浅谈防空地下室结构设计

浅谈防空地下室结构设计

陈帅

新疆长城建筑设计研究院（有限公司）新疆乌鲁木齐830000

摘要：随着我国城市化进程不断加快，城市地下空间开发规模日趋加大，防空地下室工程将日益扩大，对防空地下室结构设计提出了更高要求。因此，应加强防空地下室设计，提升防空地下室设计质量。本文从防空地下室结构设计特点入手，对防空地下室结构设计进行了分析。

关键词：防空；地下室；结构设计

1防空地下室结构设计特点

人防地下室全称为人民防空地下室，是现代人防工程中的重要组成环节，是落实人民防空系统的重要物质性基础，其主要包括以下几方面特点:(1)由于防空地下室在人民防空系统中占有重要的作用，这就要求在对防空地下室结构设计过程中，应充分考虑战时规定武器爆炸动荷载。对于武器爆炸动荷载而言，具有荷载量偶然性、持续衰减性等特点，对于防空地下室结构冲击形式以空气冲击波为主，且人防地下室主要承载结构则以墙体、建筑物支撑柱为主。因此，防空地下室结构设计应着重考虑武器爆炸动荷载对其墙体、建筑物支撑柱影响。(2)防空地下室另一个重要用途是作为平时常规建筑物使用，其建筑物结构设计与战时建筑物使用要求不同。因此，在对防空地下室结构设计过程中，应兼顾考虑战时和和平时建筑物结构设计特点，做好二者差异化标准，并可以实现战时和和平时功能的转换。(3)由于防空地下室特殊的使用特点，其在支撑墙、外墙等结构构件选择方面与常规建筑物有所不同。为应对规定武器爆炸动荷载，防空地下室外墙、支撑墙结构构件选择时，使用了诸如受弯构件替代常规的钢筋混凝土构件，对于确保其动载荷承受能力方面具有显著意义。(4)据试验数据统计，防空地下室结构件要求较常规标准化静载试验时，其对动荷载要求更高，其材料力学性能应更加稳定。因此，为满足防空地下室使用要求，可提高其建筑材料设计强度，降低其建筑构件的安全度、可适度。(5)对于建筑物来说，当其受到外力瞬时作用，例如武器爆炸作用，建筑物结构性损害不受由于地基失效影响。基于此，在设计防空地下室结构过程中，基础设计按平时工况设计即可，可不计算建筑物地基承载力和变形现象。

2防空地下室结构设计注意事项

2.1注意板面载荷的选用

防空地下室结构设计时荷载取值非常重要，对工程的经济性也起着重要的作用。对人防荷载的选取要严格按照人防批件上防空地下室的防护类别、抗力等级按照人防规范对应选取，在此需要强调的是工程是否计入上部建筑影响，若计入上部建筑影响则对人防荷载有相应的折减，此种情况设计人员容易忽略，从而造成人防荷载取值偏大，从而造成工程经济性变差。在当前防空地下室顶板设计过程中，PKPM程序的应用越来越普遍，这种PKPM程序的应用虽然存在着较多的优势，但是在具体的应用过程中也存在着一些不便之处，在人防设计中需要平时战时分别计算并包络设计，采用PKPM计算时要对模型分别计算，经对比后取大值设计。

2.2采用正确的计算模式

在防空地下室计算时，需要战时平时分别计算并取大值，人防荷载虽然较大但可以考虑材料提高系数，且人防荷载仅考虑瞬时一次作用，可不考虑裂缝从而采用塑性计算。因此，人防荷载虽大，但有些情况确是平时荷载起控制作用。恰当的运用计算模式能够有效提升其设计的准确性和可靠性，而人防载荷模式的应用在当前实际设计工作中就能够表现出理想的应用效果。这种人防载荷模式的应用能够较大程度上提升其对于各个方面要求的参考效果，并且对于施工材料的分析也能够发挥较强的价值，并且从实际操作中还能够有效提升计算效率，降低设计人员的工作量。

2.3外墙、临空墙、人防底板等构件的设计

人防外墙除承受由土压力、水压力及地面堆载活荷载产生的水平压力，还要考虑武器爆炸产生的水平动荷载和顶板传来的动荷载。所以人防外墙需要按照是否施加人防荷载分别设计，并取其中最不利荷载工况作为控制条件进行设计。当不考虑人防荷载时，就是普通的地下室挡土墙，按照上端铰支、下端固结支承的弹性板进行设计，并控制其裂缝和挠度。当考虑人防荷载时，按照上端铰支、下端固结支承的塑性板进行设计，不控制其裂缝和挠度。临空墙在水平荷载作用下可根据墙长与墙宽的不同按四边支承双向板或两边支承的单向板用弹塑性方法计算分析内力各构件之间支承条件应按接近于实际情况选取。人防地下室底板可不考虑常规武器爆炸作用，由核武器爆炸动荷载可不验算地基承载力和地基变形。

2.4口部设计

人防口部设计包含出入口通道内临空墙、门框墙的设计、防护密闭门与消波系统的设计和孔口其它构件，如风井、防倒塌棚架、开敞式通道的设计三部分内容。临空墙、相邻单元之间的隔墙可按一般墙体的计算模型,考虑人防设计的特点计算出内力和钢筋;而门框墙的设计一般是按悬臂梁计算。开敞式通道(室外通道无顶盖段)不考虑核爆动荷载,只考虑静土侧压力。防倒塌棚架的设计分竖向和横向两项,竖向力即为倒塌荷载50kN/㎡,属静载;横向力即动压设计值qe,由《规范》第4.8.10条确定,这两项受力作用时间存在间隔,故不考虑同时作用。消波系统设计。消波系统一般由防爆波活门及扩散室组成,防爆波活门的选用和扩散室各部分的尺寸均可在《规范》中找到相应的表格和公式来确定。扩散室前墙即安装悬板活门的墙面为临空墙,墙面本身受的荷载及活门传来的荷载均按临空墙等效静荷载标准取值,扩散室与土直接接触的顶板、底板及外墙可按土中压缩波压力确定荷载。

结束语

改革开放以来，我国社会经济高速发展，建筑行业得到了广阔的发展空间，特别是城市地下建筑发展迅速。随着社会和人们对防空安全、抗灾意识的提升，人防地下建筑工程无论是建设规模，还是建设水平都有较高的提升。人防地下室的结构设计应坚持“防护可靠、经济合理、平战两用”为目标，通过提升人防地下室结构设计质量，确保人防地下建筑工程整体质量。

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