深圳市某工程人防地下室设计若干问题探讨.doc

深圳市某工程人防地下室设计若干问题探讨万衍刘远骏提要：本文通过对深圳市泰然实业有限公司306高层工业厂房地下室(含人防)工程设计实例的分析对含人防的高层建筑地下室的设计两个问题提出几点探讨性意见。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态下不同的使用要求以下讲几点笔者在人防设计方面的一些体会以资借鉴。2.人防结构设计的特点人防即人民防空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。除采取人员疏散的措施之外也是战时防空的最重要的措施之一。防空地下室结构设计的主要内容包含两方面：一是主体结构设计包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计二是孔口防护设计包括出入口的防护和消波系统(防护设备)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)的计算等几个方面而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计那么这些内容的结构设计与一般的结构设计有何不同呢?第一、结构设计的可靠性可以降低一般建筑结构pf≈10而人防结构pf≈6%第二考虑结构的动力响应第三结构构件可考虑进入塑性工作状态第四、材料设计强度可以提高实验表明在快速加载的情况下这时材料力学性能发生比较明显的变化主要表现为强度提高但变形性能包括塑性性能等基本不变这对结构工作起到有利作用例如钢材强度可提高1.15～1.5倍对砼强度可提高1.5倍这是在设计中考虑材料强度综合调整系数来完成的第五重视构造要求人防设计的许多构造要求是与一般的建筑设计不同的要求更为严格故仅仅只考虑受力计算不考虑构造措施是不合理的。根据以上所述的结构设计的特点我们可以确定防空地下室结构设计的一般原则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情况确定；②只进行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；③只考虑一次核袭击；④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；⑤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。了解了结构人防设计的特点及原则之后我们首先就必须确定计算所需的荷载值。3.人防荷载的确定如前所述人防地下室结构设计主要考虑抵抗空气冲击波。当核武器在空中爆炸时当冲击波传播到地表时形成反射冲击波因反射波是在被入射波压密和加热过的空气中传播且压力又高所以反射波的传播速度要比入射波快当反射波波阵面终于赶上入射波波阵面后则汇合成为一单一的冲击波即合成波合成波波阵面靠近地面部分是垂直于地面的即合成波是水平方向传播的对抗力等级较低的防空地下室来说所受的冲击波即为这种合成波(即地面冲击波)。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。本工程人防地下室防护等级为6级(级别的确定是根据国家制订的《人民防空工程战术技术要求》确定的是由人防部门确定后发文予设计单位)采用全埋式现浇钢筋混凝土人防地下室各部位等效静荷载取值分别为：3.1顶板：首层外墙为180mm实心砖填充墙且墙面开孔面积大于50%故不计上部建筑物对地面空气冲击波超压作用的影响等效静荷载标准值q=60KN/m2。3.2侧墙：上部建筑物为抗震设防的框架—剪力墙结构故应放入上部建筑物对地面空气冲击波超压值的影响根据本工程地质条件人防地下室侧壁范围内分别有非饱和土和饱和土取其加权平均值并考虑周围基坑支护的阻隔作用故地下室侧壁等效静载荷标准值q=40KN/m2。3.3底板：本工程采用桩基础当核爆荷载q作用于顶板时荷载随板、梁、柱传至桩上因人防设计时不考虑地基承载力和地基变形由q产生的q由桩与底板共同承受故小于规范中按箱形地下室底板的等