人防地下室结构设计经验总结

广东建材2009年第11期

随着经济建设的迅速发展，高层、超高层建筑在全国各大中等城市拔地而起，地下停车库、地下商场等地下建筑物的大量兴建，人防工程建设逐步走向与城市建设相结合的道路。特别在经济发达的地区和城市，繁华的商业地段成为地下空间开发的热点和焦点，其地下空间的利用离不了以防灾救灾为目的的人防工程。本文就人防工程中最常见的低抗力等级人防地下室（核５，常５级以下）为例子，进行结构设计经验总结。

1材料

人防地下室在有人防荷载参与结构计算过程中，应注意乘以材料强度综合调整系数γｄ。详见ＧＢ５００３８－２００５《人民防空地下室设计规范》（以下简称《人防规范》）４．２条。

1.1混凝土

人防地下室选用混凝土的强度等级一般为Ｃ３０～Ｃ３５。笔者不建议选用Ｃ４０以上的混凝土，原因有二：⑴Ｃ４０～Ｃ５５混凝土中受拉钢筋的最小配筋率为０．３，而Ｃ２５～Ｃ３５混凝土中受拉钢筋的最小配筋率为０．２５。由于人防地下室考虑防辐射及密闭防毒作用，墙体及顶板较厚，所以对于低抗力等级的人防地下室，结构设计计算中会出现较多构造钢筋就能满足受力要求的情况。故在抗力等级及平时荷载不大的情况下，采用强度等级低于Ｃ４０的混凝土，可降低工程的含钢量，其经济性是显而易见的。⑵人防地下室的墙体及顶底板一般较厚，采用的混凝土强度登记越高，其水化热越大，就越容易开裂，增加混凝土养护难度。

1.2钢筋

人防地下室可采用除了经过冷加工处理之类延性差的钢筋作为人防荷载参与计算过程中的受力钢筋（《人防规范》４．２．２）。此外，在核爆动荷载作用下，结构构件变形极限已采用允许延性比的控制。且在确定各种构件允许延性比时，已考虑了对变形的限制，因而在防空地下室结构设计中，可不考虑结构裂缝开展（《人防规

范》４．１．６）。故对于一些顶板覆土较厚，平时顶板荷载较大，而人防抗力等级较低的人防地下室（即配筋由平时裂缝控制的情况下），在普通钢筋能满足人防荷载按塑性极限分析法计算的要求配筋前提下，可通过增加有粘结力的预应力钢筋来对顶板裂缝进行控制。从而减少因平时荷载作用下的裂缝控制要求所需的多余普通钢筋。

2结构设计选型及计算要点

人防地下室在人防荷载参与结构设计计算时，可采用塑性内力重分布分析法（弹塑性构件）计算，可不考虑风荷载及地震荷载作用，对结构变形、裂缝开展以及地基承载力与地基变形可不进行验算，但需要验算基础承载力强度。所以在人防地下室设计过程中，需要就平时和战时两种不同工况下分别计算，取其中最大配筋值。

2.1顶板

顶板荷载的取值有两种工况：①顶板静荷载＋活荷载；②顶板静荷载＋爆炸等效静荷载。第一种工况作用下，顶板及顶板梁应按平时要求计算（整体建模，考虑风和地震荷载作用，验算最大裂缝等）。第二种工况作用下，顶板及顶板梁主要受竖向荷载控制，因此计算仅取一层计算内力，且按塑性极限分析法计算，跨中弯矩调整系数：１．２０支座弯矩调整系数：０．８０，不作活载不利布置计算，不验算裂缝。最终结果应比较两种工况作用下，取计算结果的最大值。

人防地下室顶板厚度取值应注意最小防护厚度（《人防规范》３．２．２），并应采用防水混凝土（《人防规范》３．８．３）。对于多层人防地下室，当上下相邻两楼层被划分为两个防护单元时，其相邻防护单元之间的楼板为防护密闭楼板，最小厚度可取２００ｍｍ。另外应注意人防地下室顶（底）板和墙体均需按《人防规范》４．１１．１１条设置拉结筋。

人防地下室顶板一般采用梁板式和无梁楼盖两种结构形式。无梁楼盖整体抗震性能教差，当人防地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，或柱网区格内长短跨之

