高层建筑人防地下室结构设计的难点分析

何涤凡

摘    要：新形势下，由于社会发展速度的不断加快，我国建筑行业也迈上了一个崭新的台阶。在这一背景下，人们对于建筑工程的质量也越来越重视。为提升建筑工程的质量，一定要重视作为高层建筑工程主要结构的人防地下室，加大对其结构设计的重视，深入分析设计的难点。基于此，文章对高层建筑人防地下室结构设计的难点进行了研究，并提出了提升设计水平的对策，希望可以为相关人员提供一定的帮助。

关键词：高层建筑;人防地下室;结构设计

1  引言

对于地下室的人防结构设计工作而言，主要包含战时以及平时2种状况，设计期间对战时必须要做出承载能力极限状态的计算，对平时必须要做出承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算。地下室的人防结构在设计期间，会涉及众多内容，例如图集、规范等，也需要对繁杂的设计内容展开充分的考量。如果没有充分地展开地下室人防结构设计工作，将会导致其作用得不到有效的发挥。由此可见，发现地下室人防结构设计期间存在的主要不足，并且作出相应的改正，是当前相关从业人员迫在眉睫需要处理的问题。

2  地下室人防结构设计的主要特征

地下室人防结构，是我国政府相关部门以国防建设的相关要求为依据，组织与动员群众开展的一项防护对策，从而对防范、减轻空袭危害的地下室进行建设。相对于普通性质的地下室而言，地下室人防结构在设计期间，必须要对各个负载的程度有着极为充分的考量，必须要对战时武器引爆所造成的动荷载作用大小进行全面的考虑。可以说，地下室组织结构同负载能力的高低有着密不可分的关联。因此，对于设计人员来讲，必须要对地下室人防结构设计进行更深层次的强化，从而为人民群众的生命安全带来更有力的保障。由于地下室人防结构在战时能够起到防范生化武器、核武器、常规武器和高空袭击等作用，因此其在展开设计、作业以及设施配备方面同普通的地下室之间存在较大的差异。由于需要在战时承受巨大的荷载，因此地下室人防的梁、柱子、底板、外墙以及顶板的尺寸都需要大于普通的地下室的相应尺寸。

3  高层建筑人防地下室结构设计的难点

高层建筑人防地下室与一般地下室存在很大的差异。因此，在对综合办公楼人防地下室结构进行具体设计的过程中，其存在的难点也会相对较多。其中，最为关键的一点就是战时武器爆炸动荷载。第一，高层建筑人防地下室结构设计的可靠性不高。依照《建筑结构可靠度设计统一标准》可知，针对一般混凝土来说，其结构构件延性在破坏时，失效率为0.069%。而《人民防空地下室设计规范》明确要求，针对人防地下室的钢筋混凝土延性构件，其失效概率为6.1%。这一規定也在一定程度上提高了综合办公楼人防地下室结构设计工作的难度。第二，需要提升材料强度设计值。实践证明，在爆炸动荷载作用下，材料强度一般可以提升20%-40%。这一情况也很大程度上提高了综合办公楼人防地下室结构设计的难度。第三，需要对高层建筑人防地下室结构进行动力分析。与普通地下室设计工作不同，在对该工程综合办公楼人防地下室结构开展设计工作阶段，应该对武器爆炸的动荷载作用进行综合考量，借助等效静荷载法进行合理分析，有效地对动力结构进行研究，然后利用静力计算的方式剖析其结构内力。由于其涵盖的内容较多，涉及的方面也较复杂，因此也属于高层建筑人防地下室结构设计的一个难点。第四，人防地下室战时与平时所考量的荷载效应组合存在差异。通常，其规定在对综合办公楼人防地下室结构进行设计的过程中，应该依照其上部建筑平时的应用条件，科学地进行设计。

