地下室人防结构设计中的若干问题思考_徐梦俊.pdf
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1、居 舍设计与案例1092023年3月(中)人防指的是人民防空,人防工程关系着国防安全以及人民利益,因此在我国城市发展中,落实好人防地下室建设是一项重要工作。相对于一般地下室而言,人防地下室在外表、用途等很多环节上与之都有着相同之处,但同时其在设计、施工、设施设备等很多环节上与之又有着明显不同。特别是人防地下室不仅需要关注平时使用,更需要满足战时需要,而这对于地下室人防结构设计无疑也提出了更高要求。地下室人防结构设计是一项系统性内容,目前我国相关法律法规对其有着明确要求,但是在具体实践工作当中,地下室人防结构设计仍然面临着不同程度的问题,这需要结构设计人员对此给予更多思考,充分考虑战时与平时要求
2、,切实有效提升地下室人防结构设计水平。1 地下室人防结构设计的特点及原则1.1 设计特点相对于一般的地下室结构设计来说,人防地下室结构设计需要重点把握好平时与战时的荷载作用,特别是战时武器爆炸动荷载作用,这也是地下室人防结构设计区别于一般地下室结构设计的最大特点。通常而言,在具体的地下室人防结构设计实践中,其主要涵盖有主体结构、孔口防护等两方面设计内容,而由于人防地下室工程本身的特殊性,其相应结构设计也呈现自身显著特点。例如,考虑到核爆动荷载的影响,在针对人防地下室进行动力分析时,通常是借助等效静荷载法,把整体结构拆分成单个构件来加以计算;同时武器爆炸动荷载为偶然性荷载,这一特点也会对地下室人
3、防结构各环节设计产生明显影响;另外,结合以往的设计实践经验,钢筋混凝土结构构件依据弹塑性工作阶段设计经济效益更高,结构设计当中仅要做好强度验算即可,无须再单独验算结构构件裂缝、变形。相关内容还有很多,其都是地下室人防结构设计在实践中的特点体现。1.2 设计原则对于地下室人防结构设计而言,其所应当遵循的总体方针为:“长期准备、重点建设、平战结合”;在相应的设计原则上,其既需要以人防建设为根本前提,也需要兼顾结合城市建设与协调经济发展,在坚持以上总体方针与原则的基础之上,来落实地下室人防结构的具体设计。例如,在地下室人防结构设计中,人防地下室主体结构、出入口部等需要基于实际情况与要求确保各部位抗力
4、协调,避免因局部问题影响到整体结构;其结构设计在达到抗力要求的同时,钢筋混凝土结构构件设计需要遵循“强柱弱梁”“强剪弱弯”原则;实际设计中,还要注意有效借助于大偏心受压构件、受弯构件的变形对核爆冲击波能量加以吸收,其目的在于避免脆性破坏,形成塑性破坏,借此来进一步保障结构整体承载力。2 人防地下室结构设计中若干问题分析2.1 结构选型问题人防地下室的结构选型主要涉及以下两点内容:第一,在结构体系上,应该以传力简单、受力明确为原则,如此一来不仅能够满足战时要求,包括箱型结摘 要人民防空地下室是人防工程的主要构成一环,作为一种有防护要求的特殊地下建筑,其结构设计本身是否足够科学有效,将会直接影响人
5、防地下室战时的防空安全与平时的可靠使用,因此在实际修建人防地下室时,必须要充分思考有关地下室人防结构设计方面的问题,确保相关工作能够得到妥善落实。本文在介绍了地下室人防结构设计特点与原则的基础上,从结构选型、人防荷载、荷载组合、构件设计等几个方面,分析了人防地下室结构设计中的若干问题,同时从顶板、外墙、门框墙、底板、出入口等环节,具体论述了地下室人防结构设计内容,并且进一步就地下室人防结构设计中常见问题及解决措施进行了探讨。关键词结构设计;地下室;人民防空中图分类号TU927 文献标识码A 文章编号1674-1900(2023)08-0109-04地下室人防结构设计中的若干问题思考徐梦俊(广东
