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人防结构设计

时间:2022-11-25 07:36:27

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人防结构设计,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

人防结构设计

第1篇

关键词:建筑结构、人防结构设计、抗震结构设计、比较分析

人防结构设计主要是为了建筑结构能够承受常规武器或核武器爆炸动荷载的作用,其基本要求也是基于一般抗震设防的要求,在具体的设计过程中应特别强调设计结构能够最大可能地承受常规武器或核武器爆炸所引起的震动荷载。因此,可以说人防结构设计与抗震结构设计二者之间既有相同之处也存在一些不同点。

一、建筑工程人防结构设计与抗震结构设计的内容

1.1 建设工程人防结构设计

人防结构设计是人防建设工程的一项关键环节,应该说是人防建设工程不可缺少的建设过程之一。人防建筑工程的结构设计质量的好与坏与拟建人防建筑工程项目的社会经济效益和战争备防效益有着直接的联系,并能够起到决定性的作用。设计时建筑工程的基础,若要保证人防建设工程的质量,首要任务就是要保证人防结构设计的质量。人防工程是一种要求比较高的特殊防护地下建筑类型,通常按照建筑的形式可以分为掘开式人防工程和暗挖式人防工程两种,其中掘开式人防工程又包括单建式人防工程和附建式人防工程,而暗挖式人防工程则包括坑道式和地道式两种。

1.2 建设工程抗震结构设计

一般的建筑工程结构都必须要求在规定的设计使用寿命期限内要保证建筑结构具有足够的耐久性和可靠性,即建筑工程结构在设计使用期限内且在规定的使用条件下完成预期功能使用的概率。由此看出,建筑结构的耐久性和可靠性是对结构的定量分析与描述。

建设工程抗震结构设计除了要满足结构使用耐久性和可靠性以外还需要满足必需地安全性和适用性等质量安全方面的性能指标。安全性指标是指建筑工程结构在正常地设计、施工和使用条件之下,能够承受在施工与使用情况下出现的各种荷载或变形,特殊情况下发生的偶然荷载或突发事件要保证在发生事件前后结构的稳定性能不变。而适应性指标主要是指在建筑结构正常使用的情况下能够在规定使用期限内其结构不产生变形、裂缝和振动等。

二、建筑工程人防结构设计与抗震结构设计的对比分析

2.1 设计原则的对比

建筑工程人防结构设计原则与抗震结构设计原则相同,二者的结构设计都要尽可能地要求高延性,尽量避免设计建筑工程结构的脆性破坏,人防结构设计与抗震结构设计对于拟建建筑工程钢筋混凝土结构构件通常都具有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等基本设计原则。同时,二者还遵循建筑工程内部结构构件之间的相互协调、协同工作的原则,尽量较少在结构构件设计与施工当中出现薄弱环节或部位。人防结构设计还需考虑结构构件各个部位能够正常地工作,杜绝出现存在薄弱环节或部位导致工程结构整体抵抗应力作用不足等情况,而工程抗震结构设计同样着重强调于此点,以防止因为发生偶然荷载或突发事件造成大震结构薄弱环节或部位的倒塌,这一点与工程力学上所讲的应力集中现象类似。由于建筑结构构件如果具有较大的延性,可利用吸收结构内部动能和抵抗结构外部动荷载。因此,对于工程结构设计提高延性极具可实施性,人防结构设计与抗震结构设计对如何提高延性的构造措施主要是通过利用以上原则展开的,如可以充分地利用结构受弯构件或大偏心受压构件的变形吸收动荷载的能量,通过缓冲作用减轻各个构件支座截面的抗剪负担和受力柱的抗压负担,以确保建筑结构在完全曲屈服前不再出现另外的剪切力破坏,在屈服后还具有足够的延性以保证构件形成最终的塑性破坏,从而达到提高建筑结构整体承载力的目的。

