地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計人防荷載運(yùn)用分析

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［摘要］建筑人防地下工程在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要考慮多方面的因素。本文首先簡要闡釋了人防工程設(shè)計的基本原理，分析了其基本特征，然后以某工程為例對人防荷載在地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，最后結(jié)合人防工程設(shè)計中存在的問題提出了一些建議，僅供參考。

［關(guān)鍵詞］人防荷載；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)階段在建筑的建設(shè)過程中，我國政府對建筑中的人防工程結(jié)構(gòu)提出了較高的要求，這主要源于建筑中的人防工程是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要組成部分，人防工程不但可以在平時滿足人們的正常需求使用，同時還可以在戰(zhàn)爭時期保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全。因此隨著我國不斷的發(fā)展壯大，我國的人防部門對建筑中的人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了較高的要求，從而提高建筑人防工程的使用壽命和使用功能。

1建筑人防工程的基本概述及設(shè)計原理

1.1建筑的人防工程基本概述

當(dāng)前我國建筑在人防建筑過程中主要分為以下4種形式，坑道式建設(shè)、單體式建設(shè)、地道式建設(shè)和附建式。目前在我國建筑的人防工程建設(shè)過程中附建式的應(yīng)用最為廣泛，最主要由于這種人防工程建設(shè)方法在地下的工程施工工藝較為簡便，同時還具有耗資較少、節(jié)約土地資源等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以在我國建筑人防工程的應(yīng)用中附建式較為廣泛。附建式人防工程在建設(shè)中主要以建筑物結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，然后以建筑的地下空間結(jié)構(gòu)作為人防工程建設(shè)空間，在日常使用過程中，人們可以將人防工程作為地下儲藏室或者是地下車庫用來使用，如果一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，那么就可以將人防工程應(yīng)用于臨時戰(zhàn)爭避難所。所以在人防工程的設(shè)計建造過程中，設(shè)計師們需要充分的考慮建筑物在戰(zhàn)爭環(huán)境下的使用過程，尤其是需要考慮核彈爆炸對建筑物的人防工程帶來的影響。所以要使人防工程具備一定的沖擊波抵抗能力，要確保人防工程在爆炸時，可以有效的保護(hù)居民們的生命財產(chǎn)安全。

1.2建筑的人防工程設(shè)計原理

建筑物的人防工程建設(shè)的目的是預(yù)防未來戰(zhàn)爭過程中的空襲，因此人防工程的開發(fā)方式可以分為明挖和暗挖，然后可以根據(jù)人防工程的不同功能組織來劃分為指揮工程、防控專業(yè)工程、醫(yī)療救助工程和基礎(chǔ)設(shè)施配套工程。人防工程在建設(shè)過程中還需要考慮防空地下室的設(shè)計結(jié)構(gòu)，要確保暴露在空氣中的防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)建可以抵御炸彈產(chǎn)生的空氣沖擊波，確保埋入土中的防空地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以抵御炸彈帶來的土體壓縮波。

2建筑人防地下工程的主要特征

建筑人防地下工程的特征主要包含著以下幾個方面：第一，在相關(guān)規(guī)定方面，設(shè)計人員在正式開始建筑人防地下工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的時候，需要確定建筑人防地下工程承壓等級，在這個過程中，設(shè)計人員需要嚴(yán)格按照我國的相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定進(jìn)行，分析建筑人防地下工程可以承受的核爆炸沖擊波，從而配置相關(guān)的減壓設(shè)施，以此來保證地下工程的安全性；第二，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，設(shè)計人員則需要充分考慮整個建筑層的結(jié)構(gòu)體系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑人防地下工程的次梁、主梁以及墻體機(jī)構(gòu)的設(shè)計；第三，在動力效應(yīng)方面，設(shè)計人員則需要分析建筑層的整體承重能力，將動力效應(yīng)也計算在建筑層的承重能力中，不斷提高建筑人防地下工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；第四，在結(jié)構(gòu)塑性方面，通常情況下，民用建筑的結(jié)構(gòu)可塑性會比公用建筑的結(jié)構(gòu)可塑性弱些，因此，設(shè)計人員需要根據(jù)建筑工程的實(shí)際要求，在進(jìn)行民用建筑的人防地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，無需進(jìn)行塑性工作。

3基于人防荷載的建筑人防地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計

文章結(jié)合了相關(guān)的工程案例，分析了建筑人防地下工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計。具體情況如下。

