济南市人防建筑设计研究院有限责任公司山东济南250013
摘要：在城市地下空间开发利用进程中，应结合城市建设，积极推进人防工程建设进程，实现高技术局部战争对现代人防的要求。作为工程技术人员要不断加强对城市地下工程的改造设计和施工技术的研究，加强防水、防火、防护等防灾技术的研究，并创造条件，加以改造，提高地下空间的生活质量。本文针对防空地下室结构设计的特点及设计原则和改造设计的具体技术进行了探讨分析。
关键词：人防地下室；结构设计
1.地下室人防结构设计的特点
地下室人防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、底板等其他构件的结构设计；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、门框墙及临空墙的计算、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。因此地下室人防结构设计具有以下特点：
1.1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%。
1.2考虑结构的动力响应。
1.3结构构件可考虑进入塑性工作状态。
1.4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。
1.5重视构造要求。人防设计的许多构造要求与一般的建筑设计不同，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。
2.地下室结构设计的难点分析
相对于其它结构设计，地下室的结构设计所涉及的范围十分广，同时也是极其复杂的，在地下室结构设计过程中，需要综合考虑的因素也很多，如防火通风、功能使用、人防要求、设备管道、坑道，排水、采光等一系列专业的设计理念都应该完整的考虑进设计中。对于那些具有大底盘的地下室设计而言，地上部分一般不地出现抗浮等问题。但是对于纯地下室设计而言，则地上部分常会出现抗浮问题。同时，由于地下室结构设计中往往只考虑到了正常的使用环境，而对施工过程与防洪水、防潮期等并没有足够的重视，而使建筑物在后期使用时常会出现局部破坏、裂痕等现象。再加之地下室结构设计与施工、材料选择等方面同为一体，因此造成了地下室结构设计中的一些难点，其主要表现为：地下室结构平面设计、地下室抗浮抗渗结构设计、地下室抗震结构设计、地下室外墙结构设计。
3.建筑工程地下室结构设计分析
地下室的结构设计对整个工程来说都是十分重要的，因此，必须做到万无一失。其具体方案如下：
3.1地下室平面结构设计
对于地面层为高层建筑的地下室结构设计来说，需要综合地考虑到防火、通风、使用功能、人防要求、设备用房、管道、坑道、排水、采光等一系列专业性的问题，如果一地下室的长度超出了预先规定好的长度时，需要与地下室结构专业相配合，确定是否在设计中设置变形缝。但在一般的情况下，最好或尽可能地不要设置变形缝，因为如果设置了会使排水设计产生极大的困难。如实在需要设置的话，设计人员需通过设置后浇带的方式解决。另外，在地下室结构设计中，设计人员还应注意采光的设计，对于高层建筑来说，地下室采光设计并不容易，因此，可以通过在侧壁作附加通长采光井，但采光井外壁又不用与地下室顶板整体进行连接，这样才会保证地下室整体结构稳定且功能完善，才能有效地将地面部分的风力作用及地震等外界因素转入侧壁或地面，满足高层建筑的地下室埋深要求。
3.2地下室抗浮抗渗结构设计
对于此类设计来说，其最为常见的问题就是地下水位的勘察问题。在实际的地下室结构设计中，因仅参考了正常的使用极限状态，对防洪防潮等设计没有足够的得视，而导致了地下室后期施工过程中因抗浮抗渗不够出现局部裂痕现象。因此，在地下室设计时，要充分地考虑到这一问题，并进行现场研究与分析后方可进行设计。另外，要想达到有效的抗渗，还必须做到以下几点要求：
首先，要补偿收缩混凝土。指在混凝土中掺入微量的膨胀剂，以混凝土的膨胀值抵消混凝土的最终收缩值。当差值大于或者等于混凝土的极限拉伸力度时，便可控制裂缝了；其次，膨胀带。指混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会完全地补偿混凝土的早期收缩变形情况，而需要设置补偿收缩混凝土带可以实现混凝士连续浇注无缝施工；再次，后浇带法。后浇带法作为混凝土早期短时间释放约束力的一种新型技术，相比于长久性的变形缝已经有了很大的改进和提高，并得到了广泛应用；最后，提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应该考虑到增加抗变形钢筋，如在侧壁上增加水平温度筋，在混凝土表面层起强化作用；侧壁受到底板和顶板的同时制约，混凝土就会胀缩不一致，可以在中部位置设置一道水平的暗梁抵抗拉力。
3.3地下室抗震结构设计
抗震设计是地下室设计中必不可少的设计。在建筑的中，抗震的设计是按照不建筑物不同的高度来设定的。如果地下室的抗震设计不足，会直接影响到地面建筑物的安全性能。一般来说，在抗震设计中，地下室的墙柱应该与地面部分的墙柱结构相协调统一。对于地下室顶板室内外板面标高变化处，当此标高变化超出了梁高范围时，则会形成错层，应当采取一定的措施进行处理。在地下室结构设计中，相关规范明确表明，作为上部结构部位的地下室楼层的顶楼，盖应采用梁板结构，而地下室顶板为无梁楼盖时则不应该作为上部结构的组成部分。结构计算应该向下计算，至少要满足地下室楼层或底板抗震要求，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上开始计算，并且应包括地下层部分。
3.4地下室外墙结构设计
地下室外墙设计是整个结构设计的重点，应该按照水质、土质的特别进行计算，在计算过程中应该注意荷裁的问题。地下室外墙所承受的荷载分为水平荷载和竖向荷载两部分。竖向荷裁又分为上下两部分与传重与自重；水平荷裁包括地面荷裁、侧向荷裁与人防等。在实际的设计中，竖向荷裁对抗震能力一般不起任何的作用，因此，在设计中只考虑水平荷裁的抗震能力就可以了。另外，对静止土压力来说，必须通过有效的验证来确定。当静止土压力不具备验证条件时，则需取砂土0.34～0.45，粘性土可取0.5～0.7进行实验；此外，在进行地下室外墙配筋计算时，对于带扶壁柱的外墙，在计算时不是根据扶壁柱的尺寸大小来进行计算的，而是通过双向板的平均值来计算配筋的；扶壁柱计算则是按地下室的总体结构进行计算分析，并将所得结果进行配筋使用的，其并不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。另外，根据外墙与扶壁柱的变形协调原理，设计会出现外墙竖向承受能力配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量等情况。因此，在地下室外墙的配筋计算时，对于垂直于外墙方向有钢筋混凝土和内隔墙相连接的外墙板块部分或外墙扶壁柱截面尺寸较大的外墙板块部分，比如高层建筑外框架柱之间，要按双向板计算配筋，其余的按照竖向单向板计算方可。
结语
由于目前战争的根源并未消除，常规武器和核武器的威胁依然存在，针对现时期的人民防空需要，再结合现在的人防地下室在城市建设中的作用，修建人防地下室的重要性就越来越突出。本文主要结合本人的人防地下室的工程实践经验，对其结构设计提出了自己的一些看法。
参考文献：
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[2]李虎碧.关于建筑工程之中地下室结构设计及施工探析[J].世界家苑，2013，（5）：286.