2.2 设计方法的对比

人防结构设计的方法主要是依据动力分析原理,一般是采取等效静荷载的办法展开设计分析工作。由于建筑抗震结构设计是基于拟建工程结构在施工或使用的条件下的设计过程,建筑结构构件在各种动荷载的综合作用下,结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线非常相似,而且在动荷载的作用下建筑结构构件的破坏规律与相应的静荷载作用下的破坏规律也相似,因此在动力分析过程中,可以通过将建筑结构构件进一步简化为一种单自由度体系,查表可得相应的动力系数,以动力系数与动荷载峰值相乘得到等效静荷载。这样一来,建筑结构构件相当于在等效静荷载的作用下,而其各项内力就是在各种动荷载作用下的内力最大值。同时,为能够满足结构构件抗力的要求,应用等效静荷载分析法时,建筑结构材料参数还应加入材料强度综合调整系数予以调整修正,最后通过建筑结构构件在综合动荷载作用下的变形极限允许延性比加以控制,按照允许延性比进行弹塑性能的验算得到最终的设计结果。

抗震结构设计的方法通常是以“三水准、二阶段”为最基本的设计准则,以“小震不坏,中震可修,大震不倒”为总的设防目标。人防结构设计的方法一般先取小震地震动参数计算结构弹性下的地震作用效应进行相关的结构构件截面承载力的验算,然后是对大震下的结构弹塑性变形力验算完成“二阶段”设计要求,最后通过应用工程结构概念设计和抗震构成措施来完成“大震不倒”的第三水准设计要求。

2.3 荷载作用方式的对比

人防结构设计与抗震结构设计二者在荷载作用方式方面的相同点在于都为偶然动荷载,设计时均可以以具有一次作用效果考虑,而主要的不同点在于防震结构的荷载作用方式是由于地震事件造成地面运动而引起的动态惯性作用力,是间接的。人防结构所承受的动荷载主要是外部动能量直接作用于人防结构的附属构件,而人防结构内部构件只是间接的承受附属构件以及建筑上部结构的荷载作用。人防结构所承受荷载持续时间极短,瞬时动态量却非常大,且在持续过程中会随着时间不断地迅速衰减。在人防动荷载的作用下,材料的力学性能与在静荷载作用下相比,材料的力学性质发生了比较明显的变化,主要的表现是材料在快速加载作用过程中各种材料强度的提高和结构构件承载能力可靠性指标的变化。

三、结束语

通过以上对人防结构设计与抗震结构设计的对比进行的分析与讨论可以看出,无论是人防结构设计还是抗震结构设计都是我国建筑设计行业的重要组成内容。由于本人自身的专业知识水平和施工与设计经验非常有限,仅对人防结构设计与抗震结构设计内容以及二者之间的相同点与不同点进行简要的对比分析与讨论,目的只在于能够和同行朋友们进行学习交流。其实,人防结构设计与抗震结构设计问题一直都是相关设计技术人员所共同关心的话题,如何能够有效解决一些相关设计上的问题才是能够确保建筑工程设计质量以及本文讨论的价值所在。

参考文献

[1] 闫颜,闫雁军;结构设计中的抗震措施与抗震构造措施;中国建设信息;2007,10(04):123 - 124

[2] 肖世健;浅谈人防地下室结构设计;山西建筑;2007,17(35):90 - 91

[3] 张富成;结合实际分析人防建筑结构设计;建材与装饰:上旬;2011,09(08):129 - 129

[4] 亢智敏,王立伟;论建筑结构设计中的抗震设计;科技资讯;2009,12(18):102 - 104

第2篇

关键词:地下室;人防工程;结构设计

中图分类号:E271文献标识码: A

人防工程可根据其使用用途分为指挥所、医疗救护工程、防空专业队工程、人员掩蔽工程和配套工程。民用建筑的人防工程通常采用平战结合模式,即和平时期是城市建设的一部分,战时是人民防空工程。平战结合的人防工程可分为人员掩蔽所和人防物资库两种,平时主要用途均为地下汽车库。

