林 勇

（厦门佰地建筑设计有限公司，福建 厦门 361004）

人民防空（以下简称“人防”）地下室是人防工事的一种，包括外墙、缓冲墙、防爆门、封闭墙以及防护墙等组成部分。人防地下室工程是建筑工程中不可或缺的组成部分，它不仅可以作为人防临时掩体、战时防空指挥中心、通讯中心、隐蔽所等；
还能够满足人们日常生活需求，是城市抗灾减灾不可或缺的生命线工程。人防地下室的设计对整个工程建设质量的好坏起着非常重要的作用；
如果设计不合格，人防地下室建设质量就无从谈起。因此，本文针对人防地下室结构的设计内容以及设计过程中常见问题及其解决措施展开研究，对加强人防地下室工程结构设计具有重要意义。

与普通地下室相比，人防地下室结构最重要的特征就是具有承受爆炸动荷载的功能，其设计过程中需要注意材料强度，比如HRB400钢筋综合调整系数、C55及以下混凝土调整系数以及在战时荷载组合作用下，结构重要性系数γ0等等。设计中，一定要重视地下室顶板的设计、外墙和门框墙的设计以及底板的设计等三方面的内容。

1.1 人防地下室顶板设计

1.1.1 梁系的布置

人防地下室顶板尽量采用大板，不布置次梁，充分发挥顶板厚度的优势，这样也比较经济。因为地下室顶板较厚，局部覆土较厚或者承受消防车荷载处的顶板可采取拉次梁的方式。

1.1.2 顶板板厚

人防地下室顶板厚度的取值应考虑以下几个因素：

（1）最小厚度要求：《人民防空地下室设计规范》中规定顶板及中间楼板厚度不小于200mm。

（2）防早期核辐射的厚度要求：建筑人防规范规定有无上部建筑顶板最小防护厚度为250mm，不满足最小防护厚度要求的顶板，应在其上面覆土，覆土的厚度不应小于防护厚度与顶板防护厚度之差的1.4倍[1]。当顶板结构板厚取200mm时候，其顶板上覆土最少为70mm，否则应取250mm。

（3）结构承载力的厚度要求：一般根据上部人防荷载、覆土荷载、是否有消防车荷载以及板跨度来综合决定。

（4）地方规定要求：若是福建省内项目，还应该根据《福建省住宅工程设计若干技术规定执行方法》室内地下室顶板厚度不应小于180mm，室外不应小于250mm，采用双层双向配筋，钢筋间距不大于150mm[2]。

1.1.3 顶板荷载

确定顶板荷载时，首先要明确是否考虑上部建筑的影响问题。需要考虑上部建筑影响的情况为：

（1）当上部建筑层数不少于两层，其底层外墙为钢筋混凝土或砌体承重墙，且任何一面外墙墙面开孔面积不大于该墙面面积50%的时候。

（2）上部为单层建筑，其承重外墙使用的材料和开孔比例符合相关规定，且屋顶为钢筋混凝土结构。除此之外可不考虑上部建筑的影响。比如，顶板覆土厚度≤0.5m时，考虑上部建筑影响的顶板荷载取55kN/m2，不考虑上部建筑影响的顶板荷载取60kN/m2；
覆土厚度大于0.5m小于等于1.0m时，考虑上部建筑影响的顶板荷载取65kN/m2，不考虑上部建筑影响的顶板荷载取70kN/m2；
覆土厚度大于1.0m小于等于1.5m时，考虑上部建筑影响的顶板荷载取70kN/m2，不考虑上部建筑影响的顶板荷载取75kN/m2；
室外活荷载执行通用规范一般按5kN/m2考虑。在主要车道出入口区域，在非人防区还应考虑人防防倒塌荷载。

1.1.4 顶板梁

框架梁主要承受竖向荷载，人防地下室结构中常采用矩形截面，考虑到人防地下室主梁配筋量大，梁宽可由柱尺寸确定，一般取稍小于柱尺寸为宜，梁高可根据荷载和跨度估算。一般经济的梁配筋率控制在1.5%左右，当人防顶板存在较大高差时，梁在两侧高低差范围内截面和配筋应满足人防墙的设计及构造要求，一般梁宽不小于300mm，梁腰筋及箍筋应满足人防墙单侧配筋率的要求，混凝土等级一般取C30或C35，受力情况与埋置土中的人防外墙类似。

