高層建筑人防地下室結構設計的難點分析

何滌凡

摘 ? ?要：新形勢下，由于社會發展速度的不斷加快，我國建筑行業也邁上了一個嶄新的臺階。在這一背景下，人們對于建筑工程的質量也越來越重視。為提升建筑工程的質量，一定要重視作為高層建筑工程主要結構的人防地下室，加大對其結構設計的重視，深入分析設計的難點?；诖?，文章對高層建筑人防地下室結構設計的難點進行了研究，并提出了提升設計水平的對策，希望可以為相關人員提供一定的幫助。

關鍵詞：高層建筑;人防地下室;結構設計

1 ?引言

對于地下室的人防結構設計工作而言，主要包含戰時以及平時2種狀況，設計期間對戰時必須要做出承載能力極限狀態的計算，對平時必須要做出承載能力極限狀態的計算和正常使用極限狀態的驗算。地下室的人防結構在設計期間，會涉及眾多內容，例如圖集、規范等，也需要對繁雜的設計內容展開充分的考量。如果沒有充分地展開地下室人防結構設計工作，將會導致其作用得不到有效的發揮。由此可見，發現地下室人防結構設計期間存在的主要不足，并且作出相應的改正，是當前相關從業人員迫在眉睫需要處理的問題。

2 ?地下室人防結構設計的主要特征

地下室人防結構，是我國政府相關部門以國防建設的相關要求為依據，組織與動員群眾開展的一項防護對策，從而對防范、減輕空襲危害的地下室進行建設。相對于普通性質的地下室而言，地下室人防結構在設計期間，必須要對各個負載的程度有著極為充分的考量，必須要對戰時武器引爆所造成的動荷載作用大小進行全面的考慮?？梢哉f，地下室組織結構同負載能力的高低有著密不可分的關聯。因此，對于設計人員來講，必須要對地下室人防結構設計進行更深層次的強化，從而為人民群眾的生命安全帶來更有力的保障。由于地下室人防結構在戰時能夠起到防范生化武器、核武器、常規武器和高空襲擊等作用，因此其在展開設計、作業以及設施配備方面同普通的地下室之間存在較大的差異。由于需要在戰時承受巨大的荷載，因此地下室人防的梁、柱子、底板、外墻以及頂板的尺寸都需要大于普通的地下室的相應尺寸。

3 ?高層建筑人防地下室結構設計的難點

高層建筑人防地下室與一般地下室存在很大的差異。因此，在對綜合辦公樓人防地下室結構進行具體設計的過程中，其存在的難點也會相對較多。其中，最為關鍵的一點就是戰時武器爆炸動荷載。第一，高層建筑人防地下室結構設計的可靠性不高。依照《建筑結構可靠度設計統一標準》可知，針對一般混凝土來說，其結構構件延性在破壞時，失效率為0.069%。而《人民防空地下室設計規范》明確要求，針對人防地下室的鋼筋混凝土延性構件，其失效概率為6.1%。這一規定也在一定程度上提高了綜合辦公樓人防地下室結構設計工作的難度。第二，需要提升材料強度設計值。實踐證明，在爆炸動荷載作用下，材料強度一般可以提升20%-40%。這一情況也很大程度上提高了綜合辦公樓人防地下室結構設計的難度。第三，需要對高層建筑人防地下室結構進行動力分析。與普通地下室設計工作不同，在對該工程綜合辦公樓人防地下室結構開展設計工作階段，應該對武器爆炸的動荷載作用進行綜合考量，借助等效靜荷載法進行合理分析，有效地對動力結構進行研究，然后利用靜力計算的方式剖析其結構內力。由于其涵蓋的內容較多，涉及的方面也較復雜，因此也屬于高層建筑人防地下室結構設計的一個難點。第四，人防地下室戰時與平時所考量的荷載效應組合存在差異。通常，其規定在對綜合辦公樓人防地下室結構進行設計的過程中，應該依照其上部建筑平時的應用條件，科學地進行設計。