一、 人防地下室结构的设计特点

人防地下室全称为人民防空地下室,人防地下室是现代人防工程中的重要组成环节,是落实人民防空系统的重要物质性基础。

1.考虑规定武器爆炸动荷载

和普通地下室相较而言,人民防空地下室的结构设计需要将战时规定武器爆炸动荷载的作用考虑进来。这是因为武器爆炸动荷载在本质上是偶然性荷载,其荷载的量值较大,作用的时间较短,处于持续性衰减的状态。而人防地下室结构中暴露在空气里的构件,比如临空墙、未覆土的顶板等位置,都会受到空气波的直接性冲击。而被埋入土里的构件,则会受到土内压缩波的冲击,并且人防地下室内部的柱子、墙体等构件都需要间接性的承担上部和围护结构的爆炸荷载作用。

2. 满足战时和平日的结构需求

人防地下室结构是整个建设项目的一大组成部分,它不仅仅需要满足战争时期的抗力需求,同时还需要满足平日里使用的结构需求,使得人民防空地下室能够同时的达到战时和平日的两种不用荷载效应组合标准。当平日的结构需求和战时存在差异化标准的时候,需要及时的实现平战功能的转换,来完成人防地下室角色的转变。

3.考虑建筑构件的弹塑性工作阶段

对于人防地下室中外墙、临空墙以及其他部位所使用的钢筋混凝土结构构件,在屈服之后的开裂状态仍然属于正常使用的范畴,通过这样的方式能够更大化的开发建筑材料的潜能,比如受弯构件,即便在屈服之后,还能够承受很大程度的变形状态才会彻底坍塌。在人防地下室结构设计中,考虑钢筋混凝土的塑性阶段工作,能够承担更深程度的动力荷载,有利于提升工程的经济效益。

4.材料设计强度可提升,构件安全度可适度降低

通过大量试验表明,加载速率会对建筑材料的力学性能带来直接的影响。在战时武器爆炸所造成的动荷载环境下,人防地下室的结构构件需要直接经历毫秒级快速变形影响,这相较于标准化的静载试验来说,加载速率提升了上百倍,会对材料的力学性能造成明显的影响,比如材料的强度会明显提升。同时,由于战事武器爆炸动荷载是一种偶然性荷载,再加上钢筋混凝土构件的开裂现象是正常的,相对于静荷载作用,人防地下室结构构件的安全度能够适度的降低。

5.可不计算建筑地基承载力和变形现象

当建筑处于武器爆炸动荷载作用的情况下,建筑的地基承载能力会有着一定的提升,再加上建筑的安全系数能够适当降低,通常来说,建筑受到武器爆炸的瞬间荷载作用,不会导致由于地基失效的出现的结构性损害现象,因此人防地下室结构设计中能够不对地基承载力和地形变形现象进行检验计算。

二、人防工程的设计要点

1.基础设计

进行人防工程设计的过程中,我们要对其结构的可靠性和承载力进行具体的分析和计算,保证计算的准确性,同时要对建筑建设的经济性进行考虑,这样可以对人防的基础结构进行确定。进行设计的过程中,为了保证结构的安全性,要对出现核弹爆炸情况下人防结构的承载力进行计算分析,但是由于核弹爆炸的时间比较短,因此对地基的变形、裂缝、承载力等情况无法进行实际的验算。虽然人防结构的静荷载比较大,但是作为控制质量的结构条件,要根据具体的设计条件进行分析,保证其存在的各项系数的准确性。人防工程的具体设计要根据实际的情况而定,和平年代的人防工程的功能无法得到最大程度的发挥,但跟普通的建筑并不相同,进行设计的过程中,要根据相应的荷载承受力进行具体设计,保证工程设计的质量和投入使用功能的发挥。

