地下室結構設計人防荷載運用分析
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［摘要］建筑人防地下工程在實際的結構設計過程中，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構設計中的應用進行了探討，最后結合人防工程設計中存在的問題提出了一些建議，僅供參考。
［關鍵詞］人防荷載；地下室；結構設計
現(xiàn)階段在建筑的建設過程中，我國政府對建筑中的人防工程結構提出了較高的要求，這主要源于建筑中的人防工程是國家經(jīng)濟建設中的重要組成部分，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構設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計原理
1.1建筑的人防工程基本概述
當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、單體式建設、地道式建設和附建式。目前在我國建筑的人防工程建設過程中附建式的應用最為廣泛，最主要由于這種人防工程建設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，所以在我國建筑人防工程的應用中附建式較為廣泛。附建式人防工程在建設中主要以建筑物結構為基礎，然后以建筑的地下空間結構作為人防工程建設空間，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用于臨時戰(zhàn)爭避難所。所以在人防工程的設計建造過程中，設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，可以有效的保護居民們的生命財產(chǎn)安全。
1.2建筑的人防工程設計原理
建筑物的人防工程建設的目的是預防未來戰(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)療救助工程和基礎設施配套工程。人防工程在建設過程中還需要考慮防空地下室的設計結構，要確保暴露在空氣中的防空地下室結構構建可以抵御炸彈產(chǎn)生的空氣沖擊波，確保埋入土中的防空地下室圍護結構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，在相關規(guī)定方面，設計人員在正式開始建筑人防地下工程的結構設計工作的時候，需要確定建筑人防地下工程承壓等級，在這個過程中，設計人員需要嚴格按照我國的相關法律法規(guī)的規(guī)定進行，分析建筑人防地下工程可以承受的核爆炸沖擊波，從而配置相關的減壓設施，以此來保證地下工程的安全性；第二，在結構設計方面，設計人員則需要充分考慮整個建筑層的結構體系，在此基礎上進行建筑人防地下工程的次梁、主梁以及墻體機構的設計；第三，在動力效應方面，設計人員則需要分析建筑層的整體承重能力，將動力效應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構穩(wěn)定性；第四，在結構塑性方面，通常情況下，民用建筑的結構可塑性會比公用建筑的結構可塑性弱些，因此，設計人員需要根據(jù)建筑工程的實際要求，在進行民用建筑的人防地下工程結構設計時，無需進行塑性工作。
3基于人防荷載的建筑人防地下工程結構設計
文章結合了相關的工程案例，分析了建筑人防地下工程的結構設計。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在建筑地下一層，用戶可以將其作為停車場來進行使用，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，建筑工程的整體結構采取的是框架剪力墻。根據(jù)相關研究現(xiàn)實，該建筑工程的地下室的人防結構為6級，屬于甲級防護級別，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構設計的內(nèi)容
該建筑人防地下工程的結構設計的主要內(nèi)容包含著以下幾個方面：第一，設計人員在設計的建筑人防地下工程的結構設計過程中，需要明確建筑上部的結構特征，在此基礎上進行結構設計，以此來保證建筑人防地下工程和建筑上部結構之間的協(xié)調性；第二，設計人員還需要遵循建筑工程人防地下室的設計原則，在實際的設計工作中，注意發(fā)揮地下室的承重構件的作用，實現(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構設計還包含著主體結構的設計以及孔口防護設計等。
3.3確定人防結構工程的載荷
設計人員還需要加強對我國的相關法律法規(guī)的分析，以此為依據(jù)確定人防結構工程的載荷。為此，第一，設計人員需要分析空襲威脅，加強對地下室人防等級的劃分，該建筑工程在人防結構工程設計工作上需要達到甲級人防級別；第二，設計人員還需要分析核武器爆炸、生化武器以及常規(guī)武器的相關防護要求，在工程防護設計的過程中，采取全埋式設計，地下室人防工程的主體結構選擇鋼筋混凝土結構，在頂板上進行覆土，土層的厚度需要控制在1m左右。在人防結構工程的各個部分的載荷上，需要進行以下分析和設計：第一，在頂板的設計工作中，設計人員通過分析該建筑工程的上部結構，發(fā)現(xiàn)其底層采取的是填充層，具體的建筑工程結構是框架結構，墻面的開孔面積超過了一米，因此，設計人員對于建筑工程上部的超壓作用可以忽略，通過參考相關規(guī)范以后，去頂了載荷為70kN/m2；第二，在側墻的結構設計工作中，由于該工程的地下室的位置處于水位以下，在地基方面，土質則主要是淤泥，設計人員在參考了相關規(guī)范以后，確定了載荷為60kN/m2；第三，在底板結構的設計工作中，由于該工程是甲類防護，設計人員在進行樁基設計時，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結構工程構件的設計
