人防地下室顶板结构形式经济性探讨

人防地下室顶板结构形式经济性探讨

翟刘记

伊犁州人民防空平战结合监督管理站  835000

摘要：地下室顶板常作为上部塔楼的嵌固端，梁板式结构仍是目前采用较多的地下室顶板结构形式。在常用的几种梁板结构形式中，哪种结构布置更合理、更经济，以及哪些因素将会影响这些结构形式的经济合理性，将成为地下室顶板结构选型的关键。文章通过对常见的6种梁板楼盖进行试设计，统计材料用量和对比综合造价，分析不同楼盖布置的经济性和适用性，以供参考。

关键词：人防地下室；顶板结构；成本控制

引言

随着我囯城市化的进程，不断加快推进，城市与周边城镇的规划区规模越来越大，城市人口规模急剧增长，各城市对人民防空工程建设的要求也相应的提高。人民防空地下室的工程越来越常见，以前人防地下室工程是专门的人防科研设计院进行设计，现在一般的建筑设计院接触到人防工程也越来越多。在实际的人防设计过程中，由于之前接触较少，很多结构工程师对人防规范和图集理解不到位，现总结出以下常见的几个冋题。

1人防地下室结构设计

人防地下室的结构设计，主要是人防顶板、底板、柱，人防临空墙、人防门框墙及外墙，主要出入口楼梯、车道及防倒塌措施的设计。设计的内容不多，但根据平战结合的方针，人防地下室要兼顾平时和战时两种使用功能的要求，在满足战时荷载工况的同时又要满足平时荷载工况的经济合理性。人防地下室采用等效静荷载法进行结构动力计算，将结构体系构件分别按等效单自由度体系进行动力分析。人防地下室虽然荷载大，但计算时可采用塑性内力重分布分析法计算，对于裂缝开展、结构变形以及地震和风荷载都可不进行验算，且人防荷载作用下有一个材料强度综合调整系数。因此不是每个构件配筋结果均是人防荷载控制，一般有以下四种情况：（1）人防墙体、楼梯、地下2层及以下人防顶板（当人防地下室位于地下2层及以下时），这些构件由于不需要考虑裂缝，配筋以战时荷载控制。当人防地下室位于地下1层，人防顶板则根据平时荷载和战时荷载的最不利状况下的配筋取大值。（2）由于人防荷载与平时活荷载不叠加，分为2个工况分别计算，因此塔楼内的柱子，上部叠加的可变荷载往往比人防荷载更大，一般为平时荷载控制；而塔楼外的柱则按两种荷载工况下取大值。（3）地下室底板及外墙，当设计水位较高时，是平时荷载条件下裂缝控制配筋。（4）人防地下室的结构选型，由于底板结构涉及到自然水土及基础的选型，有较多的不定性因素，大多数情况下，控制整个人防地下室结构的经济选型主要在于人防顶板的结构形式。

2人防地下室顶板结构形式经济性探讨

2.1地下室人防结构出入口的高效设计

想要将地下室人防结构的出入口设计环节做好，通常需要采取以下3种方式。1）将出入口通道当中的临空墙、门框墙等设计工作充分做好。在此期间，设计人员还可以将普通的墙体计算模型加以运用，从而对钢筋及内力做出考量，而在开展门框墙的设计工作期间，必须要按照悬臂梁实施设计。2）将消波系统、防护密闭门的设计工作充分做好。设计工作人员需要将地下室人防结构设计的门洞尺寸大小、压力作为依据，从而有效选取定型的密闭门。3）将孔口以及其他构件的设计工作充分做好。其中主要包含风井以及开敞式通道等。同时要加强对出入口结构的战时设计。一般在每个防护单元应设置1个具备洗消功能的主要出入口，同时应将出入口平台板及踏步板的厚度控制在200mm左右。此外应采用双面对称配筋方式，且配置相应的拉结筋。总而言之，地下室人防结构展开设计工作期间，设计人员必须要格外细致、认真，严格遵循相关的规范标准展开设计，从而为地下室人防结构的后续施工做出最全面的保障，确保地下室人防结构的日后使用能够更加有效。