人防地下室结构设计经验总结

卓毅刚（广州市人防建筑设计研究院有限公司）

摘要：本文较系统的结合规范介绍了人防地下室结构设计特点和设计原则，对人防地下室结构设

计中的主要构件进行了设计分析，并对设计中应注意的几个问题进行了探讨，供同行参考。

关键词：人防地下室；结构设计；经验；经济性

建筑设计与装饰

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比大于１．５，以及顶板标高变化较多时，均不宜选用无梁楼盖结构形式。梁板式结构抗震性能较好，属于人防地下室应用最多的结构形式。无梁楼盖相对梁板结构来说，也有一定优势：①造价和梁板结构相差不多，但施工起来比梁板结构方便，工期也短些。特别是对于人防地下室，因为人防地下室荷载取值较大，梁面钢筋比较多和密，经常造成施工时因梁面钢筋过密而难以浇筑混凝土及放震动棒。既增加了施工难度，又容易因混凝土形成蜂窝造成安全隐患。②对于同一位置修建的地下室，决定其造价的关键因素有两个：层高和埋深。例如顶板覆土１．５ｍ，柱跨８ｍ×８ｍ的核６、常６级人防地下室，如果顶板选用梁板结构的话，其梁截面需要０．５ｍ×１．１ｍ左右；而选用无梁楼盖的话，顶板厚仅需要０．５ｍ即可。两种结构形式的顶板造价是差不多的，但选用无梁楼盖的地下室埋深和层高都比选用梁板结构的减少了０．６ｍ。这就意味着基坑可以少开挖０．６ｍ，外墙计算高度减少０．６ｍ，底板水压力减少了６ｋＮ／ｍ２。因此不难看出顶板选用无梁楼盖的人防地下室在经济上具有较明显的优势，所以在条件允许的前提下，人防地下室顶板结构选型应优先选用无梁楼盖结构形式。

2.2墙体

人防墙体（包括外墙、临空墙、单元隔墙、密闭隔墙，密闭隔墙不考虑受力计算）主要承受水平向的爆炸荷载作用，计算模型为单向板，下端固端，上端视顶板刚度来定固端或简支。为简化设计，我们一般把顶板厚度≥墙体厚度的条件视为上端为固端进行设计计算，反之为简支。门框墙属于开孔口的临空墙，其计算模型为把孔口四周视为悬臂梁，分别计算。当悬臂梁悬挑长度超过所在孔口边长１／２时，应在孔口边设置立柱或横梁。因人防墙体一般都是作为单独构件拿出来计算的，所以在进行结构设计时应特别注意与周边构件的弯矩协调，加强节点构造钢筋，以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏，失去整个防护建筑的作用。

2.3柱子、底板和基础

一般情况下，这些构件是由平时工况控制配筋：①柱子的承载力在人防等效静荷载作用下会跟着材料强度提高而提高１．５倍左右（柱子主要靠混凝土承压）；在战时工况下不需要考虑活荷载，而平时工况下，上部建筑每层叠加起来的活荷载甚至比人防等效静荷载更大（活荷载分项系数为１．４，人防等效静荷载分项系数为１．０）。②独立基础底板处于非饱和土时，要先按平时要求进行设计。再在人防等效静荷载作用，材料强度提高的条件下，进行构件承载力强度验算。同时要注意满足《人防规范》４．１１节的构造规定。

3施工方面

人防地下室对防护性及密闭性要求很高，施工中要求一次浇筑，不能事后凿洞。施工中不能破坏人防地下室防护密闭性，在对人防钢筋混凝土墙安装模板时，应采用中间加止水片的一次性螺栓安装加固，严禁采用ＰＶＣ套管穿越墙体、重复使用螺杆的施工做法。人防地下室的钢筋应联成一个整体，因设止水钢板、穿墙套管及埋设防爆波地漏而割断的钢筋，应点焊在这些构件上。

人防地下室因防护密闭性需求，一般不设各种形式的缝（《人防规范》４．１１．４），主要通过设置施工后浇带和混凝土添加剂的形式来替代变形缝及沉降缝。施工后浇带的位置应根据基础和上部结构布置的具体情况确定。后浇带应设置在结构受力较小处，一般在梁、板跨度内的三分之一处，结构弯矩和剪力均较小。平面布置时要注意后浇带的布置宜平行于梁，以免梁截断太多，且应避开人防口部墙体及人防门洞，以免墙体上施工冷缝太多及人防门洞预埋角钢截断，可视具体情况沿平面曲折通过。后浇带宽度一般为０．８～１．０ｍ，间距一般为３０～５０ｍ。在高层建筑与裙房之间设置后浇带时，后浇带宜处于裙房一侧。在封闭施工后浇带之前，应将后浇带内的杂物清理干净，做好钢筋的除锈工作，并将两侧混凝土凿毛，涂刷界面剂，后浇带混凝土应比两侧混凝土强度等级增大一级，并且采用掺加了微膨胀剂的补偿收缩混凝土浇筑。施工后浇带的封闭时间。一般来讲，对于收缩后浇带，不宜少于两个月，通常认为这时候混凝土的收缩变形已经完成６０％以上；对于沉降后浇带，应等高层建筑主体结构封顶后再浇筑后浇带混凝土，即要求高层建筑先施工、先沉降，以释放一部分高层与裙房之间的差异沉降；或者根据沉降观测，当高层建筑结构施工到一定高度时，若高层建筑的沉降量较小，预估高层与裙房之间产生的差异沉降量处在控制范围之内时，亦可以提前浇筑后浇带混凝土。

4结束语

在城市地下空间开发利用进程中，结合城市建设积极推进人防工程建设进程，坚持贯彻“长期准备，重点建设，平战结合”的人防建设方针，大力提高人防工程的战备效益、社会效益、经济效益和环境效益，适应市场经济发展要求，实现高技术局部战争对现代人防的要求。合理利用地下空间，为地面创造开敞空间，符合现代城市建设紧凑化及人文关怀的新理念。同时发展地下工程技

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