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1、人防地下室结构设计相关问题人防地下室结构设计相关问题导言导言地下室按其使用功能可分为普通、人防和平战三类，随着城市的快速发展，越来越多的人防地下室出现在城市的建设中，人防地下室主要是用于防备空袭和保护居民安全的建筑掩体，此类建筑物低于地面，且特别坚固，除了能够支持以上建筑物的重量，也考虑了防攻击型武器的设计。人防地下室与普通地下室有许多共同点，但依据 人民防空地下室设计规范 的要求，在荷载确定、内力分析、口部防护、平战设计等方面又有所不同，且必须进行严格的结构设计。本文主要针对人防地下结构设计中出现的相关问题进行分析，并提出对应的措施建议，以作参考。人防地下室结构设计的特点及原则人防地下室结构
2、设计的特点及原则人防地下室结构设计主要分为两个方面，即主体结构设计和口部防护设计。与一般建筑结构设计相比，人防地下室结构设计具有几点不同：（1）可靠度较低。依据人民防空地下室设计规范的规定，人防地下室结构构件延性破坏时可靠指标=1.55，失效概率为 Pf=6.1%，脆性破坏可靠指标=2.4，失效概率为 Pf=0.8%；（2）需要考虑结构的动力效应。人防地下室结构设计必须考虑攻击性武器带来的爆炸动荷载作用，采用等效静荷载的方法，与结构固有静荷载结合按结构静力计算方法进行内力分析；（3）考虑结构的塑形工作状态；（4）适当提高结构材料的设计强度，如钢材强度综合调整系数为 1.151.5，混凝土强度综
3、合调整系数为 1.5；（5）更为严格的构造要求。根据人防地下结构设计的特点，人防地下室结构设计的主要原则有平战结合、只进行强度验算、考虑一次性袭击情况、各部件协调工作以及重视构造设计。人防地下室结构设计的相关问题人防地下室结构设计的相关问题1.1.人防地下室的位置确定人防地下室的位置确定单层的地下室结构则直接依据人民防空地下室设计规范进行设计，若是采用多层地下室结构，除了整个地下室均作为人防地下室使用，一般将人防地下室置于地下室的底层，否则由人防地下室该层至其底部的所有地下室结构均须按人防地下室结构设计的要求进行设计，大大增加了造价。2.2.人防地下的荷载确定人防地下的荷载确定人防地下室荷载的
4、确定主要是依据该人防地下室的抗力级别，参考人民防空地下室设计规范的规定，采用相应人防构件常规武器爆炸均布等效静荷载值和核爆炸均布等效静荷载值。与普通地下室相比，人防地下室必须考虑空气冲击波对其的影响，由爆炸所产生的冲击波，压力大且传播速度快，人防地下室的顶板将会直接承受地面冲击波的超压和负压作用，而侧壁和底板则要承受土体受到压缩后的反射波，这在结构设计中都必须得到足够的重视。采用等效静荷载法确定人防地下室的荷载，主要是考虑到动荷载作用下，人防地下室的结构振型与相应静荷载作用下的结果相似，且破坏顾虑也相近，此法在一定程度上简化了设计。但是，若实际工程不满足此法所规定的条件，情况过于复杂，则建议采
5、用人民防空地下室设计规范中所提到的公式法进行计算，以保证设计质量。除此之外，人防地下室底板的作用荷载需要考虑地下水位的影响。由于底板可能位于地下水位以下或以上，当其处于地下水位以下时，需要分别考虑地下水水压和动荷载计算出的等效静荷载的影响，不能进行组合后再归入结构计算中，若是地下水位较浅时，则依据 人民防空地下室设计规范 中的规定采用较小值。3.3.人防地下室的口部设计人防地下室的口部设计人防地下室的口部设计主要由三部分组成：（1）人防地下室出入口通道内的临空墙和门窗的设计；（2）人防地下室防护密闭门与消防系统的设计；（3）其他构件，如风井、防倒塌棚架、开敞式通道以及相邻单元间的隔墙设计等。关
