人防地下室建筑設(shè)計淺析

1、<p>　　人防地下室建筑設(shè)計淺析</p><p>　　摘要：文章從主體結(jié)構(gòu)與孔口防護(hù)設(shè)計的角度對人防地下室建筑設(shè)計的相關(guān)特征與設(shè)計基本原則進(jìn)行了闡述，且就人防荷載的確定、荷載組合和內(nèi)力的分析、孔口防護(hù)和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換方面提出了一些建議與思想。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：人防地下室建筑；設(shè)計孔口；防護(hù)人防荷載 </p><p>　　中圖分類號： TU2 文獻(xiàn)

2、標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　根據(jù)我國防空法規(guī)定，人民防空就是在某些特定時期，通過對廣大人民群眾進(jìn)行組織及動員，防范敵人的空中襲擊，盡最大程度的降低危害。一般習(xí)慣上簡稱人民防空工程為“人防工程”，即在戰(zhàn)時根據(jù)戰(zhàn)爭指揮、物資存儲及醫(yī)療救助的需要進(jìn)行修建的防護(hù)建筑。其中人防地下室是與地面建筑相結(jié)合且具有較好的防護(hù)能力的地下建筑。地下室在進(jìn)行人防設(shè)計時需要注意平戰(zhàn)結(jié)合，解決建筑功能的大空間要求與結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計有限之間的內(nèi)在沖突，就如何平衡兩者之間存在的矛盾，本文結(jié)合實際工程中的施工經(jīng)驗進(jìn)行簡單的介紹。 </p><p>　　1人防建筑設(shè)計的特點 </p><p>　　1.1對于核武器及常規(guī)武器的爆炸荷載，這些荷載具有一次性、快速性、偶然性的特點，且衰減現(xiàn)象很嚴(yán)重，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時針對該荷載的作用效果只需考慮一次即可，鋼筋混凝土構(gòu)件通常在一定范圍內(nèi)是允許開裂的，所以構(gòu)件的安全性不高，在加權(quán)時期

4、分布系數(shù)則取1.0左右比較合適。 </p><p>　　1.2核彈及常規(guī)炸彈的破壞力隨著與爆破點距離的增加而逐漸減弱，其能量在傳遞時遇到高層建筑或多層建筑都有著一定的衰減，在進(jìn)行設(shè)計時需要考慮到這種特性。 </p><p>　　1.3荷載的組合應(yīng)滿足戰(zhàn)時和非戰(zhàn)時的工作要求。 </p><p>　　1.4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時需要考慮其產(chǎn)生的一定塑性變形，特別是超靜

5、定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，需要注意在構(gòu)建產(chǎn)生塑性變形時其內(nèi)部的應(yīng)力分布也會隨之變化。 </p><p>　　1.5材料在人防荷載作用下其強(qiáng)度會增強(qiáng)，但是諸如塑性性能等變形性能則變化不大，這提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在設(shè)計時可通過調(diào)整材料強(qiáng)度系數(shù)體現(xiàn)。 </p><p>　　1.6在暴動荷載瞬時作用下，地基一般情況是不會失穩(wěn)造成結(jié)構(gòu)破壞的，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時無需對地基承載力以及變形情況進(jìn)行驗算。需要注

6、意的是對于甲類防空地下室的樁基則需要對上部承重墻、柱所傳來的爆炸動荷載效應(yīng)進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度的驗算。 </p><p>　　2人防荷載及荷載組合的確定 </p><p>　　人防地下室建筑設(shè)計一般包括主體結(jié)構(gòu)設(shè)計和孔口防護(hù)設(shè)計。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計是由頂板設(shè)計、外側(cè)墻設(shè)計及地板設(shè)計等組成，孔口防護(hù)設(shè)計是由譬如門框墻設(shè)計、防密閉門的選取等出入口防護(hù)和消波系統(tǒng)組成的。人防地下室建筑設(shè)計考慮的首要因素就是如何

