关于人防地下室的一些结构设计总结

#概述

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人民防空地下室是人防工程的重要组成部分，是战时供人员、车辆物资等掩蔽的重要场所，也是作为防灾、减灾指挥所及避难所。人防地下室虽和普通地下室有着很多的相同之处，但是由于其功能的特殊性，人防地下室的设计及施工质量有着更高的要求，也有相关文献对人防结构设计常见问题进行了总结。

本文结合作者个人的一些人防地下室设计工作经验，对人防地下室的结构设计常见问题进行了简单总结，希望对没接触过人防设计的或刚接触的设计人员能够有所帮助。

#01 

  主体设计要点 

1）根据《人民防空地下室设计规范》3.2.15条规定，“上部建筑为钢筋混凝土结构的甲类防空地下室，其顶板底面不得高出室外地平面（上部建筑为砌体结构时，人防地下室顶板底面可高出室外地平面）；乙类防空地下室的顶板底面高出室外地平面的高度不大于该地下室净高的1/2”。这里的“室外地平面”，是指以承受冲击波动荷载的外墙与土壤接触的室外地平面最低点。全埋式防空地下室外墙土层宽度不宜小于3m，且不宜小于“《人民防空地下室设计规范》”4.5.4条规定的不利覆土厚度hm。

结合实际工程情况，《镇平县新能源及智慧农业装备制造产业园建设项目》人防地下室顶板降板至-1.100标高后满足《人民防空地下室设计规范》3.2.15条规定。

▲实际工程中的应用

2）对于常6级别，顶板覆土大于1.5m时，顶板可不计入常规武器地面爆炸产生的等效静荷载。 当防空地下室设在地下二层及以下各层时，顶板可不计入常规武器地面爆炸产生的等效静荷载。

3）双扇人防大门开启范围内地下室顶板结构梁、板最低标高点与门洞的垂直距离不应 小于500。

4）多层地下室的情况下，人防地下室设置在最上层或中间层时，在结构受力及经济上是不合理的，应避免采用，人防地下室宜设置在地下室最下层。

▲人防地下室设置示意

5）人防地下室室外出入口中通道结构上的核武器爆炸动荷载，对无顶盖敞开段通道结构，可不验算核武器爆炸动荷载。

6）人防构件按弹塑性工作阶段设计时，受拉钢筋配筋率不宜大于1.5%。当大于1.5%时，受弯构件或大偏心受压构件的允许延性比[β]值应满足以下公式。

式中x - 混凝土受压区高度（mm）

h0 - 截面有效高度（mm）

ρ、ρ' - 纵向受拉钢筋及纵向受压钢筋配筋率；

以核6常6人防区域梁为例，人防区域梁的延性比[β]=3，当人防区域梁受拉区配筋率超过1.5%时，需满足[β] ≤ 0.5/（x/h₀）

x/h₀≤0.5/3=0.167

(ρρ')*360*1.2/ (1*19.1*1.5)≤0.167

(ρρ') ≤1.1%

通过上述公式可得出受压区钢筋配筋率

人防梁配筋率小于等于1.6%大于1.5%时

ρ'≥ρ1.1%=1.6%1.1%=0.5%

此时受压区配筋率不应小于全截面的0.5%。

7）人防地下室顶板多采用无次梁的大板结构体系，由于地下室顶板绝大部分为人防顶板（只有局部配电室、水泵房为非人防区域），为了充分利用人防顶板板厚（＞200mm）的特点，不设次梁，采用无次梁的大板结构体系，可以显著降低用钢量。

板的配筋方式：普通梁板结构体系（井字梁或十字梁）的板块尺寸小，板配筋多为双层双向构造配筋。单不设次梁的大板块尺寸大，配筋大多数是计算配筋，配筋方式为构造筋双层双向通长，配筋不足处再另设附加钢筋。

8）甲类防空地下室结构应分别按平时使用状态的结构设计荷载；战时常规武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用；战时核武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用这三种荷载（效应）组合进行设计， 并 对其计算结果包络取大值。

对核6常6等级的人防地下室，且计算条件为平时按弹性计算，战时按弹塑性计算。 当顶板覆土和活荷载很小时，结构构件的配筋一般由战时荷载控制，当顶板覆土和活荷载很大时，特别是活荷载大于等于20KN/M2时，结构构件的配筋一般都由平时荷载控制。

