人防结构工程设计的内容与方法.doc

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1、人防结构工程设计的内容与方法【摘要】文章针对人防设计的平战结合问题，从人防荷载的确定、荷载组合和内力分析及构造要求等方面介绍了人防结构的设计要点。在防空地下室结构设计中也经常会遇到平战转换设计问题，协调好防空地下室在平战两种状态下的不同使用要求，已成为结构设计中的一个重要课题。 【关键词】人防地下室；人防荷载；结构设计；平战结合 引言： 人防工程是战时防空、保障人民生命安全的重要措施，随着城市的发展，人防工程的建设越来越引起人们的重视。防空地下室是人防工程的重要组成部分。与其它类型人防工程一样，它具有国家规定的防护能力和各项战时防空功能，是实施人民防空的物质基础。

2、如何设计好人防工程，使人防工程在战时能真正起到防空及保障人民生命安全的功能，这就要求我们设计人员深刻理解并严格执行人民防空地下室设计规范现将防空地下室设计中常见的问题进行分析和探讨。 1.人防结构设计的特点及原则 1.1人防结构设计的特点 人防地下室水平荷载作用及变形特征。（1）风荷载计算均扣除地下室的高度。地下室是否约束、约束的程度与风荷载计算无关。（2）设计设定地下室部分的基本风压为零；在地上部分的风荷载计算中，地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点。结构在地震作用下的反应受地下室外的回填土约束程度的影响。（3）由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收

3、。 1.2人防结构设计的原则 （1）对常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载，设计时均按一次作用。（2）平战结合，取控制条件，在5级或6级人防设计中，结构的顶板基本上都由战时控制，而侧墙和底板则因地下室结构形式的不同而由实际情况确定。（3）只进行承载力的验算，由于在核爆炸动荷载作用下，结构构件变形极限已用允许延性比来控制，因而在防空地下室结构设计中，不必再单独对结构构件的变形与裂缝进行验算。（4）注意各部位的抗力（强度）协调，以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏，失去整个防护建筑的作用。（5）地面与地下承重结构体系要协调，不能出现两者强弱相差较大的情况。（6）人防

4、地下室墙、柱等承重结构，应尽量与地面建筑物的承重结构相互对应，以使地面建筑物的荷载通过防空地下室的承重结构直接传递到地基上。（7）重视构造要求，人防设计的许多构造要求比一般的建筑要求更为严格，应充分保证结构的延性，“强柱弱梁（板）”、“强剪弱弯”。 2.人防结构工程设计内容与方法 2.1人防工程结构设计概况 某甲类防空地下室总建筑面积7350m2，除局部设备用房为非人防区，其余大部分为人防区。地下室人防区分设A、B、C、D共4个六级人防单元，人防单元共计5915 m2。本工程抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.1g，采用框架剪力墙结构，框架抗震等级为三级，剪力墙抗

5、震等级为二级。地下室不考虑风荷载作用。地下室梁、板混凝土强度等级为C30，墙柱混凝土强度等级按上部结构整体计算所得，采用C40混凝土。 2.2人防地下室底板设计 （1）地下室底板人防荷载确定。本工程采用先张法高强预应力管桩，属有桩基钢筋混凝土底板，且为饱和土，底板人防荷载取值为25 kNm2。（2）地下室底板反向荷载确定。依据建筑总平面布置图及室外道路标高系统，本工程设计抗浮水位标高9.2米，即相对标高为-1.05米。底板标高-4.550，底板厚度为0.3米，计算水深3.8米。底板疏水层为100200mm，以均厚150mm计算，底板自重10.5kNm2，计算反向荷载扣除底板

6、自重为（1.35×38-10.5）1.35=30.5 kNm2。（3）底板截面设计。按人防要求，底板最小厚度250mm，因板跨、荷载较大，本工程取底板厚度为300mm，保护层厚度50mm，可满足底板承载力及裂缝宽度0.2mm的要求。最大水头H为3.8米，底板厚h为0.3米，依据高规表12.1.9基础防水混凝土的抗渗等级确定办法，Hh=3.80.3=12.7，地下室底板设计抗渗等级为0.8MPa。底板设计采用PKPM结构设计软件进行计算，考虑人防荷载、水浮力的反向荷载并扣除底板自重的倒楼盖模型进行设计，反向荷载以恒载计算，底板自重为对结构有利恒载，取分项系数1.0，人防荷载为等效静荷载

7、，分项系数为1.0。 2.3人防地下室顶板设计 （1）地下室顶板概况。顶板为绿化，覆土700mm厚，设计恒载为14 kNm2。小区内设有消防车道，消防车荷载按荷载规范取值，顶板人防等效静荷载标准值为70 KNm2。地下室车库柱跨为6×8米，经与设备专业配合后，地下室净高应不小于2.8米；（2）顶板截面设计。顶板设计采用PKPM结构设计软件进行计算，考虑人防荷载、覆土荷载，消防车荷载，活载等的单层楼盖模型进行设计。有限制的梁高，按通常的做法无法满足大跨度下的大荷载。采用降低底板标高以增加地下室层高为增大梁高拓展空间，这势必增加地下室的开挖深度，增加工程造价。加大梁宽

8、可以解决配筋率过大的问题，但又造成梁截面过大，形成典型的肥梁胖柱型结构，这也是结构经济性要求所不容许的。最后经过研究采用框架梁端加掖的构造措施，这既解决了配筋率超限的问题，又满足地下室净高的要求，既节约了工程造价，又为各设备专业提供了足够的空间，实现了工程的可行性。（3）嵌固及后浇带设计。主楼部分地下室顶板作为上部结构的嵌固端，即要满足人防荷载，覆土荷载及本层活荷载的要求，又要满足本层结构的侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍的要求，且采用软件时程分析，进行补充计算，局部加强地下室及首层墙柱。在考虑有可能塔楼有对顶板构件水平力的传递，所以在地下室顶板主楼部分的设计中，按主楼整体计算的

9、结果进行截面设计。本工程总长度达到136.8米，总宽度为70.4米，如何解决温度应力引起的收缩裂缝则是不容忽视的问题。传统的做法，地下室顶板底板以3040米的间距设置800宽的非上下贯通后浇带，同时注意后浇带避开坡道及人防口部，后浇带在顶板覆土之前封闭，并加以养护。传统的做法也是最有效的做法，经验证明这种做法是防止超长结构温度应力导致裂缝的最经济的措施。（4）人防口部、人防隔墙及外墙的结构设计。地下室层高3.8米，口部大样均可套用国标07FG04图集，人防隔墙及外墙采用单向板模型计算，上部支座为简支端，下部支座为固定端，人防隔墙按弹塑性模型计算.外墙按弹性模型计算，控制裂缝宽度0.2mm。在外

10、墙施工中施工方反映出一个问题，主楼外侧的柱与外墙整浇在一起，且主楼为小柱网，多为3米多的柱距，柱混凝土强度等级为C40，外墙混凝土强度等级为C30，施工中必然会造成外墙大部分都是C40的混凝土，大面积的高强度混凝土是必然造成大量的水化热，容易产生大量的收缩裂缝。后结合塔楼荷载及塔楼与地下室外墙结合截面，修正为整浇用C35混凝土，有效降低裂缝和水化热。 3.结语 人防地下室的结构设计既要考虑平时工况又要考虑战时工况，且目前电算软件功能都不是很完善，需要更深入地研究人防结构设计的技术问题，总结设计经验，提高设计水平。 参考文献 1人民防空地下室设计规范（GB50038-94）S. 2003. 2高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）S.5