7、對空氣沖擊波進(jìn)行有效的抵抗。在核武器在半空中發(fā)生爆炸時，其帶來的沖擊波首先迅速壓向地表，進(jìn)而形成反射沖擊波。由于反射波在形成后空氣的密度、溫度都已經(jīng)發(fā)生變化，其傳輸?shù)乃俣容^之入射波更快，反射波面波峰遭遇到后續(xù)入射波的波峰后則會形成合成波，合成波能力很大，其傳播方向或平行與地面形成橫波，或垂直于地面形成豎波。抵抗能力較弱的防空地下室所受到的沖擊波就是合成波。地下室的頂板通常受到地面沖擊波負(fù)壓或超壓影響；而當(dāng)空氣沖作用于地表時，壓迫土體并使

8、其產(chǎn)生運(yùn)動，上層土體受壓后連續(xù)向下以及四周傳遞，遇到壓側(cè)壁和地板受阻，也會產(chǎn)生動壓、負(fù)壓效應(yīng)，這是側(cè)壁、地板的受力模式。就防護(hù)等級為六級的、全埋式現(xiàn)澆鋼筋混凝土人防地下室的工程為參考，其各部位等效靜荷載取值如下。 </p><p>　　① 頂板:第一層的外墻為厚度180毫米的實心磚墻，開孔面積達(dá)到一半以上，所以忽略了地面空氣沖擊波超壓影響。取等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=60kN/㎡ </p><p&g

9、t;　?、?側(cè)墻:作為剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)計入上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓值作用效果。一般地下室側(cè)壁等效靜載荷標(biāo)準(zhǔn)值q=40kN/㎡。 </p><p>　?、鄣装?由于本案例工程所采用的基礎(chǔ)是樁基礎(chǔ)，爆炸荷載作用于頂板時，應(yīng)力隨板、梁、柱傳至樁上，但是最初設(shè)計時忽略了產(chǎn)生的地基承載力和地基變形是由樁與底板共同分擔(dān)的。所以與平時荷載作用下因樁不均勻沉降而產(chǎn)生的底板受力相比不起控制作用，可以忽略。 </p>

10、<p>　?、荛T框墻:通常是由直接作用于墻上的荷載以及門窗的等效靜荷載組成。 </p><p>　　⑤臨空墻:根據(jù)工程實際應(yīng)用情況以及相關(guān)規(guī)范取等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值為130kN/㎡。 </p><p>　?、薷魤?隔墻種類不同其設(shè)計壓力也不同，對于相鄰防護(hù)單元間隔墻，其設(shè)計壓力值一般為50kN/㎡；對于六級人防地下室和普通地下室相鄰時，其普通地下室隔墻壓力值選取為90kN/㎡，其它

11、的防護(hù)設(shè)備如防爆波活門、防護(hù)密閉門壓力值則根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行選取。所有荷載確定后可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算工作。 </p><p>　　人防地下室根據(jù)防護(hù)等級的需要可以分為甲類和乙類，甲類可以承受核武器與常規(guī)武器的爆炸荷載作用，其受力組合模式可以按照①、②、③條規(guī)定的荷載組合的最不利情況進(jìn)行設(shè)計；乙類則只能承受常規(guī)武器爆炸荷載作用，對于核爆炸防護(hù)作用無效，其受力組合模式可以按照①、②條規(guī)定的荷載組合的最不利情況進(jìn)行設(shè)計；作用

12、在人防地下室建筑上的荷載是由上部建筑物自重、地下室自重、水壓力、土壓力以及爆炸荷載等組成的，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要根據(jù)實際情況進(jìn)行荷載組合的選取。荷載組合時上部建筑物自重標(biāo)準(zhǔn)值的確定是首要任務(wù)。人防地下室在等效靜載荷和靜載荷確定后即可按照靜力學(xué)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析。 </p><p>　　3 孔口防護(hù)和平戰(zhàn)兼顧 </p><p>　　孔口防護(hù)是地下室人防工程的重要組成部分，總共有三部分設(shè)計，首先是防

13、護(hù)密閉門的設(shè)計和消波系統(tǒng)的設(shè)計，其次是門框墻、臨空墻的設(shè)計，最好是一些其它構(gòu)件的設(shè)計。包括開敞式通道、風(fēng)井、防倒塌棚架以及相鄰單元之間的隔墻設(shè)計。需要注意的是后兩條的相鄰單元之間的隔墻的計算模式可以看作普通墻體處理，計算其內(nèi)力和配筋。門框墻的設(shè)計模式則與懸臂梁相似，但是不同的是平時出入的通道可能比較寬，但是在戰(zhàn)時則比較窄，這種特點造成了懸臂長度過長，水平受力過大。則可以在不影響使用功能的情況下增加受力柱，改變門框墻的受力模式。風(fēng)井設(shè)計時