2.构造设计

人防工程的建设中,需要的荷载比较大,其结构要承受核弹爆炸等产生的巨大的冲击,因此进行构造设计的过程中,要根据具体的防御系数,对结构的材料、构件质量的最小要求进行具体的规定,保证其在普通功能发挥的基础上,能够发挥人防工程自身的功能。地下人防工程结构构件的截面尺寸往往比较大,因此,在进行配筋设汁时,应该注意避免出现配筋率小于最小配筋率的情况,以防止结构物在荷载的作用下产生脆性破坏,出现突然压溃现象。地下人防工程的板、墙等都应该采用双面配筋,并且按照规范要求设置梅花形拉筋,确保构件在震动状态下钢筋与混凝土结合良好,共同受力。地下人防工程不宜在防护单元内设置沉降缝、伸缩缝。因为,要想让这些缝又能够阳止抵抗巨大的冲击力又能起到其自身的功能几乎是不可能的。应该在室外出入口和主体结构想连接的位置设置沉降缝。

3.防空地下室室外出入口设计要点

防空地下室的每个防护单元不应少于两个出入口,其中至少有一个阶梯式或坡道式室外出入口。战时使用的主要出入口应设在室外,且宜设在地面建筑的倒塌范围之外。当出入口的通道出地面段在建筑的倒塌范围之内,应在敞开段上方设置防倒塌棚架。

4.墙体

人防地下室结构设计中,墙体包含有外墙、临空墙、密闭隔墙和单元隔墙。而密闭隔墙并不需要进行受力计算。人防墙体受到的爆炸荷载作用主要是水平方向的,其计算模型是单向板,墙体下端固定,而上端则需要根据顶板的刚度来进行固端或者是简支。通常来说,

5.顶板

为了方便设计,建设单位往往把顶板厚度大于等于墙体厚度作为一个上端固端条件,来进行墙体计算,相反则被称作为简支。门框墙作为一种开孔口的临空墙,在模型计算过程中需要将孔口的四周当成是悬臂梁来进行独立计算,每当悬臂梁的长度要大于孔口边长一般的时候,需要在孔口边进行横梁或者立柱的设计。在人防地下室结构设计中,墙体基本都被当成是单独构件来展开计算的,建设单位在结构设计的时候,需要仔细的协调墙体和周边构件间的弯矩协调状态,并加强节点构造钢筋,更好的保证建筑防护的质量

6.高层建筑人防裙房设计施工

在对高层建筑结构四周的裙房进行施工的时候,如果我们采用筏板作为人程结构的基础,不但加大了化工产品施工成本,还使得建筑结构稳定性出现一定问题。而且在考虑到人防工程结构层数比较少,一般情况下都是在两层左右,我们利用独立式建筑基础施工的方法对其进行施工。不过,由于这种独立式基础施工方法本身的防水功能较差,就需要我们通过在独立式基础结构上设置一层防水板,这样不仅经济还有效的提高了建筑结构的稳定性,而且还有着节能环保的作用。

综上所述,人防工程关系到城市的稳定和安全,关系到人们日常生活的稳定,因此进行设计的过程中,要根据具体的实际情况进行分析,保证人防建设的结构合理,要根据所处的地理位置对人防工程进行结构的设计和预测,掌握具体的结构设计的要点,这样才能保证人防工程设计的质量和作用。

参考文献:

[1]梁兵. 地下室人防结构设计探讨[J]. 科技资讯,2005,23:78-79.

第3篇

关键词:地下人防;工程;结构设计;原则;特点

我国的人民防空法明确规定,地下人防工程是为了满足国家民防需要,应对空袭而设计施工的民防工程。若国内发生战争,地下人防工程必须要肩负起战时掩蔽人员和物资,为指挥战争和抢救伤员提供安全场所的重要作用;同时需考虑平时有效的人防工程空间利用,实现平战结合的设计效果。因此地下人防工程的结构设计必须既要满足人防要求,又要具有一定的实用性。为了能够使读者更好地了解地下人防工程结构的特点,以下本文就来详细地探讨有关地下人防工程的结构设计问题。

1、地下人防工程的结构设计原则

由于地下人防工程与普通的建筑地下工程的功能和作用存在着一定差异,因此在对工程进行设计时也不能采取相同的设计方法。事实上,在对地下人防工程进行结构设计时,需要遵从一定的结构设计原则,这是在长期的实践中所得出的基本原则,主要有以下六点:

