马耀宗
身份证号码：230104198211133314哈尔滨市平战人防工程设计院有限公司
摘要：现如今，随着建筑行业的不断发展，超高层建筑已经成为一种普遍的建筑类型。在超高层建筑项目中，往往会涉及到多层地下人防工程。这是城市规划和建筑工程中比较重要的内容。现如今，建筑工程项目加重了对人防建筑的重视力度，建筑多层地下人防结构的复杂性比较突出，在建筑的过程中会遇到各种不同类型的问题。另外，对于超高层建筑人防地下室设计工作来说，设计人员需要对地下室结构进行深入分析，才能够促进人防工程的高效进行。
关键词：高层建筑；人防地下室；设计工作；研究
建筑人防地下室的质量越来越成为建筑施工人员工作的重点。建筑行业的不断完善为人防地下室结构的建设提供了较为广阔地发展空间。虽然在多层地下人防工程中存在着一定的问题，但是随着设计人员的不断努力，建筑人防地下结构的设计工作必然会达到建筑工程的标准，满足人们的实际需求。本文中，笔者主要对超高层建筑项目中多层地下人防设计工作进行深入研究，仅供参考。
一、工程概况
本建筑工程主要位于市中心的位置，整个工程都处于一个矩形的地块中。地面上的主要建筑为35层的高层住宅。地上建筑总体面积为6万㎡左右，地下为3层结构，三层地下室都是人防工程，总面积达到2万㎡左右。从人防抗力等级上看，可以达到5级。这一建筑是典型的超高层建筑项目中多层地下人防工程。
二、超高层建筑多层地下人防设计要点
1.人防工程结构以及计算要点分析
（1）人防顶板在超高层建筑中是比较重要的结构类型，从整个人防工程中可以看出，人防荷载的主要构件也是顶板部分。从荷载量结构形式上看，主要的荷载结构可以有一下两种组合形式：第一，顶板部位的静荷载加上活荷载的形式，对于这一类型来说，在实际的设计工作中应该充分地考虑到构件的裂缝问题。第二，顶板部位的静荷载加上爆炸等效静荷载量，在这种类型的荷载情况下，设计人员无需考虑到构件的裂缝问题。
人防顶板的主要结构形式主要表现在以下几个方面，第一是梁板框架结构，第二是无梁楼盖结构。无梁楼盖结构按照其本身的特点上进行划分，可以分为普通的无梁楼盖、预应力无梁楼盖以及现浇空心楼板无梁楼盖等形式，不同形式的顶板结构在经济性、实用性上都具有一定的优势作用。具体来说主要表现在以下几个方面：
首先，梁板框架结构。这种结构类型是比较常见的，也是典型性较强的结构形式。由于人防荷载量比较大，如果采用梁板框架结构，对地下室的层高需求比例提出了较高的要求。为了对梁板框架结构的受力情况进行深入介绍和分析，本文中，笔者主要以最低的人防抗力为例，主梁的高度，柱网的跨度以及设备管道的高度等参数都要符合施工的标准。如果柱网的跨度为8米左右，则主梁的高度为1.2米左右，设备管道的高度就应该达到0.5米。一般情况下，地下室的埋深结构对整个工程的造价会产生严重地影响，同时也会直接影响到计算的难度。如果地下室的埋深较深，往往会使得地下水的反力过大，另外，随着挖土量的增加，基坑支护工程的难度也就不断提升，必然也会对工程的造价造成严重地影响。
其次，普通无梁楼盖结构。这种建筑结构在应用的过程中往往会净空要求相对较高，荷载量也比较大，柱网的跨度相对较大。现如今，人防地下工程在设计和施工的过程中，多数都采用无梁楼盖的结构类型。但是，需要注意的是，如果人防地下室顶板部位的长跨和短跨之比超过1.5，则顶板的标高处于不断变化的状态时，无论是哪种结构类型都不宜选择。无梁楼板在应用的过程中要比梁板结构更具优势，主要表现在以下几个方面：