4 ?地下室人防結構設計的改進策略

4.1 ?地下室柱網結構的強化

在設計結構期間，設計人員必須要通過當前的實際需要開展對柱網結構相應的優化。例如在對無梁樓蓋結構展開設計期間，必須要將柱網的結構進行優化，并且對頂板的厚度格外注意。通常來講，不宜選取過大的頂板厚度，并且選取最小的配筋率來對頂板的配筋展開管控。為了能夠收獲預期的成效，設計人員在頂板厚度的選取方面可以盡量小一點，而對于柱帽的尺寸來講，必須要大一點。另外，需要控制柱帽鋼筋一次截斷的面積在1/3的范圍內，并且對多次截斷問題進行充分的考量，從而滿足我國相關的設計規范要求。以相關的設計規范要求以及實際的工程狀況作為依據，通常柱距為7.8m～8m。同時，當地下室跨度超過12m時，應設置臨戰加柱的預埋件，且加柱數量應控制在4根以內。

4.2 ?重視人防口部的設計

在人防地下室結構進行具體的設計時，因為其比較特殊，涵蓋了很多的內容，包括地下室主要出口通道的設計、消波系統進行設計等。而門框墻、臨戰封堵等都是口部設計的關鍵環節。通常情況下，對于口部墻體，為了更好地滿足封閉性以及輻射性要求，需要嚴格把控其最小厚度。當無法達到防護厚度的標準時，應該在地下室內側位置，有效應用砌磚，進一步增加墻體的厚度。消波設計也是人防口部設計過程中一個比較重要的部分，可以很大程度上影響綜合辦公樓人防地下室戰時功能的發揮。一般而言，消波設計主要的作用就是保證在遭到空襲的時候，可以快速消除防爆炸物的沖擊波，以便有效減小沖擊波給進排風系統造成的干擾?，F階段，較為常見的消波系統，具體涵蓋防爆波活門+擴散室等。因為消波系統所發揮出來的作用非常大，所以在具體的設計工作中，應該加大對這一環節的重視程度。

4.3 ?地下室底板設計

（1）在充分結合實際狀況的基礎上，最終決定底板厚度要以350mm為主，同時還要對以下幾個因素進行充分考慮：一是對水浮力以及板跨是否存在較大的情況進行充分考慮;二是底板當作外墻的嵌固端是否可行進行充分考慮。之所以這樣說是因為底板較厚，所以底板可以省去設置次梁這一步驟。與此同時，地下室當中的磚墻不用采取特殊方式就可以直接砌在大底板上面。（2）在對水浮力進行計算期間，應當從以下幾個方面進行充分考慮：一是在不考慮人防的前提下，需要對最高水位進行充分考慮，水壓力需要充分結合恒載輸入，所得到的分項系數最終取值是1.35;二是將人防考慮在內的情況下，需要對常水位進行充分考慮，這個時候水壓力應當結合恒載輸入，所得到的分項系最終取值是1.30。

4.4 ?確保荷載組合具有較強的科學性、合理性

在人防地下室結構設計階段，應該對平時應用狀態的結構設計荷載組合等進行綜合考量，合理進行設計。在人防頂板設計階段，針對頂板靜荷載，除了要對樓蓋自重等進行綜合考量，還應該對因為砌體墻倒塌堆積而出現的靜荷載進行合理考慮。并且，在對豎向構件進行設計的過程中，如果上部建筑屬于砌體結構，那么對于自重，應該將標準值作為依據，選擇其一般的值。而上部建筑為其他結構形式的時候，可以依照標準取值，以確保設計的合理性。

5 ?結束語

綜合而言，隨著我國城市化發展進程的不斷推進，建筑工程在飛速發展的同時，地下空間的開發規模也日益擴大，人防地下室工程規模變得越來越大。因此，實際的工程建設對于人防地下室結構設計提出了較高的要求。然而，由于一些主觀因素以及客觀因素的影響，具體的人防地下室結構設計階段還存在很多問題。故而，應該針對現有問題，科學制定設計方案，明確設計難點，以促進設計質量以及水平的提高。

參考文獻：

[1] 李艷，楊家驊.高層建筑人防地下室結構設計[J].施工技術，2012（S2）：344～346.

[2] 朱杰利.談高層建筑人防地下室設計[J].煤炭工程，2008（10）：24～26.