1.1采用等效静载的设计方法。由于地下人防工程设计时需考虑核武器和常规武器的动荷载作用,因此在对其结构进行设计时,应该将动荷载对结构产生的效应简化成相应的静荷载,同时根据工程战时功能的具体情况及结构型式将其拆成若干个分工程进行结构荷载计算。

1.2战时仅对强度进行验算。与普通民用建筑工程不同,人防工程结构战时只要在规定的武器作用下不破坏,保证结构的承载力,就达到了目的。且在设计中已对不同位置的结构和构件的允许延性比进行了控制,因此在战时使用状况下,只验算结构的承载力(包括稳定),可不进行结构变形、裂缝宽度和地基变形的设计。

1.3人防工程结构各部位的抗力应相协调。这是人防工程设计的指导原则。由于人防工程结构各部位所受的作用不同,破坏形态不同及安全储备不同,抗力相协调的目的就是为了防止由于存在个别薄弱环节致使整个结构抗力明显降低。主要包括:出入口各部位抗力应相协调;出入口与主体结构抗力应相协调;主体结构各部位之间的抗力应相协调;口部防护设备与人防工程抗力应相协调。

1.4强调墙柱承重结构的设计合理性。在城市建设中,大多数地下人防工程的地面都承受着较大的上部建筑荷载,在设计中应该尽量使地下人防工程的墙柱承重结构与地面建筑的承重结构实现一致,这样就可以使地面建筑荷载直接作用到地基上,而非地下人防工程顶面上。

1.5强调节点构造设计。地下人防工程结构的设计与普通建筑工程的结构设计是有很大差异的,并且对结构的整体性要求更高,还要求其具备一定的延性。同时,还应该实现强剪弱弯、强柱弱梁的结构设计效果。这就要求设计人员必须要对节点构造根据规范进行仔细设计,确保地下人防工程的设计质量。

1.6实现平战结合的设计效果。尽管地下人防工程的主要目的是为了作为战时防护使用,但是其最多的使用状态还是处于和平时期。此时的地下人防工程若闲置起来,必然会造成极大的空间浪费。为此在结构设计中一般要求地下人防结构应该满足战时使用和平时使用两个要求。而要做到这一点,就要在设计中进行相应的平战转换设计,以便于战时地下人防能够快速实现平战功能的转换。

2、地下人防工程结构设计的特点

基于我国城市国防现代化建设的要求,城市地下人防工程项目越来越多,而很多结构设计人员都没有接受过专业的人防知识培训,也没有较为系统的人防结构设计概念,因此在设计中很难保证地下人防工程的设计质量。要想使设计人员更好的把握人防的结构设计质量,首先就要使其明确人防工程的结构设计特点。总结起来,地下人防工程的结构设计特点主要有以下几点:

2.1结构构件的振动性

人防工程结构设计均按非直接命中计算,所受爆炸动荷载属于偶然性荷载,具有量值大,作用时间短且不断衰减等特点,这就造成了结构加速度大,引起结构不断振动,结构构件所受力不断从正面到反面交换变化,正是基于此,人防构件(比如人防顶板、人防墙体、人防主要出入口楼梯)强调双层双向配筋和设置拉结筋的构造要求。

2.2动静荷载等效性

在动荷载的作用下,结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线很接近,且动荷载作用下的破坏规律与相应静荷载作用下的破坏规律基本一致,所以在动力分析时可将爆炸动荷载转换为相应的等效静荷载。但也应当注意到,由于是等效静荷载,结构实际承受的是动荷载,在动荷载的作用下材料特性有别于静荷载,即在静荷载的基础上,混凝土及钢筋均有一个材料强度综合调整系数。例如HRB335级钢的综合调整系数为1.35,混凝土C55及以下的综合调整系数为1.50,混凝土的弹性模量是静载时的1.2倍,钢材的弹性模量与静载时相同。有的设计人员没有注意到、理解到这个特性,在计算人防工程的结构构件时,没有对这些系数进行调整,使计算结果不够经济、合理。