①在钢筋及混凝土量上，与梁板结构相差不多，但由于无梁楼盖以平板为主，在模板的施工上会带来很多便利，可以使工期缩短。而在钢筋施工方面上，由于无梁楼盖的主要为板钢筋，分布比较均匀，施工操作相对简单，更能保证施工的质量。而梁板结构的梁钢筋比较集中，特别是梁支座面筋比较密，经常造成施工时梁面筋过密而难以浇筑混凝土及放震动棒，从而容易形成蜂窝，施工质量难以得到保证。
②人防地下室的层高与埋深是影响地下室造价的关键因素，如例：本工程的人防地下室，人防抗力等级为核5级常5级，覆土厚度为0.9m，柱跨为8m×8m。在结构设计初期，尝试采用梁板结构形式，但由于荷载比较大，无论是平时还是战时，从而导致主框架梁的截面比较大。需要做到600×1300，井字梁需做到400×900，但由于地下室层高只有3.6m，不满足净高的要求，所以只有增加高度或者改变顶板的结构形式这两种方法。而采用无梁楼盖结构形式，楼板厚度只要0.45m后就可以满足要求，满足甲方的使用要求。从此例子可知，地下室的净空采用无梁楼盖的时候净高可以多出0.85m。而地下室净高一样的情况，无梁楼盖的人防地下室的基坑可以少开挖0.85m，外墙以及支护桩的计算长度，施工高度少了0.85m，底板的水压反力可减少8.5KN/㎡，所以最终采用无梁楼盖结构形式。由于预应力无梁楼盖在平时工况下，结构构件受到相当于战时的作用反力，由此可见结构构件一直受到相当大的荷载。会使结构构件出现疲劳破坏。不利于整个工程的安全性。
2、人防工程结构设计的材料选择
（1）由于人防地下室属于地下工程，人防地下室选用混凝土的强度等级一般为C25～C35。笔者不建议选用C40以上的混凝土。主要原因有：
①由于人防地下室的顶板、底板及墙体比较厚。采用越高强度等级的混凝土，其水化热越大，混凝土越容易开裂。
②C25～C35混凝土纵向受力钢筋的最小配筋率相对C40～C55混凝土中纵向受力钢筋的最小配筋率要小，对于低抗力等级的人防地下室，采用低强度等级的混凝土，可减少构造钢筋，从而降低含钢量，减少造价。
（2）人防地下室钢筋混凝土结构构件可采用除冷轧带肋钢筋，冷拉钢筋等经冷加工处理的钢筋以外的钢筋。材料强度综合调整系数rd，可知HRB335的综合调整系数rd为1.35，而HRB400的综合调整系数为rd为1.2。
三、超高层建筑人防地下室的建筑结构设计应注意的事项
1、主要应考虑在核爆动荷载作用下对结构做动力分析，单建式与附建式荷载计算是不同的，也要考虑上部建筑在平时条件下的荷载作用，高
建筑下的人防地下室往往是顶板内力受核爆动荷载控制。
2、附建式人防地下室的常用结构等效静荷载际准值更为详细，而且对不同等级工事的不同跨度给出了顶板及墙体的厚度、混凝土标号供参考，设计时应结合正文查看“条文说明”，以防过大的偏差造成重复计算。
3、人防地下室的顶板部分，一般属于超静定结构，应按非弹性变形产生的塑性内力重分布来计算内力，对板的内力采用极限平衡法计算四边支承塑性变形板比较合理。
4、超高层建筑下的防空地下室，往往因为其大空间大柱网的结构布局造成厚板高梁，有时影响了室内净空及通风管道布置，其实只要顶板按防护等级做到规定厚度，可以考虑结合柱子做无梁楼盖。
四、结束语
综上所述，本文主要对超高层建筑人防地下室设计进行了分析和探究，由于人防地下室设计是一个综合性很强的设计，并且要保证人防地下室经济性和舒适性，这样就必须要求政府部门、业主、设计以及施工单位做好配合与协调，此外，还要结合工程的实际情况，多跟其他专业沟通，多到工地现场去发现设计中的不足，这样才能保证超高层建筑人防地下室的质量。
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