人防工程附建式防空地下室结构设计

浅谈人防工程附建式防空地下室结构设计摘要：针对某防空地下室工程设计中的一些问题，从人防荷载和平时荷栽的组合、不同情况各部位人防荷载的取值，计算原理、构造要求以及转换措施等方面介绍了附建式防空地下室结构的设计特点以及和平时结构设计的一些区别，以及在人防规范使用过程中应注意的问题，以供大家共同探讨。

关键词：防空地下室；结构设计；转换措施

1 前言

防空地下室是人防工程的重要组成部分，防空地下室工程的大量修建是战时防空、保障人民生命安全的重要措施。防空地下室设计时必须满足其战时对核武器、常规武器和生化武器的各项防护要求，防空地下室设计中均不考虑核武器和常规武器的直接命中。防空地下室作为人防工程的一类，它的显著特点除了在设计中要达到规定的抗力级别(也就是相应的人防等效静荷载级别)外，还必须满足战时密闭性的要求。

2 人防结构设计的特点及原则

1．1 防空地下室结构设计的特点

1．1．1 设计目标可靠指标可适当降低

一般的工业与民用建筑在使用时的静荷载，是其永久作用的主要荷载，一旦造成破坏，造成的后果非常严重，因此要求在民用工程设计中对结构构件承载能力极限状态的可靠指标要求很高，而对人防工程而言，由于炮航弹的冲击爆炸荷载或核爆炸冲击波荷载作

用时间很短，而且是只分别考虑一次瞬时作用，所以可以允许防空地下室防护结构有相对较低的安全度，承载能力极限状态的可靠指标要低很多。

1．1．2 结构可采用按弹塑性体系设计

静荷载作用下的钢筋混凝土构件，如果构件的变形进入了塑性阶段，此时构件就会在静载的持续作用下因失去承载能力而破坏，而防空地下室的人防荷载是动荷载，具有瞬息和短暂作用的性质，并随时间而衰减，因此即使结构构件进入了塑性屈服状态，只要动荷载作用引起的构件最大变形不超过结构破坏的极限变形，在荷载作用消失以后，构件作有阻尼的自由振动，其振动变形将因阻尼的影响而不断衰减，最后恢复到一定的静止平衡状态，此时虽然会出现残余变形，但对防空地下室而言仍能达到承载能力和密闭性的要求。

1．1．3 设计采用的材料强度值要提高

人防结构承受的是瞬间作用的动荷载，在快速加载时，由于材料达到破坏的变形来不及展开，加载的数值已经达到最大并开始卸载，反映在材料试验加载的数值上，就表现为材料的强度的提高，对于地基的承载力，人防动荷载作用时，其承载力也是要提高的，能提高几倍到十几倍，甚至更高。

1．2 防空地下室结构设计的原则

防空地下室防核武器抗力级别可分为五个抗力等级：4级、4b 级、5级、6级和6b级。防常规武器抗力级别可分为二个抗力等级：

5级和6级，按照人防工程“长期准备、重点建设、平战结合”的建设方针，必须使结构设计做到安全可靠。设计荷载应全面考虑动荷载以及土体作用力、水压力，防空地下室结构在武器爆炸动荷载作用下，应验算基础本身的强度(受弯、受剪、受冲切承载力等)，可不验算地基承载力与地基变形，基础平面尺寸根据平时荷载组合作用计算确定，在武器爆炸动荷载作用下可不进行验算，多层或高层地面建筑的防空地下室，防空地下室是整个建筑结构体系的一部分，其结构设计要同时满足平时荷载效应组合和战时荷载效应组合的要求，并应取其中控制条件作为防空地下室结构设计的依据。

