深圳市某工程人防地下室設(shè)計(jì)若干問(wèn)題探討

1、深圳市某工程人防地下室設(shè)計(jì)若干問(wèn)題探討萬(wàn)衍劉遠(yuǎn)駿提要：本文通過(guò)對(duì)深圳市泰然實(shí)業(yè)有限公司306高層工業(yè)廠房地下室(含人防)工程設(shè)計(jì)實(shí)例的分析，對(duì)含人防的高層建筑地下室的設(shè)計(jì)兩個(gè)問(wèn)題提出幾點(diǎn)探討性意見(jiàn)。1.工程簡(jiǎn)介：深圳市泰然實(shí)業(yè)有限公司306高層工業(yè)廠房是1棟18層(地下1層)的框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的高層工業(yè)建筑。建筑面積31200m2，建筑高度79.8m，地震烈度為7度，框架等級(jí)為3級(jí)，剪力墻等級(jí)為2級(jí)。地下室面積3908m2，其中含人防面

2、積1390m2，分兩個(gè)人防單元，層高4.4m，樁基采用預(yù)應(yīng)力砼管樁。地下室的設(shè)計(jì)中考慮人防的問(wèn)題，有一個(gè)平戰(zhàn)結(jié)合的問(wèn)題，即既要考慮平常使用時(shí)荷載較小，需滿足建筑使用上大空間的問(wèn)題，又要考慮人防時(shí)荷載較大，結(jié)構(gòu)上很難滿足大空間的問(wèn)題，如何協(xié)調(diào)兩種狀態(tài)下不同的使用要求，以下講幾點(diǎn)筆者在人防設(shè)計(jì)方面的一些體會(huì)，以資借鑒。2.人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)人防即人民防空，人民防空的任務(wù)是根據(jù)國(guó)防的需要，動(dòng)員和組織群眾采取防護(hù)措施，防范和減輕空襲危害。除采取

3、人員疏散的措施之外，也是戰(zhàn)時(shí)防空的最重要的措施之一。防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包含兩方面：一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括頂板、外側(cè)墻、底板等其它構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，二是孔口防護(hù)設(shè)計(jì)，包括出入口的防護(hù)和消波系統(tǒng)(防護(hù)設(shè)備)，其中出入口的防護(hù)包含防護(hù)密閉門(mén)的選用、門(mén)框墻、臨空墻的計(jì)算、出入口通道(包括風(fēng)井)的計(jì)算等幾個(gè)方面，而消波系統(tǒng)則包含防爆破活門(mén)的選用和擴(kuò)散室(箱)的設(shè)計(jì)，那么，這些內(nèi)容的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有何不同呢第一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性可

4、以降低，一般建筑結(jié)構(gòu)pf≈10，而人防結(jié)構(gòu)pf≈6%，第二，考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，第三，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可考慮進(jìn)入塑性工作狀態(tài)，第四、材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度可以提高，實(shí)驗(yàn)表明，在快速加載的情況下，這時(shí)材料力學(xué)性能發(fā)生比較明顯的變化，主要表現(xiàn)為強(qiáng)度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對(duì)結(jié)構(gòu)工作起到有利作用，例如鋼材強(qiáng)度可提高1.15～1.5倍，對(duì)砼強(qiáng)度可提高1.5倍，這是在設(shè)計(jì)中考慮材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)來(lái)完成的，第五，重視構(gòu)造要求，人防設(shè)計(jì)的許多構(gòu)造要

5、求是與一般的建筑設(shè)計(jì)不同的，要求更為嚴(yán)格，故僅僅只考慮受力計(jì)算，不考慮構(gòu)造措施是不合理的。根據(jù)以上所述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，我們可以確定防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則，①平戰(zhàn)結(jié)合，取控制條件，在民用建筑的人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般只涉及5級(jí)或6級(jí)人防設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時(shí)控制，而側(cè)墻和底板則因地下室的結(jié)構(gòu)型式的不同而由實(shí)際情況確定；②只進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算，由于在核爆動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比的控制，且在確定各種構(gòu)件允許

6、延性比時(shí)，已考慮了對(duì)變形的限制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不必再單獨(dú)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開(kāi)展進(jìn)行驗(yàn)算；③只考慮一次核襲擊；④注意各部件的協(xié)調(diào)，以免因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個(gè)防護(hù)建筑的作用；⑤地面與地下承重結(jié)構(gòu)體系要協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)兩者強(qiáng)弱相差較大的情況。了解了結(jié)構(gòu)人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及原則之后，我們首先就必須確定計(jì)算所需的荷載值。3.人防荷載的確定4.2側(cè)墻：豎向：頂板傳來(lái)的核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，上部建

