摘要：本文结合笔者多年实际工作经验，对防空地下室结构设计经常遇到的一些问题、设计要点等做了相关探讨和分析，可供同行参考。
关键词：地下室；结构设计；要求；特点
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：
0前言
随着城镇化进程的发展，人们对公园、广场等公共休闲场所的要求也在日益增加，广场是城市中人们进行各种公共活动的有一定规模和较好围合的户外步行空间，它为人们提供休憩、娱乐、交流的公共场所，合理的利用广场的地下空间能够很好的解决人们娱乐、运动、学习、就餐、购物、停车等一体化需求。建设广场下方的单建式人防工程能综合解决城市发展中的矛盾,拓展自身发展的空间,实现更好的社会效益、环境效益和经济效益。具体来讲，平时则集休闲、娱乐、购物、地下停车场、过街通道等功能于一体，用于商业开发，提升经济价值；战时可作为二等人员隐蔽部和物质储备库，可抵御常规炸弹冲击波，可防护距核武器爆炸中心一定距离的核辐射、光辐射、冲击波与贯穿辐射，并具有一定的防化学武器污染功能；灾时作为应急避难场所。在一般二等人员隐蔽部和物质储备库中涉及到的多为6级防空地下室。总结多年防空地下室结构设计经验,文中就此类结构设计经常遇到的问题、设计要点做些探讨。
一、单建式人防结构设计的要点
1.应同时满足平时和战时两种不同荷载效应组合的要求。如在核武器、常规武器爆动荷载作用属于偶然性荷载,具有量值大、作用时间短(1s左右)且不断衰减等特点,整个结构寿命期内只考虑一次作用,钢筋混凝土构件又允许开裂,因此构件安全度可降低,人防荷载的分项系数取1。但在平时荷载作用时应验算地下室各个部位的变形和裂缝。
2.在人防荷载作用下,材料强度会提高,但变形性能包括塑性性能等基本不变,这对结构有利,在设计中通过材料强度综合调整系数体现。钢筋混凝土结构构件可按弹塑性设计,对超静定的钢筋混凝土结构可考虑塑性内力重分布。
3.在核爆动荷载这种瞬间荷载作用下,一般不会产生因地基失效引起结构破坏,结构设计可不验算地基承载力及变形,但对甲类防空地下室的桩基,不论何种情况,桩本身都应按计入上部墙、柱传来的核武器爆炸动荷载效应组合值来验算构件的强度。
二、各部位结构设计特点
1.基础设计优先考虑天然地基，因为整个单建式人防工程基底压力较小且不考虑核爆动荷载下地基失效，使用天然地基造价较低，工期较短。当地基土修正后的地基承载力特征值满足基地压力要求是可采用天然地基，“满足”的定义是既要满足承载力要求还有满足地基变形要求，在持力层存在软弱下卧层时应满足软弱下卧层的承载力要求。当天然地基不能满足时优先考虑桩基础，如地下水位较高时，还应同时考虑桩身抗压与抗拔作用，钢筋设置应按抗拔桩设计。
2.底板设计。1）无桩基的底板宜采用筏板基础，当地下水位较低，地基反力中没有计入水浮力时,人防荷载不与水压力组合；当地下水位较高，地基反力中计入水浮力时,人防荷载应与水压力组合。具体设计时,对无桩基的底板可采用《PKPM-JCCAD》软件内力分析；2)对带桩基的底板可参照顶梁板类似建模,采用《PKPM-SATWE》软件,按倒楼盖算法即可,荷载组合应考虑人防荷载与水压力及板自重组合，分清荷载传递方向；采用该软件作内力分析时,注意活载应输非0数,人防荷载才能传递,底板钢筋按倒楼盖配置。