6、于人防底下入口通道内临空墙和相邻单元间隔墙的设计，可以采用一般的墙体计算模型并同时考虑人防地下室的特殊性，进行结构设计。人防地下室的门窗墙体设计一般按悬臂梁进行设计，为避免设计的悬臂长度过大而导致上部配筋量增加，加设暗梁、暗柱、壁梁或壁柱，可得到较为经济的设计效果。由人民防空地下室设计规范第 4.8.10 条的规定，若平时使用情况与战时的受力作用时间存在明显间隔时，将不再同时考虑这两种情况下横向力对人防地下室门框墙体的影响。人防地下室防护密闭门的设计，一般可根据设计压力和门洞尺寸选择定型的防护密闭门。而针对消防系统的设计应当得到重视，基本设计理念是“以堵为主，堵消结合”，考虑采用防爆破活门将攻
7、击性武器产生的冲击波阻挡在外，同时通过活门上的开孔释放部分压力，这里需要与扩散室协同合作，才能达到保证人防地下室消防安全的目的。扩散室的前墙是安装悬板活门的临空墙，其本身受到的荷载与活门传来荷载均按临空墙荷载取值，而人防地下室的扩散室与土相邻的上下顶底板以及外墙则按土中压缩波来确定荷载。除此之外，还需要考虑防护措施与主体结构抗力的协同作用，若不相适应，将有可能影响整体工程的防护能力。在进行人防地下室其他构件的结构设计时，风井的设计只考虑爆炸时土中的压缩波影响，核爆炸荷载不计入开敞式通道的设计，开敞式通道在进行结构设计时只考虑静土侧压力，人防地下室出入通道所涉及的墙体和门框需要加强设计，由于到达
8、出入通道的冲击波受到墙体和门的反射作用，冲击波的影响将会大大增加，约为反射前的 23.5 倍。另外，防倒塌棚架的结构设计有竖向和横向之分，竖向设计时必须考虑倒塌荷载，人民防空地下室设计规范规定的倒塌荷载为50KN/，而横向则考虑动力压力的作用。除此之外，人防地下室口部的内部尺寸应控制在规范要求的范围之内。4.4.人防地下室的平战设计人防地下室的平战设计人防地下室平战设计的基本原则是：工程平战用途相近；转换工作要小；一次设计，分两步施工；考虑兼容性和通用性；转换措施要求快速、经济、简便、可靠。由于人防地下室仅在战时且遭受袭击危害的情况下考虑作为防护、保障居民生命安全的处所，而在平时可以作为停车库
9、等用地方式。人防地下室的结构设计需要考虑较一般结构大数十倍的荷载，且高密闭要求，设计人员在设计中尽量减小结构跨度，缩小直通大气的各种孔口，但这种处理原则却为平时功能的使用造成了诸多不便。因此，在进行人防地下室的设计时，必须考虑平战的功能转换，依据具体的使用要求进行设计，如平时功能为地下车库，即要考虑车位布置、出入口视距等问题。人防地下室结构设计的注意事项人防地下室结构设计的注意事项人防地下室多位于高层建筑之下，其上部结构多采用结构计算程序进行计算分析，但对人防地下室各个结构部件却不能纳入整体结构的计算，这主要是由于爆炸荷载的影响仅针对人防地下室而言。因此，人防地下室的计算一般单独进行结构设计。
10、另外，虽然人民防空地下室设计规范中已经规定了人防地下室相关构造措施，为方便设计工作，有些构件的尺寸可以适当进行修正，如人防地下室顶板在六级时可取 250300mm，五级时取300350mm，顶板梁跨高比可取 712，梁上部的通长筋可直接由构造措施确定，底板的厚度需大于外墙且考虑地下水与抗浮作用，除隔墙采用 250mm，其余主墙体均采用 300mm 的尺寸，同时这些结构构件的厚度必须满足早起的抗辐射要求。结束语结束语人防地下室的结构设计内容广泛且复杂，常常需要综合的、辩证的考虑相关问题，不能按部就班，目前我们所采用的电算软件对其的计算还不是十分完善，更多情况下需要设计人员更加深入的考虑问题，不断总结经验，另外，人防地下室的结构设计在经济效益上还必须同时兼顾平战工况，最终才能达到优化结构设计的目的。