地下室结构设计人防荷载运用分析
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［摘要］建筑人防地下工程在实际的结构设计过程中，需要考虑多方面的因素。本文首先简要阐释了人防工程设计的基本原理，分析了其基本特征，然后以某工程为例对人防荷载在地下室结构设计中的应用进行了探讨，最后结合人防工程设计中存在的问题提出了一些建议，仅供参考。
［关键词］人防荷载；地下室；结构设计
现阶段在建筑的建设过程中，我国政府对建筑中的人防工程结构提出了较高的要求，这主要源于建筑中的人防工程是国家经济建设中的重要组成部分，人防工程不但可以在平时满足人们的正常需求使用，同时还可以在战争时期保护人们的生命财产安全。因此随着我国不断的发展壮大，我国的人防部门对建筑中的人防工程结构设计提出了较高的要求，从而提高建筑人防工程的使用寿命和使用功能。
1建筑人防工程的基本概述及设计原理
1.1建筑的人防工程基本概述
当前我国建筑在人防建筑过程中主要分为以下4种形式，坑道式建设、单体式建设、地道式建设和附建式。目前在我国建筑的人防工程建设过程中附建式的应用最为广泛，最主要由于这种人防工程建设方法在地下的工程施工工艺较为简便，同时还具有耗资较少、节约土地资源等一系列优点，所以在我国建筑人防工程的应用中附建式较为广泛。附建式人防工程在建设中主要以建筑物结构为基础，然后以建筑的地下空间结构作为人防工程建设空间，在日常使用过程中，人们可以将人防工程作为地下储藏室或者是地下车库用来使用，如果一旦发生战争，那么就可以将人防工程应用于临时战争避难所。所以在人防工程的设计建造过程中，设计师们需要充分的考虑建筑物在战争环境下的使用过程，尤其是需要考虑核弹爆炸对建筑物的人防工程带来的影响。所以要使人防工程具备一定的冲击波抵抗能力，要确保人防工程在爆炸时，可以有效的保护居民们的生命财产安全。
1.2建筑的人防工程设计原理
建筑物的人防工程建设的目的是预防未来战争过程中的空袭，因此人防工程的开发方式可以分为明挖和暗挖，然后可以根据人防工程的不同功能组织来划分为指挥工程、防控专业工程、医疗救助工程和基础设施配套工程。人防工程在建设过程中还需要考虑防空地下室的设计结构，要确保暴露在空气中的防空地下室结构构建可以抵御炸弹产生的空气冲击波，确保埋入土中的防空地下室围护结构可以抵御炸弹带来的土体压缩波。
2建筑人防地下工程的主要特征
建筑人防地下工程的特征主要包含着以下几个方面：第一，在相关规定方面，设计人员在正式开始建筑人防地下工程的结构设计工作的时候，需要确定建筑人防地下工程承压等级，在这个过程中，设计人员需要严格按照我国的相关法律法规的规定进行，分析建筑人防地下工程可以承受的核爆炸冲击波，从而配置相关的减压设施，以此来保证地下工程的安全性；第二，在结构设计方面，设计人员则需要充分考虑整个建筑层的结构体系，在此基础上进行建筑人防地下工程的次梁、主梁以及墙体机构的设计；第三，在动力效应方面，设计人员则需要分析建筑层的整体承重能力，将动力效应也计算在建筑层的承重能力中，不断提高建筑人防地下工程的结构稳定性；第四，在结构塑性方面，通常情况下，民用建筑的结构可塑性会比公用建筑的结构可塑性弱些，因此，设计人员需要根据建筑工程的实际要求，在进行民用建筑的人防地下工程结构设计时，无需进行塑性工作。
3基于人防荷载的建筑人防地下工程结构设计
文章结合了相关的工程案例，分析了建筑人防地下工程的结构设计。具体情况如下。
3.1建筑人防地下工程的概况
某建筑人防地下工程建设在建筑地下一层，用户可以将其作为停车场来进行使用，在发生战争时，则可以作为防空地下室来使用。该建筑工程的高度是27.20m，地下室的高度是4.3m，建筑工程的整体结构采取的是框架剪力墙。根据相关研究现实，该建筑工程的地下室的人防结构为6级，属于甲级防护级别，建筑工程的总面积约7700m2，其中，人防面积约为4500m2。
3.2建筑人防地下工程的结构设计的内容
该建筑人防地下工程的结构设计的主要内容包含着以下几个方面：第一，设计人员在设计的建筑人防地下工程的结构设计过程中，需要明确建筑上部的结构特征，在此基础上进行结构设计，以此来保证建筑人防地下工程和建筑上部结构之间的协调性；第二，设计人员还需要遵循建筑工程人防地下室的设计原则，在实际的设计工作中，注意发挥地下室的承重构件的作用，实现承上启下，将建筑工程上部的载荷传递到地基上，以此来提高建筑工程的整体稳定性；第三，建筑人防地下工程的结构设计还包含着主体结构的设计以及孔口防护设计等。
3.3确定人防结构工程的载荷
