2.1 逆作区人防气密性设计技术
在人防工程中，例如临空墙、两相邻防护单元间隔墙皆要求具有抵御所规定的核爆冲击波和隔绝各类毒剂的 能力[4-6]。

人防工程采用顺作法时，临空墙底部300 mm 部分随底板吊模施工，内嵌300 mm ×4 mm 止水钢板。

上部墙体随梁
板按照设计要求整体一次性浇筑，上部墙板交界处无冷缝存在，满足人防气密性设计要求（图6）。

300
临空墙
300 mm×4 mm止水钢板
图6 人防临空墙顺作法节点
在逆作法施工中，梁板无法与下部墙体一次性整体施工，因此，人防工程在采用逆作法施工时，顺、逆作结构交界位置的处理是人防气密性设计的难点。

项目组对顺、逆作结构交界位置进行节点创新深化设计，并提出了2种方案进行对比分析。

1）方案一：下挂止水钢板。

采用逆置吊模做法，临空墙体上部500 mm 结构随梁板一次性向下吊模施工，临空墙体吊模结构下口内嵌300 mm ×4 mm 止水钢板，下部墙体待
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顺作阶段施工（图7）。

300
500
临空墙
300 mm×4 mm止水钢板
图7 优化方案一节点示意
2）方案二：预埋T 字形钢板。

采用“止水钢板先埋后焊”方式消除人防临空墙体施工冷缝。

上部结构板在钢筋绑扎阶段，将50 mm ×150 mm 的T 字形止水钢板与钢筋焊接固定，止水钢板长150 mm 一侧固定于模板内侧，并与结
构板底部齐平。

竖向墙体顺作施工阶段，使用长100 mm 止水钢板与T 字形钢板满焊。

该节点避免了传统“吊模法”所带来的施工复杂、模板木方浪费、操作不便等一系列问题（图8）。

200
100
临空墙
止水钢板100 mm×4 mm 与T字形预埋止水钢板焊接
T字形止水钢板
50 mm×150 mm×4 mm
150
50
图8 优化方案二节点示意
经对比分析，方案一操作较复杂，内嵌止水钢板后，吊模结构底模难以支设，且存在跑浆、漏浆等质量隐患。

方案二在结构板钢筋绑扎前提前置于板底，钢筋绑扎后将T 字形止水钢板与钢筋焊接固定，下部临空墙无须吊模，操作简便且有利于节约模板。

综上，项目组选择方案二进行临空墙部位节点施工。

2.2.2 逆作区人防外墙防水节点设计技术
地下空间渗漏防治一直是建筑工程中关注的重点。

在科学技术水平突飞猛进的今天，抗渗混凝土技术已趋于成熟。

地下空间渗漏主要是因为施工缝位置新旧混凝土的衔接未达标。

人防工程采用逆作法施工时，施工缝的数量增加，致使逆作人防结构的渗漏隐患高于传统人防结构
[7-10]。

项目组将人防外墙施工缝位置设计为“企口＋止水条”的形式。

外墙上翻节点延用常规做法，吊模施工高度500 mm ，内嵌300 mm ×4 mm 止水钢板。

外墙下挂节点通过在逆作下挂暗梁一侧设置混凝土高缝，下部顺作外墙一侧设置混凝土低缝，上下搭接拼合，使混凝土接缝处不能通透，将水的水平渗透路径切断，切断处渗透路径变成竖向。

在竖缝位置设置遇水膨胀止水条，从而阻断人防外墙
位置所有渗水路径，以提高逆作人防区外墙的防水、防渗能力（图9）。

48 mm×3.0 mm钢管
50 mm×100 mm木方@500
50 mm×100 mm木方@500
300 mm×4 mm止水钢板
水平施工缝
预埋 150PVC管@1 m
拉结筋
12@500
止水螺杆与拉结筋焊接
预留企口
遇水膨胀止水条
双钢管主楞
500
300
150
150
250
100暗梁
φφφ图9 人防外墙防水节点设计做法
2.3 人防逆作区格构柱连接设计技术
杭州萧山国际机场交通中心工程人防逆作区立柱桩采用各规格角钢格构柱，支座位置钢筋密集，梁柱节点的设计为施工的重、难点。

项目组结合BIM 技术对格构柱梁柱节点进行深化设计[11-14]。

2.3.1 格构柱连接位置深化
1）钢梁或劲性梁位置深化。

项目组综合考虑结构安全和施工的可行性后，提出割除格构柱深入梁内区域角钢，在格构柱上口加焊封头板，封头板下口与角钢、上口与钢梁满焊，从而在满足承载力的基础上，提升梁柱整体性（图10
）。

首层钢梁或劲性梁
图10 钢梁或劲性梁穿格构柱优化后节点
2）钢筋混凝土结构梁位置栓钉格构柱深化。

为便于现场施工，项目组对钢筋混凝土结构梁位置的栓钉格构柱进行相应优化，使用5排且每排4根直径20 mm 的钢筋与角
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钢双面焊接替代原栓钉设计。

钢筋两端端头位置设置长200 mm 直角弯钩，进一步提升格构柱在混凝土梁中摩擦力（图11）。

图11 钢梁或劲性梁穿格构柱优化后节点
2.3.2 格构柱偏位节点设计
实际施工过程中，格构柱的成形质量无法100%保证。

最常见的情况是格构柱的位置发生偏移，致使原梁柱节点不再适用。

项目组在确保结构安全的前提下，对格构柱偏位处梁柱节点进行深化设计，采用混凝土结构加腋的方法，实现混凝土梁与格构柱的连接（图12
）。

图12 格构柱偏位节点设计
2.4 人防逆作法主楼区域转换梁设计技术
为满足人防地库的多车道建筑功能的需求，结构梁跨度将会增大。

地上结构部分竖向构件不能直接连续贯通落地，而需通过水平转换结构与下部竖向构件连接。

常规转换梁通常采用超大梁或劲性梁。

超大梁因截面过大，过度占用下部空间，不满足地下大空间形式的需求。

劲性梁通过型钢两端牛腿与两侧圆管柱连接。

上部结构柱锚入劲性梁中，通过劲性梁提供承载力及支座端抗剪能力。

项目组针对劲性梁中型钢造价高、生产周期长、安装难度大、不利于项目抢工阶段施工的缺点，结合人防设计进行深化。

首先提高混凝土强度，原设计中转换梁混凝土标号同结构为C35，优化后提升为C60标号混凝土，满足一级抗战性能。

提高混凝土标号使得钢筋混凝土结构梁能够替代传统转换梁，在满足承载力的同时，提高转换梁抗震性能。

同时项目组通过在梁上柱下部区域，自结构柱一端在梁内增设2段工字钢，且工字钢之间满焊，以此提高支座
段抗剪能力，从而进一步减小转换梁截面以满足下部空间净高需求（图13）。

图13 优化后转换梁模型
3 结语
项目组在保证人防地下空间使用功能的前提下，以深化设计为主干，利用思维导图方式开展研究，寻找设计创新与可优化点。

过程中不断总结人防逆作工程中的关键技
术，为后续大型人防逆作结构提供借鉴。

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