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深圳市某工程人防地下室设计若干问题探讨           ★★★★ 【字体：小 大】
深圳市某工程人防地下室设计若干问题探讨
作者：万衍 刘远…    文章来源：不详    点击数：    更新时间：2006-11-12


文章摘要： 1.工程简介 　　深圳市泰然实业有限公司306高层工业厂房是1栋18层(地下1 层)的框架一剪力墙 结构的高层工业建筑。建筑面积31200m2，建筑高度79.8m，地震烈度为7度，框架等级为3 级，剪力墙等级为2级。地下室面积3908m2，其中含人防面积1390m2，分两个人防单元 ，层高4.4m，桩基采用预应力砼管桩。 　　地下室的设计中考虑人防的问题，有一个平战结合的问题，即既要考虑平常使用时荷载较小 ，需满足建筑使用上大空间的问题，又要考虑人防时荷载较大，结构上很难满足大空间的问 题，如何协调两种状......


传来的等效静载标准值，分别按门扇的型号、大小计算确定。
　　3.5临空墙：依工程实际情况和规范表4.5.7取其等效静荷载标准值为130KN/m2。
　　3.6隔墙：隔墙分两种，一是相邻防护单元间隔墙的设计压力值为50KN/m2。；二是6级人 防地下室与普通地下室相邻间的隔墙，其普通地下室一侧的设计压力选用值为90KN/m2。 。
其它各种防护密闭门、防爆波活门、扩散室的设计压力均由规范中有关规定选用，当所有构 件的等效静荷载值确定后，即可进行结构计算。

4.荷载组合和内力分析
　　作用在防空地下室结构上的荷载，应包括核爆动荷载、上部建筑物自重、土压力、水压力及 防空地下室的自重等，规范中对防空地下室不同部位应考虑的荷载组合给出了一个表格，结 构设计时可根据各工程的结构特点结合表格确定所需进行荷载组合的项目，本工程各个部位 参与组合的荷载分别为：
　　4.1顶板：顶板核爆动荷载标准值，顶板静荷载标准值。
　　4.2侧墙：竖向：顶板传来的核爆动荷载标准值、静荷载标准值，上部建筑物自重标准值(仅 有局部剪力墙部位)，外墙自重标准值。横向：核爆动荷载产生的水平动荷载标准值、土压 力、水压力。
　　4.3内承重墙(柱)：在本工程中，将平时和战时的荷载值进行对比不难发现，战时所增加的 顶板核爆动荷载标准值小于平时各楼层的活荷载标准值之和，故此部位构件不由战时条件控制。
　　在进行荷载组合时，需要明确两个问题：一是上部建筑物质自重标准值的确定，规范的条文 说明中第4.3.14条已详细说明了各种不同的上部结构型式，在进行荷载组合时可氛围全部考 虑、考虑一半和不考虑三种情况，设计时应认真分析确定。二是顶板的组合中是否考虑上部 建筑物的倒塌荷载值，因为倒塌荷载的作用时间滞后于冲击波峰值作用时间，且规范规定的 倒塌荷载产生的静荷载值为50KN/m2。，小于冲击波对顶板的等效静荷载值，因 此在顶板荷载组合中不必计入倒塌荷载值。
　　在防空地下室结构的设计中，其承载力设计应采用下列极限状态设计表达式：γ0(γGS+γQS)≤R(f，f，αk，……)(见规范第4.6.2条) ，需要指出的是几个系数的定义：γ0—结构重要性系数，取1.0；γQ—等效静荷载分 项系数，取1.0；f—混凝土动力强度设计值(参规范表4.6.3)；f—钢筋动 力强度设计值。(参规范表4.6.3)
　　由上式可明显看出人防设计的特点(如前所述)，这样与平时状态下的内力情况进行比较，本 工程中，顶板、侧壁及人防区域内构件的水平受力由战时控制，底板、基础由平时控制。
　　求出构件的内力和配筋后，剩下需注意的问题就只有一些构造要求了，《规范》第4.7节中 已作了很详细的规定，结构设计人员只需认真研究体会规范条文的条件和适用范围，结合工 程实际情况就可顺利地完成人防地下室各主要构件的设计了。
　　解决了主要构件的问题，人防地下室孔口防护的设计和平战结合就成了剩下需研究的问题。