設計人員在進行結構工程構件設計的過程中，也需要綜合考慮建筑人防地下工程的使用要求，在結構材料、抗?jié)B等級以及構件的最小厚度的設計上都需要比一般的建筑工程結構要高。除此之外，建筑人防地下工程所需要的構件的尺寸一般也較大，這樣需要設計人員在實際的結構工程構件設計過程中，合理的進行配筋設計，以此來防止結構物受到荷載的影響，出現(xiàn)壓潰等不良情況。另外，設計人員在進行建筑人防地下工程的板、墻的設計時，結合該工程項目的現(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)轉換的設計
建筑人防地下工程的和平戰(zhàn)轉換設計，主要指的是設計人員在實際的建筑地下室人防工程的結構設計工作中，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)爭時期起到保護作用，采取相關措施進行二者之間的有效轉換。首先，在進行轉換構件的設計時，設計人員需要綜合分析轉換前后的受力變化，在設計圖紙中需要標明構件的位置和詳細的轉換方法；其次，設計人員在設計轉換步驟時，需要盡可能的設計較為簡單的轉換方法，縮短轉換的時間，保證在沒有專業(yè)人員和相關的技術設備的支持下也可以完成。
4人防工程結構設計相關問題
4.1相關規(guī)劃、標準、規(guī)范尚不完善
當前，雖然新的建筑結構設計規(guī)范已頒布，但人防工程計算新方法應用依然有賴于規(guī)范的正確指引?？剂课覈鴮嶋H，與人防工程建設相關的規(guī)范名目繁多，不同部門從不同管理出發(fā)點制定了《人民防空工程設計防火規(guī)范》、《建筑設計防火規(guī)范》等多個規(guī)范標準，而這些標準對于人防工程建設規(guī)模的要求不一，對人防工程結建比例、統(tǒng)籌配建和配建自用比例等方面的規(guī)定模糊不清，導致鉆政策漏洞、降低人防工程建設規(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)化人防工程結構設計造成了較大障礙，嚴重影響城市地下空間資源的合理開發(fā)及保護。
4.2設計人員技術水平有待提升從我國人防工程結構設計實踐來看，由于現(xiàn)階段人防工程結構電算軟件功能尚未完善，大量配筋結構計算、指標選取依然有賴于設計人員的工程經(jīng)驗積累。但考量實際，許多年輕設計師缺乏對相關規(guī)范標準的熟練掌握，無法正確把握人防工程構件厚度、結構層變形縫設置、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，給人防工程結構的安全穩(wěn)定埋下隱患。
5人防工程結構設計問題的相關對策
5.1提高重視程度，充實人防工程設計的規(guī)劃、標準依據(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"的錯誤城市建設理念，將提高人防工程結構設計水平，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。一是在加強各有關部門統(tǒng)籌協(xié)調基礎上，開展地下空間調查，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。二是牽頭有關科研機構，針對當前統(tǒng)建、配建比難以確定、結建比例存在爭議等熱點問題，更新完善相關規(guī)范標準，統(tǒng)一做出合理的解釋，為結構設計人員開展工作提供扎實依據(jù)。
5.2加強設計質量控制，強化人才培訓力度，為優(yōu)化人防工程結構設計提供動力
為有效規(guī)避人防工程結構設計中的諸多"雷點"，設計機構一是應建立完善的設計質量內(nèi)部控制機制，通過規(guī)范操作和審查核實，提高數(shù)據(jù)測量精度；加強問責制建設，通過內(nèi)部人員設計責任的分配，層層落實監(jiān)管，為科學開展結構設計奠定基礎。二是應通過編寫、發(fā)放結構設計的培訓材料，組織人員參加專家講座、外派交流等方式，使在崗設計人員掌握人防工程結構設計的諸多要點，督促到每個設計人員按照設計規(guī)章進行工作。三是可設置專項獎金，鼓勵設計人員在改良配筋電算軟件功能、和平戰(zhàn)轉換等方面做出創(chuàng)新。
6結語
綜上所述，隨著地下人防工程建設的規(guī)模和總量不斷增大、建設水平不斷提高，對廣大人防工程設計人員也提出了更高的要求。面臨相關規(guī)劃、標準、規(guī)范尚不完善，設計人員技術水平有待提升等諸多難題，還需地方政府和有關設計機構協(xié)同發(fā)力，提高重視程度，充實人防工程設計的規(guī)劃、標準依據(jù)；加強設計質量控制，強化人才培訓力度，為優(yōu)化人防工程結構設計提供動力。多措并舉，從而有效促進人防工程健康、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計院有限公司