以下贵安二期人防地下室为例,人防等级为核6常6，人防顶板等效静荷载为60KN/M2，人防顶板厚度为300mm。人防地下室顶板的平时活荷载为20KN/M2。

经验算对比 梁配筋需要平时荷载与战时荷载包络下取二者最大值，板配筋则完全由平时荷载控制， 计 算结果详见下附图。

▲平时荷载控制下的梁柱配筋

▲战时荷载控制下的梁柱配筋

▲平时荷载控制下的板配筋

▲战时荷载控制下的板配筋

#02 

  构造设计要点 

1） 临空墙

人防墙设计时，一般情况下设计通常简化为以底板、顶板为支座的单向板模式进行设计，受力相对简单。临空墙承受人防荷载一般较大，尤其是当层高较高时，若仍按上下支撑模式进行设计，则临空墙的墙厚、配筋有较大幅度的增加，经济性亦较差。

应对措施：结合平面布置及临空墙所承受荷载大小，合理确定临空墙的周边约束条件；当临空墙有侧墙支撑时，若侧墙横向间距不大，则临空墙可考虑以侧墙为支撑按水平连续构件进行设计，此种情况下，无论人防荷载大小，临空墙墙厚或配筋均可控制在合理范围内。当侧墙间距与层高相差不大时，可考虑按四边支撑进行设计，可适当减小墙厚或配筋，受力也相对符合实际受力情况。当无侧向支撑时，则只能按上下支撑进行设计。

2）门框墙

门框墙设计，一般都是把一个完整的门框区分为上、下、左、右四个挡墙进行设计。根据各部分挡墙承受人防等效静荷载的不同，计算其配筋。门框墙的计算原理较为简单，一般是按悬臂构件进行设计的，当门框墙悬臂长度过大时一般会增设门框柱、门框梁。在设计中经常会出现门框柱或门框梁的设置不当而导致人防门不能正常开启的情况。

▲门框梁可能导致内侧密闭不能完全开启的情况

3） 配筋率

《人民防空地下室设计规范》第4.11.7条规定，对卧置于地基上的核5级、核6级和核6B级甲类防空地下室结构底板，当其内力系由平时设计荷载控制时，板中受拉钢筋最小配筋率可适当降低但不应小于0.15%。混凝土等级C40～C50时，受弯构件配筋率不应小于0.30%。

设计中地上单体经常会出现采用筏板基础的情况，该情况下，筏板配筋一般均由平时荷载控制，充分利用上述规范的规定，利于降低配筋量节省造价。另外，人防口部多数情况下位于地上单体主体范围内，主体范围内人防墙的混凝土等级一般结合主体竖向构件混凝土等级设计，混凝土等级通常会不小于C40，配筋率应不小于0.30%。

4）拉结筋

《人民防空地下室设计规范》第4.11.11规定，人防墙、板中应设置梅花形拉结筋，拉结筋应能同时拉住最外层受力钢筋且间距不大于500。

▲门拉结筋布置示意图

但人防墙、板中拉结筋间距不匹配问题经常出现，同一方向的受力筋两侧间距差异较大，拉结筋就无法设置或者设置困难。例如，有的图纸中临空墙外侧竖向钢筋间距120mm，内侧140mm，水平钢筋钢筋间距150mm。钢筋间距混乱给施工带来不便不说，梅花形拉结筋在这种情况下根本就无法设置或满足规范要求。

5）后浇带

《人民防空工程施工及验收规范》6.4.11条规定，工程口部、防护密闭段、采光井、水库、水封井、防毒井、防 爆井等有防护密闭要求的部位，应一次整体浇筑混凝土。该条文目的是为提高人防工程防护密闭性能。有些人防结构图纸上仍然按照普通地下室的设计思路布置后浇带，没有仔细复核后浇带是否穿越人防口部这些有密闭要求的功能房间，导致违反规范规定，同样后浇带布置也不能穿越人防门框。

#结语

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人防地下室因其功能的特殊性，与普通地下室有很大的不同。 设计人员应经常总结设计中的常见问题，并在实践中对其进行不断的改进和完善，从而保障人防工程结构的设计质量。 对于人防地下室经常出现的各类问题，也应得到施工、监理、甲方等参建各方的重视。

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