4  地下室人防结构设计的改进策略

4.1  地下室柱网结构的强化

在设计结构期间，设计人员必须要通过当前的实际需要开展对柱网结构相应的优化。例如在对无梁楼盖结构展开设计期间，必须要将柱网的结构进行优化，并且对顶板的厚度格外注意。通常来讲，不宜选取过大的顶板厚度，并且选取最小的配筋率来对顶板的配筋展开管控。为了能够收获预期的成效，设计人员在顶板厚度的选取方面可以尽量小一点，而对于柱帽的尺寸来讲，必须要大一点。另外，需要控制柱帽钢筋一次截断的面积在1/3的范围内，并且对多次截断问题进行充分的考量，从而满足我国相关的设计规范要求。以相关的设计规范要求以及实际的工程状况作为依据，通常柱距为7.8m～8m。同时，当地下室跨度超过12m时，应设置临战加柱的预埋件，且加柱数量应控制在4根以内。

4.2  重视人防口部的设计

在人防地下室结构进行具体的设计时，因为其比较特殊，涵盖了很多的内容，包括地下室主要出口通道的设计、消波系统进行设计等。而门框墙、临战封堵等都是口部设计的关键环节。通常情况下，对于口部墙体，为了更好地满足封闭性以及辐射性要求，需要严格把控其最小厚度。当无法达到防护厚度的标准时，应该在地下室内侧位置，有效应用砌砖，进一步增加墙体的厚度。消波设计也是人防口部设计过程中一个比较重要的部分，可以很大程度上影响综合办公楼人防地下室战时功能的发挥。一般而言，消波设计主要的作用就是保证在遭到空袭的时候，可以快速消除防爆炸物的冲击波，以便有效减小冲击波给进排风系统造成的干扰。现阶段，较为常见的消波系统，具体涵盖防爆波活门+扩散室等。因为消波系统所发挥出来的作用非常大，所以在具体的设计工作中，应该加大对这一环节的重视程度。

4.3  地下室底板设计

（1）在充分结合实际状况的基础上，最终决定底板厚度要以350mm为主，同时还要对以下几个因素进行充分考虑：一是对水浮力以及板跨是否存在较大的情况进行充分考虑;二是底板当作外墙的嵌固端是否可行进行充分考虑。之所以这样说是因为底板较厚，所以底板可以省去设置次梁这一步骤。与此同时，地下室当中的砖墙不用采取特殊方式就可以直接砌在大底板上面。（2）在对水浮力进行计算期间，应当从以下几个方面进行充分考虑：一是在不考虑人防的前提下，需要对最高水位进行充分考虑，水压力需要充分结合恒载输入，所得到的分项系数最终取值是1.35;二是将人防考虑在内的情况下，需要对常水位进行充分考虑，这个时候水压力应当结合恒载输入，所得到的分项系最终取值是1.30。

4.4  确保荷载组合具有较强的科学性、合理性

在人防地下室结构设计阶段，应该对平时应用状态的结构设计荷载组合等进行综合考量，合理进行设计。在人防顶板设计阶段，针对顶板静荷载，除了要对楼盖自重等进行综合考量，还应该对因为砌体墙倒塌堆积而出现的静荷载进行合理考虑。并且，在对竖向构件进行设计的过程中，如果上部建筑属于砌体结构，那么对于自重，应该将标准值作为依据，选择其一般的值。而上部建筑为其他结构形式的时候，可以依照标准取值，以确保设计的合理性。

5  结束语

综合而言，随着我国城市化发展进程的不断推进，建筑工程在飞速发展的同时，地下空间的开发规模也日益扩大，人防地下室工程规模变得越来越大。因此，实际的工程建设对于人防地下室结构设计提出了较高的要求。然而，由于一些主观因素以及客观因素的影响，具体的人防地下室结构设计阶段还存在很多问题。故而，应该针对现有问题，科学制定设计方案，明确设计难点，以促进设计质量以及水平的提高。

参考文献：

[1] 李艳，杨家骅.高层建筑人防地下室结构设计[J].施工技术，2012（S2）：344～346.

[2] 朱杰利.谈高层建筑人防地下室设计[J].煤炭工程，2008（10）：24～26.