6、人防建筑设计院有限公司,广东 广州 510635)作者简介:徐梦俊(1987-),男,湖南临澧人,工程师,本科,研究方向为人防结构设计。居 舍设计与案例1102023年3月(中)构等,还可作为上部建筑的支撑点。第二,在结构类别上,分为钢筋砼结构与砌体结构两种类型,其中砌体结构的使用要求较为特殊,只有具备上部是砌体结构、地下室水位低的条件才能对该结构加以选用。2.2 构件设计问题为了提高人防构件的整体质量,严格按照规范对构件加以设计就显得格外重要。在套用人防图集时还要对计算假定、适用条件进行有效控制,如果不能及时开展此项工作或出现了假定条件与实际不相符的情况,需要重新安排时间对以上工作内容做出相
7、应调整。另外在构件设计过程中还应该考虑延性设计问题,参考有关规定中的相关内容合理设计截面,以此保证构件配筋形式和计算模型的一致性。2.3 荷载组合问题如果人防地下室不同部位的静荷载与效静荷载同时作用,便需要对荷载组合问题加以考虑,其间需要根据实际情况明确相应的荷载组合项目,同时注意以下两点问题:第一,倒塌荷载值。倒塌荷载值只有在冲击波峰值后才发挥作用,所以只要对这一时段进行考虑即可。第二,自重标准值。有关规定中已经明确对不同建筑结构的形式进行了解释与说明,在这时可以根据具体情况合理选择相应形式。2.4 人防荷载的确定问题常规武器或者核武器爆炸产生的冲击波是人防荷载的主要来源,所以人防荷载具有明
8、显的作用时间短、量值较大特点,按照产生一次冲击波的方式考虑,在开展人防地下室设计工作时首先需要对抗力级别加以明确,随后在此基础上引入相关设计软件,用以确定顶板、底板、外墙人防荷载。受到多方面因素影响,动荷载与静荷载对人防结构的破坏性较为相似,这时选用等效静荷载法效果最佳。3 地下室人防结构设计内容3.1 顶板设计开展地下室顶板设计工作时需要注意以下内容:第一,粱系布置。在地下室人防结构设计中尽量不布置次梁,如果都选用大板不仅可以减少支出成本,还能够发挥顶板厚度的优势,而在局部覆土较厚的情况下则需要选用拉次梁的方式。第二,顶板板厚。在设计顶板板厚时需要满足几个条件,如顶板及中间楼板的厚度不得小于
9、200mm;根据消防车荷载、覆土荷载等因素明确结构承载力的厚度;当地下室人防结构的上部无建筑顶板时最小防护厚度应设置为250mm。第三,顶板荷载。要想明确地下室人防结构中的顶板荷载,有必要对上部建筑的影响问题进行思考,当顶板覆土厚度0.5m 时,如果考虑上部建筑的影响问题可将顶板荷载设置为55kN/m2;不考虑上部建筑的影响问题只需将顶板荷载取为60kN/m2即可。第四,顶板梁。因地下室人防结构的主梁配筋量相对较大,所以可根据柱的尺寸对梁宽加以明确,通常情况下,在确定梁宽尺寸时都需要参考荷载和跨度且保证梁宽尺寸小于柱的尺寸,而经济的梁配筋率则会控制在1.5%左右,这时梁宽尺寸不得小于300mm
10、。3.2 外墙设计对于地下室人防结构设计而言,外墙设计是一项重点工作,其关系着地下室人防结构的设计成果与整体质量。就当前的发展形势来看,按照上端简支、下端固定的方法开展外墙设计工作已经成为一种普遍现象,如果墙顶形成自由端时则需要改变原有设计方法,这时按照上端自由、下端固定的方式进行外墙设计最为合适。在进行外墙设计时还应该将现代化批量打印软件(MSTEEL)运用其中,该软件可以在不考虑地面是否停留消防车的情况下,结合当前的实际情况合理设置外墙相关数值,如地面堆截为5.0kN/m2;土的浮容重为11kN/m3;钢筋中心点到墙边的外侧距离为50mm、内侧距离是30mm 等。外墙水平分布筋的设置方式应
11、为细而密,彼此之间的距离均要保持在100150mm 范围以内,配筋率不得低于0.3%,同时在外墙顶部与中间楼层位置处不宜设置暗梁,水平分布筋也应置于外侧,水平钢筋只需设置在竖向钢筋的外侧即可。考虑到墙柱的整体布局与当前的实际情况,有必要提前预留出设备穿墙套管位置,避免影响后续工作的有序开展。3.3 门框墙设计第一,侧墙设计。墙体宽度小于门框墙宽度,这时可以按照一端固定一端自由的悬臂构件方式对侧墙体宽度加以计算。第二,门槛设计。在设计门槛时需要严格遵循地方标准及相应规范,通常地下室人防结构中的门槛高度不大于250mm,各个地区可以参考有关规定合理设计门槛所在位置及高度。第三,上挡墙设计。上挡墙的
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