3 防空地下室人防结构工程设计内容与方法

2．1 防空地下室底板及基础设计

2．1．1 地下室底板人防荷载的确定

以某某花园防空地下室工程为例，由于是两层地下室，地下二层底标高为一9．800，常年地下水稳定水位为一7．800，基础形式采用人工挖孔桩和独立柱基，根据《人民防空地下室设计规范》不考虑常规武器的作用，所以应按核武器作用下的等效荷载计算，取人防底板荷载为25kn／m2，由于本工程基础不是采用箱基和筏基，底板荷载组合中应计入水浮力，且设计水头应为2米，在此项荷载组合中，人防荷载为等效静荷载，分项系数为1．0，水浮力为对整体结构是不利的，分项系数应为1．2，荷载计算确定后，按倒楼盖进行计算基础梁及底板，基础的截面则由平时荷载的组合确定。

2．1．2 地下室底板的特殊情况

在某些地区，经常能碰到地下室没开挖多深就见全岩了，且地下水水位较深，此时常采用独立柱基，以中风化岩石为持力层，底板也完全座落在岩石上，此时可以不考虑人防底板荷载，也不用考虑200mm 的构造厚度，完全由平时荷载控制。另一种情况是基础形式为端承桩，底板下～ 252 一土的类型为非饱和土，也可以不考虑人防底板荷载的作用，底板完全由平时荷载控制，按平时做法做。

2．2 防空地下室顶板设计

地下室人防荷载可参考《人民防空地下室设计规范》中相应款项，对于低级别的防空地下室，应先根据人防口部距外墙的距离来判断是否考虑常规武器的作用，然后再与核武器作用下的荷载作比较，看顶板动荷载是由常规武器控制还是由核武器控制，这里应该注意的是在选用规范表4．8．2中核武器作用下的顶板荷载时顶板区格最大短边净跨1o时，对于粱板结构1o指的是次梁间的距离，对于无梁楼盖，1o指的是柱轴线间的距离。以上述某花园为两层地下室，地下一层考虑上部建筑的影响取为55kn／m2，地下二层的顶板应按防护单元间隔墙的等效荷载标准值确定，应取50kn／m2。当上下两层为一个防护单元时，中问楼层可不考虑人防荷载的作用。但应按构造做200mm的钢筋混凝土楼板，配筋按平时荷载组合计算。

2．3 防空地下室框架柱和口部墙体设计

防空地下室框架柱主要由平时荷载控制，对于高层建筑下的防空地下室可以不考虑人防荷载的作用，对于口部的门框墙，临空墙

则由人防荷载控制，其尺寸如果符合fg01～05的规定则可以套用图集，否则要重新计算，在门框墙和有封堵的临空墙计算中，我们常常会遇到门洞口有一边或两边的门垛尺寸较长，超过了800mm时，或当门洞上边墙悬臂较长时，需要在门边加竖向柱和在门洞上边加水平梁，这时如何选择受力模型很关键，如果选择不当则会造成截面和配筋过大，浪费经济，根据我自己的设计经验，看层高和门洞两侧的墙那个距离小，选距离小的为主梁，距离大的那边加的梁或(柱)搭接在这道主粱上，这样的计算模型为最合理的模型，也是最节约，最经济的。

2．4 防空地下室临战转换措施设计

防空地下室要做到平战两用才能取得更大的社会效益和经济效益，这就要求防空地下室要能够进行平战转换，就要进行封堵设计，我们目前用的人防标准图集中对型钢封堵洞口，都是在底板上预留一个200 mmxl50 mm的槽，临战时将型钢放到槽中固定，这在实际施工中很容易被遗漏，施工单位施工起来难度也比较大，因此我在设计中将留槽改为预埋钢板，封堵时只要将型钢下端焊在钢板上就可以了，钢板的厚度和焊缝的大小，由具体的计算确定，这样就大大降低了施工的难度，实践证明，此改进是非常可行的。以上是我对附建式防空地下室结构设计的一些看法，当然遇到具体的设计时。设计思路和处理的办法是可以灵活变通的，但有一条原则，平战结合的防空地下室设计不仅应满足战时的防护要求和使用要求，还要满足平时使用的各项要求，使其做到安全、适用、经济、合理。