2.2预应力无梁楼盖结构

预应力无梁楼盖作为新材料新工艺，具备了普通无梁楼盖的大部分优点，还具备以下三点：（1）预应力技术的实施赖于高强度低松她钢绞线的使用，其设计强度约为普通钢筋的4.5倍，能充分利用高强度材料（高强度混凝土、高强度钢筋），使之构件截面小，且可以解决大跨度结构的设计难点。（2）预应力结构可以减小结构构件变形，控制水平构件的挠度，或增强竖向结构的刚度，其抗裂性能和整体性能好，可改善结构平面由于开洞等原因造成的薄弱带。（3）预应力是可以度量的物理力学作用，在结构中可以产生压应力，抵消结构中的拉应力；对解决超长地下室结构因温度变化和混凝土长期收缩产生的裂缝有较明显的作用。但需要注意的是人防地下室必须采用有粘结的预应力钢筋混凝土技术。采用预应力无梁楼盖的缺点是施工复杂程度提高，对质量的要求比普通混凝土高，需要专业的人员操作。

2.3各方案顶板方案经济指标对比

对负一层人防地下室来说，带次梁的梁板结构，不仅经济性差，施工周期更长，短向单次梁顶板结构梁高达到1100mm，层高需要更高或者需要更多的主梁上翻，不仅影响结构受力，对地下室顶板排水也更不利，因此不建议使用。无梁楼盖用钢量最小，总经济性最好；缺点是无梁楼盖的冗余度少，施工时若存在不均匀堆载或者局部受力较大或者行驶重型车辆，容易造成柱顶抗冲切不足，出现连续倒塌的工程事故。由于近期工程事故屡次发生，工程中负一层地下室无梁楼盖应用不是很广泛。无次梁大板结构，其经济性较好，受力也简单明确，因此目前工程中应用最广发。人防工程有早期核辐射要求，顶板板厚构造要求250mm（可考虑顶板建筑面层厚度，顶板板厚最小取200mm），增加次梁并不能减小板厚，带次梁的梁板结构没有经济优势，故负二层或者负二层以下的人防地下室不予采用。经济指标相差不多，负二层及以下地下室顶板一般施工堆载不多或者重型车辆很少行驶，不会因无梁楼盖抗冲切问题造成连续倒塌，所以无梁楼盖和无次梁大板大板结构均是良好的楼盖形式，负二层及以下人防地下室推荐采用这两种楼盖形式中的任意一种。

2.4适用性分析和讨论

（1）柱跨和荷载因素。随着框架柱网的加大，覆土加厚，消防车荷载和人防荷载加大，主梁加腋大板结构的板配筋逐渐由强度控制转变为裂缝控制，且裂缝控制配筋比强度配筋增大很多，故削弱了其经济性优势，耐久性和安全性也逐渐降低。所有主梁加腋大板结构在中小型柱网和顶板荷载适中的工程中经济效益更加明显。（2）嵌固条件因素。如果顶板不作为塔楼嵌固端，可以采用无梁楼盖体系。无梁楼盖有空心楼盖和实心楼盖两种，空心楼盖自重轻，基础成本降低，没有框架梁，方便地下室设备综合管线布置，合理利用空间，方便装饰，并能降低层高，从而减少基坑开挖、支护和降水等费用。在适用条件下，无梁楼盖结构体系比梁板楼盖结构体系经济性较好，但板柱节点钢筋密集，施工难度大，全国地下室工程事故中出现较多连续性坍塌案例，需要谨慎使用。

结语

综上所述，地下室中的人防结构具有不可忽视的重要地位，在平时能够为人民群众带来车库或商业往来的空间，在战时能够为人民群众带来庇护的场所。如果没有合理展开设计，将会造成地下室人防结构的作用无法充分发挥。因此，必须要不断地对设计水平、设计方案做出创新与改善，才能够推动地下室人防结构设计的高效，进而推动设计企业长远、稳健的发展。

参考文献

[1]戴晓杰.浅谈人防地下室结构设计中存在的问题分析及应对策略[J].中国住宅设施，2019（10）：42-43.

[2]徐云中.人防地下室结构设计中存在的若干问题分析[J].建筑设计管理，2018，35（3）：68-70.