　　5.孔口防护和平战兼顾
　　孔口防护包含三部分的设计内容：一是防护密闭门与消波系统的设计，二是出入口通道内临 空墙、门框墙的设计，三是孔口其它构件，如风井、防倒塌棚架、开敞式通道、相邻单元之 间的隔墙等的设计，其中第二、三条中的临空墙、相邻单元之间的隔墙已在上节中谈到了荷 载的确定，设计人员可按一般墙体的计算模式，考虑人防设计的特点计算出内力和钢筋，而 门框墙的设计一般是按悬臂梁计算，但需注意的就是因平时使用时需要的出入口通道均较宽 ，而战时又相应较窄，这样有可能会使门框墙的悬臂长度过长，而使水平筋过大，这种情况 下，可考虑在不影响功能使用的前提下，加设柱、梁改变门框墙的受力型式，得到较为经济 的设计效果，风井的设计中只计算土中压缩波的压力，对空气冲击波则不予考虑，因两者不 会同时作用。开敞式通道更不考虑核爆动荷载，只考虑静土侧压力，而防倒塌棚架的设计分 竖向和横向两项，竖向力即为倒塌荷载50KN/m2，属静载，横向力即动压设计值q，由《规范》第4.5.10条确定，这两项受力作用时间存在间隔，故不考虑同时作用，下面主要谈谈第一条的设计内容。
　　当空气冲击波到达出入口通道时，虽然有通道出入口的扩散作用，但遇墙体和门的反射作用 使作用在门上的总效应大于空气冲击波的压力，约为2.0～3.5倍 。为方便工程设计人员，国家将防密门进行系列化处理，依据设计压力和门洞尺寸就可轻松地选择定型的防密门。
　　而消波系统的产生是因为滤毒通风设备所能承受的允许压力远小于空气冲击波，若其防护措 施不能与主体抗力相适应，将直接影响整体工程防护能力。消波系统的基本思想是以堵为主 ，堵消结合，堵就是采用防爆波活门将冲击波的大部分阻挡在室外，消就是使从活门孔进入 的少量冲击波通过扩散室的扩散膨胀作用削弱其压力，使其进入内部的压力不超过设备的允许压力，规范表4.9.1给出了消波系统选择表，可按抗力等级与允许余压值予以确定，一般 由防爆波活门及扩散室组成，防爆波活门的选用和扩散室各部分尺寸的确定均可在《规范》 中找到相应的表格和公式得到落实。这项工作在设计过程中既可由结构专业完成，也可由建 筑、通风专业完成。
　　扩散室前墙即安装悬板活门的墙面为临空墙，墙面本身受的荷载及活门传来荷载均按临空墙荷载取值，扩散室与土相邻的顶底板及外墙按土中压缩波压力确定荷载。
　　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4.8条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。
　　平战转换设计的基本原则是：1.工程平战用途相近；2.转换工作要小；3.一次设计，分两步 施工；4.考虑兼容性和通用性；5.转换措施要求快速、经济、简便、可靠。依据此原则，本 工程在设计中，对于战时封堵设计，曾考虑采用整快砼板(厚80—100mm)封堵出入口，砼板 四 周包有槽钢，下部分有滑轮，可在轨道中滑动，平时滑至门边固定，战时推动大门封堵出入 口，即能保证封堵效果，而且简单、方便，不占空间，但不属于人防战时封堵的常规设计， 故后改为预制砼块，竖向拼接封堵，得到人防审批部门的认可。

● 32 建筑设计选例 (作者单位：广东省建筑工程学校)

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