3.顶板设计。当地下水位较高时，顶板宜采用厚板形式，可选用无梁楼盖，即可以增加工程自重抵消水浮力，又可以减少层高减少水浮力；当地下水位较低时，不需要考虑工程抗浮设计时，顶板可采用薄板设计，例如密肋楼盖等减少工程自重与层高。参与顶板荷载组合的有人防核爆等效静荷载、顶板自重、顶板上覆土重等；平时使用活荷载战时不需要叠加,具体设计时,顶板可采用《PKPM-SATWE》软件内力分析,该软件有人防计算功能。顶板战时工况可采用塑性算法,平时工况应采用弹性算法,板配筋取两种工况计算结果大值,梁板钢筋应按人防规范规定的最小配筋率设计。如果车道作为战时主入口时,口部以外的顶盖板也应考虑人防荷载作用。
4墙板、柱设计。1)外墙，参与组合的荷载有人防等效静荷载、外墙自重、上部覆土自重、地面活荷载、土压力、水压力等；外墙配筋主要由垂直于墙面的水平荷载产生的弯矩确定,设计时可用《理正软件-人防结构计算》软件计算。地下室外墙可根据支承情况按双向板或单向板计算水平荷载作用下的弯矩。地下室外墙扶壁柱不应作为外墙的计算支点，与外墙相交的内墙由于间距不等,有的相距较远,因此在工程设计中一般把楼板和基础底板作为外墙板的支点按单向板计算,在基础底板处按固端,顶板厚度小于外墙处按铰支座，顶板厚度大于外墙处按固端支座。具体设计时,外墙还应验算平时荷载作用下外墙的变形和裂缝。按上述方法计算模式,竖向钢筋为主要受力钢筋宜在外排。外墙选筋时宜按“直径细且间距密”的原则,有利于控制裂缝,最大间距不宜大于200mm。2)框架柱设计。框架柱尺寸可根据柱网尺寸确定，但不宜小于500x500（mm），计算可按顶板《PKPM-SATWE》软件结果直接配筋。
5.人防口部设计。应分清楚临空墙，普通内墙和单元间隔墙，分别取相应等效静荷载，配筋主要由垂直于墙面的水平荷载产生的弯矩确定,设计时可用《理正软件-人防结构计算》软件计算；门框墙的设计一般是按悬臂梁计算,有时门框墙的悬臂长度过长,而使水平筋过大,这种情况下,加暗柱或暗梁,壁柱或壁梁,可得到较为经济的设计效果；口部其他构件,如人防战时电站风井、防爆波电缆井、主要出入口楼梯，楼梯和车道防倒塌棚架均应考虑核爆动荷载作用。
三、构造要求
1.对于战时直接暴露在核爆作用下的有防护要求的钢筋砼构建（如外墙、临空墙、顶板等）结构最小防核辐射厚度不应小于250mm；底板厚度不宜小于外墙且不应小于300mm。
2.人防地下室的顶板，外墙，人放墙，底板都应按照人防规范规定的最小配筋率配置构造钢筋，并应布置拉结筋，拉结筋应按梅花状布置，间距不应大于500x500，直径不应小于φ6。
3.人防工程应采用抗渗等级不小于S6的抗渗混凝土，砼强度不小于C30。
4.后浇带应该设置合理，对于地下一层或两层的地下室可采用沉降后浇带结合膨胀加强带设置，沉降后浇带应在顶板覆土荷载和其他附加荷载堆载完成后30天封闭，并做好工程的沉降观测，如果工程沉降没有完成，则应等沉降稳定后封闭后浇带。
四、结束语
综上所述，单建式人防地下室的结构设计是一个复杂的过程,涉及内容繁多,既要考虑平时使用要求又要考虑战时使用要求,工程的埋置深度，地下室顶板结构形式和地基设计是否合理，都直接影响建造成本和平时使用。设计不仅要满足功能要求，安全可靠，经济合理，又要满足战时的人员掩蔽和疏散，且目前电算软件功能都不是很完善,需要更深入地研究人防结构设计的技术问题,总结设计经验,提高设计水平。
