张国栋
南京优佳建筑设计有限公司山东分公司 山东省济南市 250000
摘要：地下空间的应用在城市建设中变得越来越重要，许多城市的地下都建有地铁车站、地下商场、停车场等地下结构，开发和利用地下空间已成为城市发展的热点。但地下结构在使用过程中也面临着爆炸冲击、碰撞冲击等方面的威胁。因此，对于地下结构在爆炸荷载和强冲击作用下的安全性分析和保护也成为研究的重点。本文对人防荷载在地下室结构设计中的运用进行分析，以供参考。
关键词：人防荷载；地下室；结构设计
引言
现阶段在建筑的建设过程中，我国政府对建筑中的人防工程结构提出了较高的要求，这主要源于建筑中的人防工程是国家经济建设中的重要组成部分，人防工程不但可以在平时满足人们的正常需求使用，同时还可以在战争时期保护人们的生命财产安全。
1概述
许多学者分析了地下结构在爆炸冲击下的反应，并提出了有效的防护措施，同时现行的相关地下结构设计规范也指出了地下结构设计中需要考虑的爆炸荷载，如铁路运输项目的人民防空设计规范和人民防空工程设计规范等。但是，对于倒塌时地面冲击载荷对相邻地下结构安全性的影响研究很少，看不出相关规范对此有什么说明。人防荷载和坍塌土的冲击荷载都属于随机荷载，有效期短，减小速度快。但人防荷载本质上是在空气中传播的压缩波，作用于地面或结构；而坍塌土的冲击载荷是直接作用在土体上的冲击载荷，本质上有所不同。需要进一步深入讨论承重结构和设计地下结构是否会在倒塌地面的冲击载荷作用下发生破坏。人防工程通常与地下车库相结合，安装在单层地下室的局部位置或多层地下室的最底层。结构基础具有多种形状因素的特点，受工程地质和水文地质条件的影响很大，暂时的和非表型的；墙柱等垂直构件占人防工程总造价的20%左右，通常比较固定；人防地下室盖设计考虑了以下两个因素，成为地下室设计的重点和难点:一是大荷载，包括地面复盖、消防车荷载和人防荷载；其次，受专业设备空间和地下室高度要求的限制，建筑顶盖一般占人防工程总造价的50% ~ 65%相对较大，且类型较大。本研究方案包含了人防地下室柱网设计中常见的三种，用于进行建筑物盖分析，包括方案单位工程的混凝土用量计算、单位工程的钢筋用量、单位工程的模板用量和每平方米单价，较为全面地比较和分析了人防地下室各种常用的建筑物盖结构体系的经济指标。
2人防工程的基本概述
人防工程作为战备工程，主要建设目标是提高战备效率，建设复杂、系统、完善的工程项目。一般符合城市建设总体规划，因专项区域人防规划而兴起，根据城市发展规模、人口、建筑密度、街道宽度等参数实施人防工程建设。地下室人防工程质量控制，即建立行业监管、社会建立、施工企业监督和相互整合的质量控制体系。一般来说，地下室人防工程的建设和应用功能有两重性，除了日常处置停车、地下管道、地下交通、地下储存等功能外，还在城市应急排水、防火抗灾、防工业泄漏等诸多方面发挥了良好的作用，具有较高的社会效益现阶段，高层建筑建设已成为城市化的主要标志，地下空间的开发和应用也是加强城市容量、增加城市交通压力、优化城市环境的主要措施。地下空间开发应用过程中，其商业开发地下综合体、地铁、轨道交通的情况较为常见。口部施工环节主要用于施工安全密封门框、空墙、项目封闭段内墙进行设计和施工。然而，主要施工主要是在保护区内的房间底部、人防侧墙、人防主屋顶。
3人防地下室门框墙设计问题
门框墙上的墙是悬臂式承重构件，主要承受来自安全门门扇顶部的集中线荷载和顶墙的均匀等效静荷载。其工作状态类似于悬臂板，而不是普通梁，但是一些设计人员在设计这类构件时，按照普通梁的加固方式进行加固，存在安全隐患。此时的箍筋是一种工作主筋，应在弯折后绑在屋顶上，而不是采取普通封闭箍筋的形式。