7、筑物自重標(biāo)準(zhǔn)值(僅有局部剪力墻部位)，外墻自重標(biāo)準(zhǔn)值。橫向：核爆動(dòng)荷載產(chǎn)生的水平動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、土壓力、水壓力。4.3內(nèi)承重墻(柱)：在本工程中，將平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)的荷載值進(jìn)行對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，戰(zhàn)時(shí)所增加的頂板核爆動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值小于平時(shí)各樓層的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和，故此部位構(gòu)件不由戰(zhàn)時(shí)條件控制。在進(jìn)行荷載組合時(shí)，需要明確兩個(gè)問(wèn)題：一是上部建筑物質(zhì)自重標(biāo)準(zhǔn)值的確定，規(guī)范的條文說(shuō)明中第4.3.14條已詳細(xì)說(shuō)明了各種不同的上部結(jié)構(gòu)型式，在進(jìn)行荷載組合時(shí)可氛圍全

8、部考慮、考慮一半和不考慮三種情況，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析確定。二是頂板的組合中是否考慮上部建筑物的倒塌荷載值，因?yàn)榈顾奢d的作用時(shí)間滯后于沖擊波峰值作用時(shí)間，且規(guī)范規(guī)定的倒塌荷載產(chǎn)生的靜荷載值為50KNm2。，小于沖擊波對(duì)頂板的等效靜荷載值，因此在頂板荷載組合中不必計(jì)入倒塌荷載值。在防空地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，其承載力設(shè)計(jì)應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：γ0(γGSγQS)≤R(f，f，αk，……)(見(jiàn)規(guī)范第4.6.2條)，需要指出的是幾個(gè)系數(shù)的定

9、義：γ0—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0；γQ—等效靜荷載分項(xiàng)系數(shù)，取1.0；f—混凝土動(dòng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(參規(guī)范表4.6.3)；f—鋼筋動(dòng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。(參規(guī)范表4.6.3)由上式可明顯看出人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(如前所述)，這樣與平時(shí)狀態(tài)下的內(nèi)力情況進(jìn)行比較，本工程中，頂板、側(cè)壁及人防區(qū)域內(nèi)構(gòu)件的水平受力由戰(zhàn)時(shí)控制，底板、基礎(chǔ)由平時(shí)控制。求出構(gòu)件的內(nèi)力和配筋后，剩下需注意的問(wèn)題就只有一些構(gòu)造要求了，《規(guī)范》第4.7節(jié)中已作了很詳細(xì)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員

10、只需認(rèn)真研究體會(huì)規(guī)范條文的條件和適用范圍，結(jié)合工程實(shí)際情況就可順利地完成人防地下室各主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)了。解決了主要構(gòu)件的問(wèn)題，人防地下室孔口防護(hù)的設(shè)計(jì)和平戰(zhàn)結(jié)合就成了剩下需研究的問(wèn)題。5.孔口防護(hù)和平戰(zhàn)兼顧孔口防護(hù)包含三部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容：一是防護(hù)密閉門(mén)與消波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，二是出入口通道內(nèi)臨空墻、門(mén)框墻的設(shè)計(jì)，三是孔口其它構(gòu)件，如風(fēng)井、防倒塌棚架、開(kāi)敞式通道、相鄰單元之間的隔墻等的設(shè)計(jì)，其中第二、三條中的臨空墻、相鄰單元之間的隔墻已在上節(jié)中談到

11、了荷載的確定，設(shè)計(jì)人員可按一般墻體的計(jì)算模式，考慮人防設(shè)計(jì)的特點(diǎn)計(jì)算出內(nèi)力和鋼筋，而門(mén)框墻的設(shè)計(jì)一般是按懸臂梁計(jì)算，但需注意的就是因平時(shí)使用時(shí)需要的出入口通道均較寬，而戰(zhàn)時(shí)又相應(yīng)較窄，這樣有可能會(huì)使門(mén)框墻的懸臂長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，而使水平筋過(guò)大，這種情況下，可考慮在不影響功能使用的前提下，加設(shè)柱、梁改變門(mén)框墻的受力型式，得到較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)效果，風(fēng)井的設(shè)計(jì)中只計(jì)算土中壓縮波的壓力，對(duì)空氣沖擊波則不予考慮，因兩者不會(huì)同時(shí)作用。開(kāi)敞式通道更不考慮核爆動(dòng)

12、荷載，只考慮靜土側(cè)壓力，而防倒塌棚架的設(shè)計(jì)分豎向和橫向兩項(xiàng)，豎向力即為倒塌荷載50KNm2，屬靜載，橫向力即動(dòng)壓設(shè)計(jì)值q，由《規(guī)范》第4.5.10條確定，這兩項(xiàng)受力作用時(shí)間存在間隔，故不考慮同時(shí)作用，下面主要談?wù)劦谝粭l的設(shè)計(jì)內(nèi)容。當(dāng)空氣沖擊波到達(dá)出入口通道時(shí)，雖然有通道出入口的擴(kuò)散作用，但遇墻體和門(mén)的反射作用使作用在門(mén)上的總效應(yīng)大于空氣沖擊波的壓力，約為2.0～3.5倍。為方便工程設(shè)計(jì)人員，國(guó)家將防密門(mén)進(jìn)行系列化處理，依據(jù)設(shè)計(jì)壓力和門(mén)洞