摘要：我国对防空做出了相关的法律规定，所以很多城市开始了人防地下室的建设历程。作为人防地下室中重要组成部分部分，墙体结构的设计尤为重要，主体和口部直接影响整个地下室的使用质量和使用寿命。一般的墙体设计中，只看重安全性，没有考虑到经济方面的重要性，要达到安全性和经济性相统一，要从多方面入手，设计出优化的墙体结构，安全性能好，经济价格合理。
关键词：人防地下室；墙体结构；优化设计
引言
人防设计在民用建筑设计中占有一席地位，人防工程是一项比较特殊的工程，在各构造方面与普通的结构有着很大的区别，存在很大的差异。在结构设计过程中，工程师需要了解人防工程中的设计要点，对墙体的负载能力做出相应的总结，要保证结构自身在战时荷载作用下能发挥预定的防护密闭性能，在平时荷载作用下能有足够的承载能力。此外墙体的设计要注重经济性，在确保满足战时防护能力和承受平时荷载的前提下尽量为建设方节约建造成本，为社会发展节省资源。
1人防地下室的特点和设计原则
1.1人防地下室结构设计的特点
人防地下室是战时防空袭，掩蔽人员、物资，保护人民生命和财产安全的重要场所，同时它还兼具为平时经济建设和群众的生产、生活服务的功能，是实施人民防空重要的物质基础。在我国众多的地下室建筑中，人防地下室是其中比较重要的一种。和平常的地下室不同的是，人防地下室有着不同的结构设计要求，在设计过程中，要特别重视墙体，顶板和底板的设计。人防地下室的使用比较特殊，所以在结构设计方面与普通地下室的设计存在的较大的差别，对可靠性的要求和构件要求都比较严格。普通地下室的可靠性在10%左右，而对人防地下室的要求却只有6%；普通地下室对动力响应不做要求，但人防地下室还要对动力响应做出分析计算。
1.2人防地下室结构设计的原则
一般的人防地下室的位置、规模和用途应根据城市人防规划并满足城市建设总体规划的要求，与地面建筑统一规划、统一设计、统一施工，应平战结合，充分发挥战备效益、社会效益和经济效益。人防地下室的设计必须保证在满足一定生存概率的条件下能够抵抗预定杀伤武器的破坏作用，即满足规定的抗力要求。人防地下室设计在满足预定抗力的情况下，钢筋混凝土构件应受弯构件和大偏心受压构件的变形吸收武器爆炸所产生的能量，以减轻支座截面的抗剪和柱子抗压的负担，确保结构在屈服前不出现剪切破坏和屈服后有足够的延性，最终形成塑性破坏而不是脆性破坏，提高结构的整体承载能力；在构造上，应注意节点区要有足够的抗剪抗压能力并要保证钢筋有足够的锚固长度，受弯构件还应双面配筋；此外在人防地下室设计中应充分考虑各部位作用的荷载不同、破坏形态不同和安全储备不同等因素，保证在规定的动荷载作用下结构各部位的构件能够协调受力，发挥出预定的防护性能。
2墙体负载能力和最小配筋率
2.1墙体荷载标准值
进行人防地下室结构设计时，其受力构件所应承担的人防荷载需严格按照《人民防空地下室设计规范》的规定取值，当规范中没有给出明确的荷载值时，需工程师按照规范给出的荷载计算公式结合工程实际计算人防荷载。此外人防墙还应满足平时使用状况所产生的竖向作用力下的承载要求。
2.2荷载组合和内力分析
人防地下室的设计使用寿命应与上部的建筑相统一。临空墙需要计算平时使用状态的结构设计荷载、战时常规武器爆炸荷载与静荷载同时作用和战时核武器爆炸荷载与静荷载同时作用的三种荷载组合，并取各自的最不利的效应组合进行包络设计。目前人防地下室墙体的配筋一般由理正人防4.0软件采用塑性算法计算得出。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆要特别注意的是在计算之前需根据《人民防空地下室设计规范》的要求对墙体的厚度进行复核，以满足规范要求的最小厚度值。按允许延性比进行弹塑性工作阶段设计的人防地下室由于在确定各构件允许延性比时已考虑了对变形的限制和防护密闭要求，因而在计算中不必再单独进行结构变形和裂缝开展的验算。
2.3墙体的最小配筋率
配筋计算时，墙体边界条件应根据实际情况正确地选择，计算出墙体的配筋和内力后，要结合墙体的特点对配筋的结果进行适当的调整，不能只根据计算的结果进行配筋，要与墙体的结构特点，规范的构造要求相结合。人防地下室的墙体根据使用的混凝土强度等级有着不同的最小配筋率要求，在进行设计时需要注意复核。
3人防地下室墙体结构的优化
3.1人防外墙的优化
人防地下室外墙设计时一般按照上端简支下端固接进行计算，作用的人防荷载需结合地质资料查《人民防空地下室设计规范》取值。在计算时室外地面活荷载一般取5kN/m^2即可，不宜随意放大，有特殊较重荷载另行按实际情况确定；其次，作用于人防外墙上的水压力在其水头高度确定以后，可不作为活荷载进行计算，其分项系数可取为1.2，特别是在广东地区如果设计水位取为室外地坪标高其分项系数可取为1.0，其他情况下取1.2；此外，根据国内一些大型设计院的工作经验，当地下室采用护坡桩施工时，外墙土压力计算可以考虑基坑支护与外墙的共同作用或按静止土压力乘以折减系数0.66近似近似（0.66x0.5=0.33）；最后，如果人防外墙外侧做有可靠的防水层时，配筋计算的裂缝控制值可适当放大到0.3~0.4mm以减小裂缝控制状况下的配筋值。
3.2人防临空墙、隔墙和门框墙的设计优化
人防临空墙、隔墙和门框墙设计时应按照实际情况合理地选择墙体的四边支承条件，并在不影响建筑使用的情况下宜适当地调整墙体布置使支承条件为固接以充分发挥跨中钢筋的作用；在进行荷载取值时要根据墙体所在的位置考虑普通地下室对冲击波的扩散作用或者是考虑上部建筑的影响对人防荷载进行折减；再者在对人防临空墙、隔墙和门框墙进行塑性计算时可适当地对支座弯矩进行调幅，调幅幅度最大可取25%；此外，我们应该合理地选取混凝土的强度等级以减少构造配筋量，在一般的人防地下室设计中建议取混凝土强度等级为C30~C35。
3.3人防密闭墙的设计优化
人防地下室里面有一些墙体是不考虑直接承受战时作用荷载的，只需要起到密闭隔绝的作用。此类墙体在设计时应在满足平时使用的受力要求并在不影响建筑美观的前提下取规范允许的最小厚度即可，同样地为了尽量减小配筋量墙体的混凝土等级建议取为C30~C35以使用0.25%的最小配筋率。
结语
总的来说，我们结构设计师首先要把握好人防地下室墙体的设计要求和原则，其次要准确地分析墙体的负载能力和变形，以在满足各种荷载组合最不利效应的前提下选取最经济的截面和配筋，才能设计出合理经济的人防地下室墙体结构。历次战争血与火的事实告诫我们，人民防空工作与人民生命安全和国家的安危紧密相连，为此我们设计人员当尽己所能地设计出能满足战时使用要求的人防地下室，但在资源日益枯竭的今天我们还要努力地优化设计以达到使用尽可能少的资源建造出符合要求的地下室。
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论文作者:李能广
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/15
标签：人防论文; 地下室论文; 荷载论文; 墙体论文; 结构论文; 结构设计论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第36期论文;