人防地下室结构设计浅析

摘要：在人防地下室结构设计过程中，除了应该充分考虑人防地下室的结构设计特点，还应该针对工程具体情况进行综合分析，正确区分人防地下室结构设计与结构抗震设计的原则，充分把握等效静荷载设计的概念，并合理选择人防地下室结构设计的荷载取值办法。本文将对人防地下室结构设计进行浅要的分析与探讨。

关键词：人防地下室；结构设计；荷载取值

一、引言

人防地下室结构设计必须进行科学的数据分析和实地勘探考察，结构设计的优劣对于人防地下室的工程质量有着举足轻重的影响。科学的结构设计能够产生相应的人防效果，在战争时期和和平时期都能够对群众的生命财产起到保护作用。从目前的施工建设经验分析，主要存在的人防结构设计手段有掘开式人防地下室和暗挖式人防地下室两种，其中掘开式人防地下室又包括单建式人防地下室和附建式人防地下室，而暗挖式人防地下室则包括坑道式和地道式两种。

二、人防地下室结构设计的特点

2.1 建筑的使用功能——平战结合

在设计结果的过程中，针对现在人防地下室建设的特点，主要使用的方法是平战结合。平战结合的定义就是结合人防地下室平时和战时两方面使用的功能，尽可能促进其功能的最大化。一般而言，人防地下室的平时功能主要是停车库或库房等，而一旦发生战争，其主要功能就是掩蔽人员和物资。所以，充分体现了人防地下室的实际价值，也使群众的人身和财产安全得到切实保障。因此，人防地下室的特点突出的体现在其充分运用了平战结合。

2.2 钢筋混凝土的结构组成设计

结构组成设计应包括结构设计的内容，设计深度，比如，防护类别及抗力等级的确定、荷载取值、组合及内力分析、主体结构的计算设计、口部设计、临战转换设计、构造设计等。对于现在设计的人防地下室结构来说，地下结构构件在塑性阶段的能力强于弹性阶段，两者之间又显著地差异。所以，设计师设计地下结构构件的过程中，要充分考虑弹性工作时期的吸收能力，保障安全使用构件，加长构件的使用期限。

三、人防地下室结构设计的原则

就理论意义上而言，降低震动产生的危害是人防结构和抗震结构共同的前提和基础，所以要增强建筑物抗震动能力也是两者的共同特点，充分保证在产生重大震动时建筑物能满足相应的结构承载力、延性的要求，就这一点来看，“强柱弱梁”和“强剪弱弯”都是人防结构和抗震结构设计中不可忽视的。从传统的建筑施工经验可知，结构的整体设计都要和基本的承受系数相吻合，否则，一个微小的结构承受能力的下降都会降低整个建筑在地震等灾害过程中的抗灾害能力，实际上类似于工程力学中的应力集中现象。以物理力学的相关理论为基础，我们可知，建筑结构内部的每一个部分必须符合一定的收缩系数标准，换言之，良好的结构设计在不断增强建筑内部的运能运动和吸收能力的过程中，使来自外部的动能威胁不断减少，进而尽可能降低外部震动破坏建筑物，使危害系数尽可能降到最低。举例来说，在凭借受弯构件或者大偏心受压构件变形的基础上，结构将动荷载的能量充分吸收，在利用缓冲作用的帮助下，尽可能缓解每一个构件支座截面的抗剪负担和受力柱的抗压负担，充分保障在建筑结构彻底弯曲之前，不存在其他破坏的剪切力，在弯曲之后，以充分延性保证构件不会被破坏，最终全面的保障建筑结构整体承载力。

四、等效静荷载设计的概念

计算结构内力是设计人防地下室中必不可少且不可忽视的一个重要环节，所以，要想保证合理的设计地下人防结构，充分保障工程结构达到强度标准，就必须通过有效地设计方法，也就是等效静荷载计算建筑结构的荷载。就整体设计流程而言，必须经过结构的方案、内力的分析以及截面的设计三个环节进行。上述三个环节的設计内容中，结构的方案和截面的设计的方法基本类似于其他类型建筑结构的设计方法，而内力的分析和其他类型建筑工程的内力分析存在显著地差异。所以，设计师在进行设计时，确定好工程抗力的等级是首要问题，只有确定好抗力才能确定好各种荷载作用的数值，以便符合各种相关规范的要求。针对现在人防的功能，用于平时和战时两方面，以平时荷载控制的结构主要满足平时使用功能，以战时荷载控制的结构主要满足战时功能，并验算这两种状态下，结构均能满足相应的设计要求，所以，要正确选择荷载，设计人员就要从以下几点着手：首先，转换动荷载为等效静荷载（如满足相应条件，可直接从规范中选取），其次，选取相应的荷载组合系数，计算出其组合值，正确计算出结构的内力，最后，从整体上深入分析，构建整体和局部相协调的结构。在分析人防地下室内力时，必须划分整个工程为多个独立构件，按每一构件的受力情况，在确定等效静荷载和静荷载后，可按静力计算方法进行结构内力计算。对于超静定的钢筋混凝土结构，可按由非弹性变形产生的塑性内力重分布计算内力。

五、关于人防地下室结构设计的几点思考

第一，在实际施工和使用人防地下室时，上部建筑可能会直接影响人防地下室的顶板核爆炸动载荷。主要从下面两点进行剖析这种影响，其一是爆炸的冲击波，其二是建筑和地下室的相互作用。如果每一个窗孔被迎爆所击破，导致室内冲进冲击波，会大大减小冲击波的数值，通过室内的反射条件作用后，产生超压波形，由此会挤压建筑物，致使建筑物发生变形，甚至会严重影响建筑物，发生坍塌的现象。所以综上所述，只有通过准确的计算上部建筑自重，才能有效掌握人防地下室的等效静荷载中上部建筑自重作用。建筑物遭受冲击波作用时，可能会有坍塌的现象，顶板可能会遭受压迫，所以采取不计算或者取半的方法计算上部建筑自重。

第二，基于保证科学合理的人防地下室建设的目的，必须要按照建筑功能的相关规定和规范，合理设计建筑结构，以此来建立科学合理的计算模型，有效结合建筑构件和结构构件，选取合适的设计参数，设计出科学、可行、经济实用的建筑结构。

第三，在设计人防地下室中的顶板、底板以及侧墙时，要充分考虑其重要性，进行合理的设计。设计的过程中，一方面要从实际出发进行合理具体的设计，另一方面，设计的经济实用和科学性都不能忽视，只有这样才能保证工程建筑整体的质量。与此同时，正确设计各种管道，要全方面多层次着手，充分明确好设计的要求和标准，在确保达到相应的防护等级的同时，有效提高其平时使用功能。

六、结束语

综上所述，对人防地下室结构设计方面的研究与分析工作，能够对其实际的工作有所指导，有利于不断改进与完善人防地下室结构设计工作。在人防地下室结构设计过程中，除了应该充分考虑结构设计特点，还应该针对工程情况进行综合分析，正确区分人防地下室结构设计与抗震设计的原则，充分把握等效静荷载设计的概念，并合理选择人防结构荷载取值办法，整个设计的过程中要始终贯彻可持续发展的原则。

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