人防地下室建筑設(shè)計(jì)淺析

1、<p>　　人防地下室建筑設(shè)計(jì)淺析</p><p>　　摘要：文章從主體結(jié)構(gòu)與孔口防護(hù)設(shè)計(jì)的角度對(duì)人防地下室建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)特征與設(shè)計(jì)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(jì)孔口；防護(hù)人防荷載 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU2 文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　根據(jù)我國(guó)防空法規(guī)定，人民防空就是在某些特定時(shí)期，通過(guò)對(duì)廣大人民群眾進(jìn)行組織及動(dòng)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(jiǎn)稱人民防空工程為“人防工程”，即在戰(zhàn)時(shí)根據(jù)戰(zhàn)爭(zhēng)指揮、物資存儲(chǔ)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(jì)時(shí)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(jì)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(shí)際工程中的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 </p><p>　　1人防建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn) </p><p>　　1.1對(duì)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(diǎn)，且衰減現(xiàn)象很嚴(yán)重，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)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(shí)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(diǎn)距離的增加而逐漸減弱，其能量在傳遞時(shí)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(jì)時(shí)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(shí)和非戰(zhàn)時(shí)的工作要求。 </p><p>　　1.4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)其內(nèi)部的應(yīng)力分布也會(huì)隨之變化。 </p><p>　　1.5材料在人防荷載作用下其強(qiáng)度會(huì)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(jì)時(shí)可通過(guò)調(diào)整材料強(qiáng)度系數(shù)體現(xiàn)。 </p><p>　　1.6在暴動(dòng)荷載瞬時(shí)作用下，地基一般情況是不會(huì)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(jì)時(shí)無(wú)需對(duì)地基承載力以及變形情況進(jìn)行驗(yàn)算。需要注

6、意的是對(duì)于甲類防空地下室的樁基則需要對(duì)上部承重墻、柱所傳來(lái)的爆炸動(dòng)荷載效應(yīng)進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度的驗(yàn)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(jì)一般包括主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和孔口防護(hù)設(shè)計(jì)。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是由頂板設(shè)計(jì)、外側(cè)墻設(shè)計(jì)及地板設(shè)計(jì)等組成，孔口防護(hù)設(shè)計(jì)是由譬如門框墻設(shè)計(jì)、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(jì)考慮的首要因素就是如何

7、對(duì)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(shí)，其帶來(lái)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(huì)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(shí)，壓迫土體并使

8、其產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，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(huì)產(chǎn)生動(dòng)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(jí)為六級(jí)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(shí)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(jì)入上部建筑物對(duì)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(shí)，應(yīng)力隨板、梁、柱傳至樁上，但是最初設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)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>　?、菖R空墻:根據(jù)工程實(shí)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(jì)壓力也不同，對(duì)于相鄰防護(hù)單元間隔墻，其設(shè)計(jì)壓力值一般為50kN/㎡；對(duì)于六級(jí)人防地下室和普通地下室相鄰時(shí)，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(jì)算工作。 </p><p>　　人防地下室根據(jù)防護(hù)等級(jí)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(jì)；乙類則只能承受常規(guī)武器爆炸荷載作用，對(duì)于核爆炸防護(hù)作用無(wú)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(jì)；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(jì)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行荷載組合的選取。荷載組合時(shí)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(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)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(jì)，首先是防

13、護(hù)密閉門的設(shè)計(jì)和消波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其次是門框墻、臨空墻的設(shè)計(jì)，最好是一些其它構(gòu)件的設(shè)計(jì)。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(jì)。需要注意的是后兩條的相鄰單元之間的隔墻的計(jì)算模式可以看作普通墻體處理，計(jì)算其內(nèi)力和配筋。門框墻的設(shè)計(jì)模式則與懸臂梁相似，但是不同的是平時(shí)出入的通道可能比較寬，但是在戰(zhàn)時(shí)則比較窄，這種特點(diǎn)造成了懸臂長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，水平受力過(guò)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(jì)時(shí)

14、的荷載主要是土壓力，由于空氣沖擊波和土壓力不會(huì)同時(shí)對(duì)風(fēng)井進(jìn)行作用，所以設(shè)計(jì)時(shí)空氣沖擊波荷載不作主要考慮。開敞式通道設(shè)計(jì)荷載主要是土測(cè)壓力，由于核爆動(dòng)荷載和其之間也存在時(shí)間間隔，所以不考慮同時(shí)作用的情況。關(guān)于防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況一般式是，空氣沖擊波臨近入口通道時(shí)，及時(shí)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(jì)人員進(jìn)行

15、操作，我國(guó)對(duì)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(huì)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(jì)的主體思想就是“以堵為主，堵消結(jié)合”。首先通過(guò)防爆波活門阻擋大部分沖擊

16、波，其次那些通過(guò)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(shí)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(shí)期和發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)都可以滿足一定的需求，實(shí)現(xiàn)平戰(zhàn)兼顧。人防工程作為戰(zhàn)時(shí)在遭受敵

17、襲擊時(shí)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(jì)時(shí)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(shí)際應(yīng)用條件進(jìn)行綜合確定。 </p><p><b>　　4結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　結(jié)合多年的實(shí)際工程施工經(jīng)驗(yàn)，人防地下室的設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)就是防空地下室在規(guī)定

18、的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)可以滿足平時(shí)所需的一些基本功能。人防地下室設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)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(jì)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(shí)使用的合理性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，戰(zhàn)時(shí)轉(zhuǎn)換的實(shí)時(shí)性和安全性等一系列問(wèn)題。地下室人防設(shè)計(jì)人員必須對(duì)社會(huì)實(shí)際需求和項(xiàng)目的具體情況做到統(tǒng)籌兼顧，對(duì)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(shí)滿足社會(huì)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(jì)規(guī)范［S］ </p><p>　　[2] FJ 01-03防空地下室建筑設(shè)計(jì)［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(jì)的若干問(wèn)題的探討[M].