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摘 要:人民防空的任务是根据国防的需要，动员和组织群众采取防护措施，防范和减轻空袭危害。结构设计作为防空地下室设计的重点，设计概念复杂，设计过程繁琐，是影响防空地下室建设质量的主要因素之一。本文阐述了防空地下室结构设计过程中的特点，并针对防空地下室结构设计的关键问题进行了分析，旨在为我国防空地下室结构设计奠定坚实的基础。
关键词:防空地下室；结构设计；常见问题
1防空地下室结构设计的主要内容
1.1主体结构设计，包括顶板、外墙、底板等构件的结构设计。
1.2孔口防护构件设计，包括出入口的防护和消波系统(防护设御，其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算、出入口通道(包括风井的计算等方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。
2防空地下室的设计原则
2.1平战结合，取控制条件，在民用建筑的人防地下室的结构设计中，一般只涉及5级或6级人防设计，结构的顶板基本上都由战时控制，而侧墙和底板则因地下室的结构型式的不同而由实际清况确定。
2.2只进行结构强度的验算，由于在核爆动荷载作用下，结构构件变形极限已用允许延性比的控制，且在确定各种构件允许延性比时，已考虑了对变形的限制，因而在防空地下室结构设计中，不必再单独对结构构件的变形与裂缝开展进行验算。
2.3注意各部件的协调，以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏，失去整个防护建筑的作用。
2.4地面与地下承重结构体系要协调，不能出现两者强弱相差较大的情况。
2.5只考虑一次核袭击。
3防空地下室人防荷载的确定
防空地下室的顶板一般就直接承受地面冲击波的超压和负压作用，而对于侧壁和底板，因空气冲击波作用于地表，压迫土体并使其产生运动，上层土体受压后连续向下传递压力，这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程称为土中压缩波的传播，当遇到侧壁或底板的阻挡后，则会产生超压、动压和负压作用，这就是侧壁和底板需考虑的问题。由于在动荷载作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线相近，且动荷载作用下结构构件的破坏规律与相应静荷载作用下破坏规律基本一致，所以在设计中采用等效静荷载法。
4内力分析及截面设计
防空地下室可以分成甲、乙两种类型。对于甲类防空地下室，要综合考虑核武器、常规性武器爆炸后的等效静载量和相应的静载作用。而对于乙类的防空地下室，则只需要考虑常规性武器爆炸后的等效静载力及相应的静载作用。在实际施工过程中，应该结合施工区域的土质类型、风土水文等自然环境条件来确定结构的等效静载。人防等效静载的确定是防空地下室结构设计过程中的一项基础性工作。通常而言，可以按实际工程的分布情况直接选用，而不用另外进行计算。在现实生活中，因为工作人员对设计图纸理解的偏差，或者是因为技术人员不够专业，时常会在计算人防等效静载时出现错误。总之，虽然防空地下室结构内力的分析方法和以往的建筑物分析方法略有不同，但是截面设计的方法却同一般建筑的设计方法一样。
5外墙计算模型的构建
一般情况下，防空地下室的外墙计算应按照单向板进行，计算方法为:将防空地下室的楼板、底板等作为外墙的支点，以单位长度外墙为计算尺度，按照地下室层数中连续板的数目进行计算。根据工程结构外墙和施工周边结构的刚度比例系数可以确定出外墙的支撑条件。如果外墙的宽度比周边结构的宽度大，则应该按照简支梁来考虑，反之则应按固端来考虑。
6孔口防护和平战兼顾
包括孔口其它构件的设计、出入口临空墙及门框墙的设计、防爆波井的设计。