3.1建筑人防地下工程的概況

某建筑人防地下工程建設(shè)在建筑地下一層，用戶可以將其作為停車場來進(jìn)行使用，在發(fā)生戰(zhàn)爭時，則可以作為防空地下室來使用。該建筑工程的高度是27.20m，地下室的高度是4.3m，建筑工程的整體結(jié)構(gòu)采取的是框架剪力墻。根據(jù)相關(guān)研究現(xiàn)實(shí)，該建筑工程的地下室的人防結(jié)構(gòu)為6級，屬于甲級防護(hù)級別，建筑工程的總面積約7700m2，其中，人防面積約為4500m2。

3.2建筑人防地下工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容

該建筑人防地下工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容包含著以下幾個方面：第一，設(shè)計人員在設(shè)計的建筑人防地下工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要明確建筑上部的結(jié)構(gòu)特征，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，以此來保證建筑人防地下工程和建筑上部結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性；第二，設(shè)計人員還需要遵循建筑工程人防地下室的設(shè)計原則，在實(shí)際的設(shè)計工作中，注意發(fā)揮地下室的承重構(gòu)件的作用，實(shí)現(xiàn)承上啟下，將建筑工程上部的載荷傳遞到地基上，以此來提高建筑工程的整體穩(wěn)定性；第三，建筑人防地下工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計還包含著主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及孔口防護(hù)設(shè)計等。

3.3確定人防結(jié)構(gòu)工程的載荷

設(shè)計人員還需要加強(qiáng)對我國的相關(guān)法律法規(guī)的分析，以此為依據(jù)確定人防結(jié)構(gòu)工程的載荷。為此，第一，設(shè)計人員需要分析空襲威脅，加強(qiáng)對地下室人防等級的劃分，該建筑工程在人防結(jié)構(gòu)工程設(shè)計工作上需要達(dá)到甲級人防級別；第二，設(shè)計人員還需要分析核武器爆炸、生化武器以及常規(guī)武器的相關(guān)防護(hù)要求，在工程防護(hù)設(shè)計的過程中，采取全埋式設(shè)計，地下室人防工程的主體結(jié)構(gòu)選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在頂板上進(jìn)行覆土，土層的厚度需要控制在1m左右。在人防結(jié)構(gòu)工程的各個部分的載荷上，需要進(jìn)行以下分析和設(shè)計：第一，在頂板的設(shè)計工作中，設(shè)計人員通過分析該建筑工程的上部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其底層采取的是填充層，具體的建筑工程結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，墻面的開孔面積超過了一米，因此，設(shè)計人員對于建筑工程上部的超壓作用可以忽略，通過參考相關(guān)規(guī)范以后，去頂了載荷為70kN/m2；第二，在側(cè)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，由于該工程的地下室的位置處于水位以下，在地基方面，土質(zhì)則主要是淤泥，設(shè)計人員在參考了相關(guān)規(guī)范以后，確定了載荷為60kN/m2；第三，在底板結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，由于該工程是甲類防護(hù)，設(shè)計人員在進(jìn)行樁基設(shè)計時，需要分析單樁的承載力，最終確定了等效靜載荷是25kN/m2。

3.4結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件的設(shè)計

設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件設(shè)計的過程中，也需要綜合考慮建筑人防地下工程的使用要求，在結(jié)構(gòu)材料、抗?jié)B等級以及構(gòu)件的最小厚度的設(shè)計上都需要比一般的建筑工程結(jié)構(gòu)要高。除此之外，建筑人防地下工程所需要的構(gòu)件的尺寸一般也較大，這樣需要設(shè)計人員在實(shí)際的結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件設(shè)計過程中，合理的進(jìn)行配筋設(shè)計，以此來防止結(jié)構(gòu)物受到荷載的影響，出現(xiàn)壓潰等不良情況。另外，設(shè)計人員在進(jìn)行建筑人防地下工程的板、墻的設(shè)計時，結(jié)合該工程項目的現(xiàn)狀，需要采取雙面配筋的方式，保證鋼筋和混凝土的受力良好。

3.5和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的設(shè)計

建筑人防地下工程的和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計，主要指的是設(shè)計人員在實(shí)際的建筑地下室人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，需要綜合考慮和平和戰(zhàn)爭時期的要求，使得地下室的一些設(shè)計既可以滿足其日常的使用需要，也可以在戰(zhàn)爭時期起到保護(hù)作用，采取相關(guān)措施進(jìn)行二者之間的有效轉(zhuǎn)換。首先，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換構(gòu)件的設(shè)計時，設(shè)計人員需要綜合分析轉(zhuǎn)換前后的受力變化，在設(shè)計圖紙中需要標(biāo)明構(gòu)件的位置和詳細(xì)的轉(zhuǎn)換方法；其次，設(shè)計人員在設(shè)計轉(zhuǎn)換步驟時，需要盡可能的設(shè)計較為簡單的轉(zhuǎn)換方法，縮短轉(zhuǎn)換的時間，保證在沒有專業(yè)人員和相關(guān)的技術(shù)設(shè)備的支持下也可以完成。