1.2 人防地下室外墙和门框墙设计

1.2.1 人防外墙设计

（1）地下室外墙是结构设计的重点，一般情况下，外墙按单向板设计，上端简支，下端固定，但当顶板开大洞导致墙顶形成自由端时就应特别注意，比如车道的无盖板段、室外楼梯间等，应按上端自由，下端固定进行设计。外墙计算软件可以采用MSTEEL软件，不论地面是否停放消防车,地面堆载取5.0kN/m2。土的浮容重取11kN/m3；
静止土压力系数Ko取0.5；
钢筋中心至墙边距：外侧取50mm，内侧取30mm；
裂缝计算用保护层厚：外侧40mm，内侧20mm；
应采用水土分算的方法，裂缝组合可按稳定水位计算（稳定水位一般地质报告都会体现）。外墙厚度（6级人防）:当h≤3.4m时，D=250mm；
当3.4＜h＜4.2m时，D=300mm；
当h≥4.2m时，D=350mm（注：h为墙体高度，D为墙厚度）。若是福建省住宅项目，还应执行福建省住宅设计若干技术规定，第一层地下室侧壁厚度不应小于350mm，第二层地下室侧壁厚度不应小于400mm，第三层地下室侧壁厚度不应小于550mm。

（2）外墙水平分布筋应细而密，间距一般取100~150mm，配筋率不宜小于0.3%，外墙顶部，中间楼层处可不设暗梁；
水平分布筋放置在外侧，垂直钢筋在内侧地下室外墙计算裂缝宽度取0.2mm。水平钢筋设置在竖向钢筋外侧，墙柱平面布置图中应示意设备穿墙套管位置。

（3）主楼落下来的（一般小于6m）墙两侧有垂直墙时应按双向板计算比较合理。

1.2.2 门框墙设计

门框墙是由于开门洞尺寸较大，所以正常将它分成上挡墙、侧墙、门槛等几部分单独计算。一般门洞两边的侧墙体宽度与其高度相比较小，所以侧墙采用一端固定一端自由的悬臂构件计算。人防门的上挡墙通常分两种情况，上挡墙高宽比小于1/2时，可按上端嵌固的悬臂构件计算；
当上挡墙高宽比大于1/2时，人防门上挡墙可在门洞的上方设置横向加强梁，按四边支承的双向板进行计算。遇到墙面较宽的侧墙（通常大于1m时）不宜按悬臂构件计算，可在人防门边增加柱的方式，将侧墙转换为四边支承的板进行计算。

1.3 人防地下室底板设计

承受水浮力的地下室底板厚度一般需要考虑底板的冲切承载力和抗渗能力。

1.3.1 底板的冲切承载力

底板的冲切承载力一般指底板在水压或水压与人防荷载作用下，抵抗冲切破坏的能力，通常由承台或独立基础的冲切控制。冲切锥体的延伸通常为从底板与承台的交接处沿向墙柱方向的45度线交于底板面。当冲切不满足时，在考虑提高底板厚度前可先考虑适当提高承台（基础）的尺寸，可获得较优的经济指标。

1.3.2 底板的抗渗能力

一层地下室的底板厚度不应小于350mm，底板的设计要计算两次，一次正向荷载，一次反向荷载，正向荷载主要是地下室底板上的设备重和墙荷载，反向荷载一般采用倒楼盖方法，取混凝土容重为0，活荷载取0.1kN/m2。根据地勘，计算水浮力，水浮力荷载的计算要扣掉底板的自重，反向荷载的计算还要考虑人防荷载，底板不考虑常规武器等效静荷载值，在核武器作用下底板的人防荷载是反向的，荷载取25kN/㎡。地下室人防工程不宜在防护单元内设置伸缩缝、沉降缝。因为这些缝无法抵抗巨大的冲击力而又保证自身的功能，应该在室外出入口和主体结构连接位置设置沉降缝。

2.1 只在防护密闭门上设置加强梁

为了从根本上抵御战争时由于爆炸对防护密闭门所形成的冲击，对其结构进行设计的过程中，需要在上档墙的下段设置加强梁，使其当作抵抗爆炸荷载的基本构件；
加强梁的纵向受力钢筋，需要从门框的两侧墙内或者柱子中进行受力，使其在洞口形成特殊的传力体系。除此之外，在对加强梁进行设置时，应该使其凸向防护区之内，值得注意的是密闭通道的长度是否够长、防护密闭门上的门框是否会对密闭门的开启产生影响等。如果不受到特定条件的限制，一般会将加强梁凸向防护区的外面，由于防护密闭门比较大，要从根本上保证防护密闭门能顺利安装，那么需要将上挡墙的下边缘预留250~300mm的高度。而且加强梁纵筋应锚入门框两侧剪力墙内，以形成明确的洞口加强传力体系。另外，出入口处要考虑防倒塌措施。