（1）人防墙。人防内墙采用上下固端、人防外墙采用上绞下固的单向板模型进行设计，而门框墙及战时封堵则按悬臂构件计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因平战兼顾的要求，部分门框墙的门垛较长且地下室层高较高，此时应在不影响建筑使用要求的基础上，在门边增设扶壁柱及在门框上设梁等措施，按两端简支模型验算，更加安全并兼顾经济性要求。密闭门需要在平时使用的，采用活门槛的设计；战时封堵上挡墙一般情况同时为顶板梁，作为悬臂构件时梁箍筋为主受力筋，应单独验算。
（2）风井。考虑侧土压力及人防等效静荷载组合。
（3）开敞式通道。只计算静土侧压力，按悬臂构件计算。
（4）开敞式防倒塌棚架。上、下表面受荷分别进行计算。
（5）扩散室防爆波活门。扩散室安装悬板活门的墙面及活门按临空墙荷载取值，其余墙面按相应人防墙分类进行计算。
平战兼顾设计是深入贯彻“平战结合”建设方针一个重要环节，由于人防工程是战时遭受敌袭击时作为保障城市居民生命安全和坚持工作的一种具有特殊功能要求的建筑物，因此它需要承受的荷载较一般结构大几十倍至数百倍，而且密闭要求很高，所以在设计中应尽量减小结构跨度，减少并缩小直通大气的各种孔口，而这种处理原则，恰为平时使用造成诸多困难，《规范》第4.12节中对此点作了指导性的规定，所以具体做法应根据平时和战时的具体要求和工程本身的实际条件综合研究确定。
7防空地下室设计中还应注意的问题
7.1防空地下室结构在核爆动荷载作用下的基础设计，一般只按平时使用条件下验算地基承载力(战时地基承载力和变形可不作验算)，按战时和平时使用条件下中最不利情况进行基础验算(满足刚性角要求的基础，可不作受弯、受剪复核计勤。
7.2超长结构和后浇带问题。近年来出现了许多大型和超大型的防空地下室，伸缩缝可以将这些特殊规模的地下室分割成许多个单元，方便人们更好地对这些空间进行使用。而不设缝则可能造成空间控制困难，造成空间浪费。当然，对防空地下室来说，不设置伸缩缝是一种不错的选择，这样做不但可以使用用户更加自由的对空间进行规划，而且减轻了施工工程的工作量，从某一方面来说极大提升了工作效率。目前我国已有很多大型防空地下室选择了不设缝的建筑方式，所采用的的方式主要为，在构建后浇带以及膨胀加强带的基础上，通过精化施工手法、改变施工用料以及优化施工结构等方法，解决超长防空地下室结构的裂缝控制问题。通过这种方法处理过的超长防空地下室，有效缩短了建筑过程中的结构长度，使裂缝控制成为可能。
7.3抗浮问题。抗浮问题是防空地下室结构设计过程中的一个重点问题。在我国很多建筑商为了尽可能扩充地下可利用空间，选择构建了单层和多层地下室，抗浮问题由之产生。浮力计算的前提是抗浮设计水位，在实际操作过程中，应该根据工程实际合理规划抗浮设计水位。从根本上讲，抗浮设计水位并不是施工区域常年最高降水水位，也不是工程勘察过程中的当前水位。抗浮设计水位的确定，应该在综合分析施工区域历年水文风土材料的前提下，结合施工区域具体的地下水类型、水位变化情况、地下水排泄通道等进行确定。
8结语
人防型地下室结构设计的步骤较为复杂，在设计时要将平时的工程进度，和战时工程进度综合起来考虑，在保证工程质量的同时，尽可能缩减施工用时，提升工程效益。当然，因为在进行防空地下室结构设计时会牵扯到同用户及政府部门的沟通协调，所以还需要设计人员不断对设计方案进行改革、总结，以满足社会各界的需求。而在实际施工过程中，还应该灵活运用各种高新设计软件，共同提升防空地下室结构设计的水平。
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[5]董佐青.防空地下室结构设计相关问题研究[J].商品混凝土，2013,07.
论文作者:詹建祥
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/9/10
标签：地下室论文; 结构设计论文; 人防论文; 结构论文; 荷载论文; 构件论文; 外墙论文; 《城镇建设》2019年第14期论文;