4人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題

4.1相關(guān)規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范尚不完善

當(dāng)前，雖然新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范已頒布，但人防工程計算新方法應(yīng)用依然有賴于規(guī)范的正確指引。考量我國實(shí)際，與人防工程建設(shè)相關(guān)的規(guī)范名目繁多，不同部門從不同管理出發(fā)點(diǎn)制定了《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》等多個規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，而這些標(biāo)準(zhǔn)對于人防工程建設(shè)規(guī)模的要求不一，對人防工程結(jié)建比例、統(tǒng)籌配建和配建自用比例等方面的規(guī)定模糊不清，導(dǎo)致鉆政策漏洞、降低人防工程建設(shè)規(guī)模的問題比比皆是；同時，人防規(guī)劃還存在組織編制主體不明確、規(guī)劃體系不清晰等難題，往往造成規(guī)劃缺失，無形中也給優(yōu)化人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計造成了較大障礙，嚴(yán)重影響城市地下空間資源的合理開發(fā)及保護(hù)。

4.2設(shè)計人員技術(shù)水平有待提升從我國人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)踐來看，由于現(xiàn)階段人防工程結(jié)構(gòu)電算軟件功能尚未完善，大量配筋結(jié)構(gòu)計算、指標(biāo)選取依然有賴于設(shè)計人員的工程經(jīng)驗(yàn)積累。但考量實(shí)際，許多年輕設(shè)計師缺乏對相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的熟練掌握，無法正確把握人防工程構(gòu)件厚度、結(jié)構(gòu)層變形縫設(shè)置、箍筋等特殊要求，未注明洗消污水集水坑地漏采用防爆地漏等問題時有發(fā)生，給人防工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定埋下隱患。

5人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的相關(guān)對策

5.1提高重視程度，充實(shí)人防工程設(shè)計的規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

各級地方政府要改變過去那種落后的"只重面子，不重里子"的錯誤城市建設(shè)理念，將提高人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，作為拓展城市發(fā)展空間、保障人民群眾生命財產(chǎn)安全的頭等大事來抓。一是在加強(qiáng)各有關(guān)部門統(tǒng)籌協(xié)調(diào)基礎(chǔ)上，開展地下空間調(diào)查，共享地下空間利用數(shù)據(jù)信息，編制規(guī)范統(tǒng)一的人防工程專項規(guī)劃。二是牽頭有關(guān)科研機(jī)構(gòu)，針對當(dāng)前統(tǒng)建、配建比難以確定、結(jié)建比例存在爭議等熱點(diǎn)問題，更新完善相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一做出合理的解釋，為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員開展工作提供扎實(shí)依據(jù)。

5.2加強(qiáng)設(shè)計質(zhì)量控制，強(qiáng)化人才培訓(xùn)力度，為優(yōu)化人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計提供動力

為有效規(guī)避人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的諸多"雷點(diǎn)"，設(shè)計機(jī)構(gòu)一是應(yīng)建立完善的設(shè)計質(zhì)量內(nèi)部控制機(jī)制，通過規(guī)范操作和審查核實(shí)，提高數(shù)據(jù)測量精度；加強(qiáng)問責(zé)制建設(shè)，通過內(nèi)部人員設(shè)計責(zé)任的分配，層層落實(shí)監(jiān)管，為科學(xué)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。二是應(yīng)通過編寫、發(fā)放結(jié)構(gòu)設(shè)計的培訓(xùn)材料，組織人員參加專家講座、外派交流等方式，使在崗設(shè)計人員掌握人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的諸多要點(diǎn)，督促到每個設(shè)計人員按照設(shè)計規(guī)章進(jìn)行工作。三是可設(shè)置專項獎金，鼓勵設(shè)計人員在改良配筋電算軟件功能、和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換等方面做出創(chuàng)新。

6結(jié)語

綜上所述，隨著地下人防工程建設(shè)的規(guī)模和總量不斷增大、建設(shè)水平不斷提高，對廣大人防工程設(shè)計人員也提出了更高的要求。面臨相關(guān)規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范尚不完善，設(shè)計人員技術(shù)水平有待提升等諸多難題，還需地方政府和有關(guān)設(shè)計機(jī)構(gòu)協(xié)同發(fā)力，提高重視程度，充實(shí)人防工程設(shè)計的規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)；加強(qiáng)設(shè)計質(zhì)量控制，強(qiáng)化人才培訓(xùn)力度，為優(yōu)化人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計提供動力。多措并舉，從而有效促進(jìn)人防工程健康、合理、有序的發(fā)展。

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作者：呂慧玲 單位：南京地下工程建筑設(shè)計院有限公司