2.2 外墙水平施工缝留置高度不满足要求

通常普通地下室外墙水平施工缝留置在底板面上300mm，但根据《人防工程施工及验收规范》6.4.16条明确规定：侧墙水平施工缝应设置在高度不应小于500mm的墙体上，当侧墙上有孔洞，施工缝距孔洞边缘不宜小于300mm[3]。这条规定容易忽略，而导致不满足人防验收要求，一般情况下，在结构施工过程中，不设施工缝基本是不可能的。然而，施工缝极易成为结构上抗剪的弱点。因此，施工缝应设在结构受剪力较小且便于施工的部位。

2.3 后浇带穿越人防口部

《人防工程施工及验收规范》明确规定：工程口部、防护密闭段、采光井、防爆井等有防护密闭要求的部位，应一次整体浇筑混凝土[3]。主要原因：人防口部、采光井、防爆井等处钢筋搭接多，施工工艺复杂，有门槛凹槽处预埋钢材及门框预埋件，防毒通道、滤毒室等部位对防毒密闭性要求非常严格。所以后浇带严禁穿越人防口部，另外后浇带应尽量避开临战封堵门框墙以及防护密闭门等受力重要部位。

2.4 人防顶板没有采用抗渗混凝土

人防地下室是战时出入口的独立密闭空间，必须保证它的封闭性。战时状态，人防地下室具有防备核武器、空袭及生化武器的作用，人防顶板直接承受上部强大冲击波，属于相对薄弱部位，人防地下室还应满足抗渗要求，以防化学武器的毒素和细菌的渗透。其混凝土密实性越好，就能更有效阻止毒气渗入，一般与水接触部位，例如：底板、外墙、基础、地下室顶板（室外部分）也是要求用抗渗混凝土，主楼内的地下室顶板可不使用抗渗混凝土，但是应特别注意人防顶板，不管室外还是室内，负一层还是首层，均应采用抗渗混凝土。

2.5 人防外墙外侧纵筋伸入底板厚度不足

《防空地下室结构设计》07FG01外墙与底板的连接大样图见图1[4]。

图1 人防外墙与底板连接大样图

墙外侧纵筋伸入底板内的长度≥1.5Laf，在地下水位较深，底板厚度比外墙薄的情况，无法满足底板作为外墙嵌固的要求；
当底板厚度大于外墙厚度时，图集做法没有问题，墙底弯矩底板能够平衡；
当底板厚度等于外墙厚度时，通常计算外墙时采用单向板设计，上端简支，下端固接，外墙钢筋在底板内锚入长度应取1.5Laf与层高的1/3取大值。因为根据弯矩平衡原理，如果底板配筋较小时，外墙底钢筋锚固长度达不到要求，弯矩无法得到平衡，达不到完全固接，会使墙内侧纵筋配筋不足，存在安全隐患。

2.6 人防顶板有高差，高差处梁侧缺少人防荷载

通常主楼室内外高差或地下室顶板因功能需要存在高差，梁侧边会受到冲击波荷载，梁宽不应小于人防楼板厚度的要求。梁侧腰筋及外箍筋应按上下两端简支、侧边荷载结合人防顶板荷载计算结果来配置腰筋及箍筋。

2.7 主楼墙体最小配筋率不满足要求

通常，在设计人防墙体时，配筋率按0.25%考虑；
主楼墙体兼做人防墙，主楼墙体的混凝土等级采用C40~C55时，配筋率应满足《人民防空设计规范》4.11.7条的要求，配筋率不小于0.3%；
混凝土等级采用采用C60及以上时，配筋率不小于0.35%。

2.8 采用PVC穿墙套管

施工时，采用PVC作为穿墙螺杆套管，人防墙体就会留下很多细小的孔洞，这样无形当中就破坏了人防工程的密闭性，无法阻挡冲击波的作用，也无法对生物、化学武器起到有效的防护作用。人防穿墙套管穿越人防墙时，穿墙短管必须带有密闭翼环和防护抗力片。且挡板和固定法兰应在填充料施工完毕后安装，并需做好防腐。应采用壁厚大于3mm的钢管和3mm做翼环的钢板焊接，钢板应平整，其翼高宜为30~50mm，密闭穿墙短管与密闭翼环的结合部位应满焊。套管的密闭翼环应位于人防墙体厚度的中间位置，并应与钢筋焊牢。穿墙短管应与所在人防墙面垂直，管端面应平整。

人防地下室结构设计不是纯粹功能性的解决问题，而是一项综合性很强，涉及内容较广的设计工作。人防地下室结构设计要想做好，设计人员必须要有清晰的概念，对图集、相关规范及计算公式等非常熟悉，并具有系统设计的专业知识和相关设计经验，才能为人防工程发挥预期作用奠定良好的基础。设计过程中应时刻总结设计中的常见问题，并在实践当中不断改进完善，从而保证人防地下工程的质量。

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