同时，屋顶作为该悬臂构件的根支撑，应具有平衡该根弯矩的能力，因此，还应检查屋顶支撑钢筋是否满足承载力要求。当遇到上部挡土墙悬臂长度较大时，应在门开口上方保护区一侧设置用于抵抗水平荷载的横梁。同时，在设计该梁时，应明确梁的安装范围，梁应伸向门框或门框墙两侧的侧墙。一些设计单位没有明确横梁的安装范围，施工单位在该梁施工时，只是在洞口范围内施工该梁，没有在两侧伸入支座，该梁成为无支座的悬梁，对全安全造成很大隐患，也应引起高度重视。
4人防地下室桩基设计问题
根据GB50038-2005《人民防空地下室设计规范》的要求，人防地下室桩基应考虑上墙和柱传来的核武器爆炸荷载组合值和人防地下室底板向上传来的核武器爆炸静荷载等效标准值，不参与上述荷载组合计算桩强度。计算桩强度时，材料强度可提高，符合GB50038-2005的要求。通常情况下，桩的强度是可以达到的。但当桩基采用高强度预应力管桩时，应特别注意附加检查。由于预应力管桩不能考虑材料强度的提高系数，根据规定，防空地下室设计的若干技术要求，应特别注意。
5基于人防荷载的建筑人防地下工程结构设计
5.1确定人防结构工程的载荷
设计人员还需要加强对我国相关法律法规的分析，以此作为确定人防结构工程负荷的依据。为此，首先，设计人员需要分析空袭威胁，加强人防地下室等级的划分，在人防结构设计工程中应达到甲级人防；其次，设计人员还需要分析核武器、生化武器以及常规武器爆炸防护的相关要求，在工程防护设计过程中采用全埋设计，地下室人防工程主体结构选用钢筋混凝土结构进行屋顶复盖，土层厚度应控制在1m左右。在人防结构工程各个部分的荷载上，必须进行如下分析和设计:首先，设计人员在屋顶设计工作中，通过对该施工项目上部结构的分析，发现其底层采用了填充层，具体施工结构为框架结构，墙体开孔面积超过一米，因此设计人员可以忽略工程上部超压的作用其次，在侧墙结构设计工作中，由于本工程地下室布置在水位以下，对于地基，土壤以淤泥为主，设计人员参照相关规范后确定了60kn/m2的荷载；第三，在底板结构设计工作中，由于本工程为a型保护，设计人员需要在桩基设计中分析单桩承载力，最终确定等效静载荷为25kn/m2。
5.2和平战转换的设计
人防地下工程的平战转换设计，主要是指设计人员在建筑地下室实际人防工程的结构设计工作过程中，需要综合考虑平时和战时的要求，使部分地下室设计既能满足日常使用需要，又能在战争期间发挥防护功能，采取相应措施，在两者之间进行有效转换。首先，在设计转换构件时，设计人员需要对转换前后的应力变化进行综合分析，设计图纸中需要说明构件的位置和详细的转换方法；第二，设计人员在设计转换步骤时，需要尽可能设计一种更简单的转换方式，缩短转换时间，并保证在没有专业人员和相关技术设备的情况下也能完成转换。
结束语
近年来随着大量高层民用建筑的建设，人们越来越重视地下空间的利用，同时国家对人民防空工程也越来越重视，使人防配建建筑面积指标不断提升，人防工程规模不断扩大。因此，人防工程设计的科学性愈加受到广大工程设计人员的重视。但由于人防工程的特殊性、复杂性、综合性的特点，很多设计人员对人防工程设计原理掌握不全，导致在人防工程结构设计中存在一些设计不妥之处。
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