设计人员还需要加强对我国的相关法律法规的分析，以此为依据确定人防结构工程的载荷。为此，第一，设计人员需要分析空袭威胁，加强对地下室人防等级的划分，该建筑工程在人防结构工程设计工作上需要达到甲级人防级别；第二，设计人员还需要分析核武器爆炸、生化武器以及常规武器的相关防护要求，在工程防护设计的过程中，采取全埋式设计，地下室人防工程的主体结构选择钢筋混凝土结构，在顶板上进行覆土，土层的厚度需要控制在1m左右。在人防结构工程的各个部分的载荷上，需要进行以下分析和设计：第一，在顶板的设计工作中，设计人员通过分析该建筑工程的上部结构，发现其底层采取的是填充层，具体的建筑工程结构是框架结构，墙面的开孔面积超过了一米，因此，设计人员对于建筑工程上部的超压作用可以忽略，通过参考相关规范以后，去顶了载荷为70kN/m2；第二，在侧墙的结构设计工作中，由于该工程的地下室的位置处于水位以下，在地基方面，土质则主要是淤泥，设计人员在参考了相关规范以后，确定了载荷为60kN/m2；第三，在底板结构的设计工作中，由于该工程是甲类防护，设计人员在进行桩基设计时，需要分析单桩的承载力，最终确定了等效静载荷是25kN/m2。
3.4结构工程构件的设计
设计人员在进行结构工程构件设计的过程中，也需要综合考虑建筑人防地下工程的使用要求，在结构材料、抗渗等级以及构件的最小厚度的设计上都需要比一般的建筑工程结构要高。除此之外，建筑人防地下工程所需要的构件的尺寸一般也较大，这样需要设计人员在实际的结构工程构件设计过程中，合理的进行配筋设计，以此来防止结构物受到荷载的影响，出现压溃等不良情况。另外，设计人员在进行建筑人防地下工程的板、墙的设计时，结合该工程项目的现状，需要采取双面配筋的方式，保证钢筋和混凝土的受力良好。
3.5和平战转换的设计
建筑人防地下工程的和平战转换设计，主要指的是设计人员在实际的建筑地下室人防工程的结构设计工作中，需要综合考虑和平和战争时期的要求，使得地下室的一些设计既可以满足其日常的使用需要，也可以在战争时期起到保护作用，采取相关措施进行二者之间的有效转换。首先，在进行转换构件的设计时，设计人员需要综合分析转换前后的受力变化，在设计图纸中需要标明构件的位置和详细的转换方法；其次，设计人员在设计转换步骤时，需要尽可能的设计较为简单的转换方法，缩短转换的时间，保证在没有专业人员和相关的技术设备的支持下也可以完成。
4人防工程结构设计相关问题
4.1相关规划、标准、规范尚不完善
当前，虽然新的建筑结构设计规范已颁布，但人防工程计算新方法应用依然有赖于规范的正确指引。考量我国实际，与人防工程建设相关的规范名目繁多，不同部门从不同管理出发点制定了《人民防空工程设计防火规范》、《建筑设计防火规范》等多个规范标准，而这些标准对于人防工程建设规模的要求不一，对人防工程结建比例、统筹配建和配建自用比例等方面的规定模糊不清，导致钻政策漏洞、降低人防工程建设规模的问题比比皆是；同时，人防规划还存在组织编制主体不明确、规划体系不清晰等难题，往往造成规划缺失，无形中也给优化人防工程结构设计造成了较大障碍，严重影响城市地下空间资源的合理开发及保护。
4.2设计人员技术水平有待提升从我国人防工程结构设计实践来看，由于现阶段人防工程结构电算软件功能尚未完善，大量配筋结构计算、指标选取依然有赖于设计人员的工程经验积累。但考量实际，许多年轻设计师缺乏对相关规范标准的熟练掌握，无法正确把握人防工程构件厚度、结构层变形缝设置、箍筋等特殊要求，未注明洗消污水集水坑地漏采用防爆地漏等问题时有发生，给人防工程结构的安全稳定埋下隐患。
5人防工程结构设计问题的相关对策
5.1提高重视程度，充实人防工程设计的规划、标准依据
各级地方政府要改变过去那种落后的"只重面子，不重里子"的错误城市建设理念，将提高人防工程结构设计水平，作为拓展城市发展空间、保障人民群众生命财产安全的头等大事来抓。一是在加强各有关部门统筹协调基础上，开展地下空间调查，共享地下空间利用数据信息，编制规范统一的人防工程专项规划。二是牵头有关科研机构，针对当前统建、配建比难以确定、结建比例存在争议等热点问题，更新完善相关规范标准，统一做出合理的解释，为结构设计人员开展工作提供扎实依据。
5.2加强设计质量控制，强化人才培训力度，为优化人防工程结构设计提供动力
为有效规避人防工程结构设计中的诸多"雷点"，设计机构一是应建立完善的设计质量内部控制机制，通过规范操作和审查核实，提高数据测量精度；加强问责制建设，通过内部人员设计责任的分配，层层落实监管，为科学开展结构设计奠定基础。二是应通过编写、发放结构设计的培训材料，组织人员参加专家讲座、外派交流等方式，使在岗设计人员掌握人防工程结构设计的诸多要点，督促到每个设计人员按照设计规章进行工作。三是可设置专项奖金，鼓励设计人员在改良配筋电算软件功能、和平战转换等方面做出创新。
6结语
综上所述，随着地下人防工程建设的规模和总量不断增大、建设水平不断提高，对广大人防工程设计人员也提出了更高的要求。面临相关规划、标准、规范尚不完善，设计人员技术水平有待提升等诸多难题，还需地方政府和有关设计机构协同发力，提高重视程度，充实人防工程设计的规划、标准依据；加强设计质量控制，强化人才培训力度，为优化人防工程结构设计提供动力。多措并举，从而有效促进人防工程健康、合理、有序的发展。
参考文献
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作者：吕慧玲 单位：南京地下工程建筑设计院有限公司