人防地下室结构设计与应用浅析.docx

人防地下室结构设计与应用浅析摘要：结合工程实例从设计特点、原则、方法等方面对人防地下室结构设计作了简要阐述为繁杂的人防地下室结构设计提供了清晰的思路。关键词：人防地下室；；结构设计方法；工程应用人防地下室是为战时服务为保障人民防空指挥、通信、掩蔽等需要具有预定战时防空功能的特殊地下建筑同时还具有在紧急时刻储存粮食淡水的作用。与普通地下建筑相比较其使用对象、条件、要求均有明显差别人防地下室结构设计应考虑常规武器和核武器爆炸动荷载的作用还要考虑平战转换的要求满足平时和战时两种不同荷载效应的组合情况。在进行人防地下室结构设计时如何考虑平时和战时的荷载作用是结构设计人员最为关注的问题。1.人防地下室结构设计方法1.1人防工程结构的设计特点与普通地下室相比防空地下室结构设计的主要特点是要考虑战时规定武器爆炸动荷载的作用。武器爆炸动荷载属于偶然性荷载荷载具有量值大、作用时间短且不断衰减等特点。暴露于空气中的防空地下室结构构件如高出地面不覆土的外墙、不覆土的顶板、口部防护密闭门及门框墙、临空墙等部位直接受空气冲击波的作用。其它埋入土中的围护结构构件如有覆土的顶板、土中外墙及底板等则直接受土中压缩波的作用。此外防空地下室内部的墙、柱等构件则间接承受围护结构及上部结构爆炸动荷载作用。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抗震设计有何不同呢？一般结构抗震设计方法通常为“三水准、二阶段”的设计方法设防目标为“小震不坏中震可修大震不倒”。为实现设防目标取小震下地震动参数计算结构弹性下的地震作用效应进行截面承载力验算。第二阶段是大震下的结构弹塑性变形验算。并通过概念设计和抗震构造措施来满第三水准的设计要求。人防结构设计的动力分析一般采用等效静荷载法：由于在动荷载作用下结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线很相近且动荷载作用下结构构件的破坏规律与相应静荷载作用下破坏规律基本一致所以在动力分析时可将结构构件简化为单自由度体系用动力系数乘以动荷载峰值得到等效静荷载这时结构构件在等效静荷载作用下的各项内力就是动荷载作用下相应内力的最大值。按等效静荷载分析计算的模式代替动力分析给防空地下室结构设计带来很大方便。采用等效静荷载分析时为满足抗力要求结构材料参数应乘以材料强度综合调整系数。最后结构构件在动荷载作用下的变形极限用允许延性比[β]来控制。按允许延性比进行弹塑性工作阶段的防空地下室即可认为满足防护和密闭要求。人防设计与抗震结构设计的设计原则一样：结构应尽可能有足够的延性避免脆性破坏钢筋砼结构构件均应采取“强柱弱梁”“强剪弱弯”的设计原则。各结构构件抗力相协调的原则避免出现薄弱部位。防空地下室的结构应充分考虑各部位作用荷载值不同破坏形态不同以及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（如出入口和主体结构）都能正常地工作防止由于存在个别薄弱环节致使整个结构抗力明显降低。如果某个部位失效将导致整个人防区失效。同样抗震设计也十分强调避免出现薄弱环节（如薄弱层软弱层等）因为大震时薄弱层或软弱层出失效将导致建筑物倒塌产生严重后果核武器与常规武器爆炸均属于偶然性荷载具有量值大作用时间短且不断衰减的特点结构构件承受动荷载时已经处于弹塑性工作阶段因此结构构件具有较大的延性对吸收动能抵抗动荷载是十分有利的。人防结构设计时构造上应采取“强剪弱弯”“强柱弱梁”“强节点弱杆件”的设计原则。如可充分利用受弯构件和大偏心受压构件的变形吸收武器爆炸动荷载作用的能量以减轻支座截面的抗剪与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提高结构的整体承载能力；又如受弯构件应双面配筋对承受动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下构件坍塌十分重要另外在节点区应有足够的抗剪、抗压能力和足够的钢筋锚固长度。上述这些措施和抗震设计的原则是一致的。1.2人防工程结构设计的原则防空地下室设计必须贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针并应坚持人防建设与经济建设协调发展、与城市建设相结合的原则。对于防空地下室的位置选择、战时及平时用途的确定必须符合城市人防工程规划的要求。同时也应考虑平时为城市生产、生活服务的需要以及上部地面建筑的特点及其环境条件、地区特点、建筑标准、平战转换等问题地下、地上综合考虑确定。对于人防