14、的荷載主要是土壓力，由于空氣沖擊波和土壓力不會同時對風(fēng)井進(jìn)行作用，所以設(shè)計時空氣沖擊波荷載不作主要考慮。開敞式通道設(shè)計荷載主要是土測壓力，由于核爆動荷載和其之間也存在時間間隔，所以不考慮同時作用的情況。關(guān)于防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計情況一般式是，空氣沖擊波臨近入口通道時，及時通道出入口具有一定的緩沖作用，但是在墻體和門的反射下，沖擊波在通道的總作用效果還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣中普通沖擊波壓力的，一般是后者的3倍左右。為了便于工程相關(guān)設(shè)計人員進(jìn)行

15、操作，我國對防密門進(jìn)行了行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化，工作人員只需按</p><p>　　由于為空氣沖擊遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波濾毒通風(fēng)設(shè)備所能承受的允許壓力，然而若防護(hù)措施與主體抗力適應(yīng)性不足則會很大的削弱工程整體上的防護(hù)能力，這就促使了消波系統(tǒng)的產(chǎn)生。消波系統(tǒng)一般情況下是由防爆波活門和擴(kuò)散室組成，防爆波活門的選用和擴(kuò)散室各部分尺寸可以根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行選取。消波系統(tǒng)設(shè)計的主體思想就是“以堵為主，堵消結(jié)合”。首先通過防爆波活門阻擋大部分沖擊

16、波，其次那些通過活門孔進(jìn)入的少量沖擊波則在擴(kuò)散室的擴(kuò)散膨脹作用下壓力逐漸降低，最終保證沖擊波進(jìn)入內(nèi)部時的壓力符合預(yù)先規(guī)定的要求。 </p><p>　　擴(kuò)散室前墻是臨空墻，安裝的是懸板活門墻面，墻面所承受的荷載及活門傳遞的荷載可依照臨空墻荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取值，擴(kuò)散室與土相鄰的頂?shù)装寮巴鈮Π赐林袎嚎s波壓力確定荷載。所謂的“平戰(zhàn)結(jié)合”就是指在和平時期和發(fā)生戰(zhàn)爭時都可以滿足一定的需求，實現(xiàn)平戰(zhàn)兼顧。人防工程作為戰(zhàn)時在遭受敵

17、襲擊時保障人民群眾生命安全以及其它功能的建筑物，與其他建筑物存在很大的差異性，其承受的荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般建筑結(jié)構(gòu)。這也決定了設(shè)計時跨度必須盡量減小，各種通道的寬度也盡量縮小，具體的定量數(shù)據(jù)則需參照規(guī)范和實際應(yīng)用條件進(jìn)行綜合確定。 </p><p><b>　　4結(jié)語 </b></p><p>　　結(jié)合多年的實際工程施工經(jīng)驗，人防地下室的設(shè)計的主要目標(biāo)就是防空地下室在規(guī)定

18、的設(shè)計使用年限內(nèi)可以滿足平時所需的一些基本功能。人防地下室設(shè)計作為一項協(xié)調(diào)性、綜合性及技術(shù)性要求很高的工作，它包括結(jié)構(gòu)、電氣、通風(fēng)、暖通、給排水專業(yè)的相互配合以及建筑專業(yè)本身的設(shè)計自我完善，牽涉到與政府主管部門及業(yè)主的溝通協(xié)調(diào)，平時使用的合理性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，戰(zhàn)時轉(zhuǎn)換的實時性和安全性等一系列問題。地下室人防設(shè)計人員必須對社會實際需求和項目的具體情況做到統(tǒng)籌兼顧，對人防地下室的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，這樣才能創(chuàng)造出同時滿足社會需求和戰(zhàn)備功能的高效

19、益的地下室人防工程。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] GB 50038-2005人民防空地下室設(shè)計規(guī)范［S］ </p><p>　　[2] FJ 01-03防空地下室建筑設(shè)計［S］ </p><p>　　[3] 張劍芳,王中澤.某工程人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的若干問題的探討[M].