2.3工作状态的弹塑性

地下人防工程只考虑一次承受核(常)武器爆炸作用,结构设计只要求主体结构能承受短时间的爆炸偶然荷载,对结构的变形和裂缝开展均不作要求,可不进行验算。地下人防工程战时的使用状态要求较地面建筑的低,可按弹塑性或塑性阶段设计。规范(GB50038-2005)第4.6.2规定“在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载作用下,结构构件的工作状态均可用结构构件的允许延性比[β]表示。人防工程钢筋混凝土结构构件的[β]值可根据结构的受力状态和结构构件的使用要求来取值,通过充分发挥结构较大的塑性变形,来达到消耗核(常)爆炸动荷载的目的。正是基于此,规范4.2.2条规定“防空地下室钢筋混凝土结构构件,不得采用冷轧带肋钢筋、冷拉钢筋等经冷加工处理的钢筋”,以保证构件的最大延性。

2.4防护密闭性

人防工程防护密闭性要求:战时不仅能承受核(常)爆炸荷载作用,也能防早期核辐射、抵御毒气、生化武器的侵入,保证人防工事内人员的安全。有的结构设计人员在结构设计时,只考虑到结构的防护安全性,没有注意到密闭性的要求,针对一些战时和平时都没有受到荷载作用的结构构件(比如说某些密闭墙体),结构厚度设计及配筋量达不到规范的最低要求,更有甚者,把一些有密闭性要求的墙体设计成了砖砌筑墙体。

2.5平时功能和战时功能的兼顾性

防空地下室设计必须贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针,在平面布置、结构选型、通风防潮、给排水和供电照明等方面,应采取相应措施使其在确保战备效益的前提下,充分发挥社会效益和经济效益。平时功能要求各建筑分区连通、连贯,为方便使用,洞口也较多;而战时功能则要求其防护密闭性,与室外连通的洞口必须封堵。这就要求平时使用的洞口,结构设计时必须考虑采取相关技术措施,确保其在战前转换时限内能快速、安全地实现平战转换,满足工程战时的防护密闭要求。

3、结语

综上所述,在对地下人防工程的结构进行设计时,应该遵守相应的设计原则,并把握人防工程的结构设计特点,在此基础上再结合专业的工程结构设计理论,依照人防工程建设的相关法规及规范进行设计,以保证地下人防工程的结构设计质量。

参考文献:

第4篇

关键词:附建式人防工程;结构设计;计算

1 工程实例

某高层住宅建筑,主楼24层,主楼下设置两层地下室,负一层为储藏室,负二层为人防地下室,该人防地下室的人防等级为核6级。主楼四周设置有地下停车场,设计为框架结构,基础形式为独立式基础。地下车库基础底标高与主楼的基础底标高一致,车库的顶板标高则处于负一层的层问。顶板上覆土16米,车库与主楼连成为―体。主楼一侧设有裙房,两层、框架结构,它是由地下车库上延而成,从车库顶板开始与主楼脱开。

2 人防工程结构设计

2.1 人防工程的概念以及设计原理

所谓的人防工程被人们称为人民防空工程,它主要是了在战争发生的过程中,为人们提供医疗救护,物质补给等的避难场所。目前,在高层建筑中人防工程主要分为以下几种:坑道式、单建式、地道式以及附建式等。其中附建式在高层建筑中应用的最为广泛。这主要是因为附建式人防地下工程施工工艺比较简便,成本消耗较低,而且可以有效的节约土地资源,所以受到了人们的青睐,成为当前人防工程建设的主体。

附建式人防工程主要是以建筑物的结构为主,在高层建筑中本身就需要设置一定的地下空间结构,在平时的使用过程中人们就将人防工程可以当作车库或者地下储藏室来使用。而在发生战争时,人们就可以利用其地下建筑结构作为避难场所使用,这样充分的发挥出了建筑结构的使用价值。

在进行地下人防工程结构设计的时候,我们要充分的考虑到在战争发生过程中存在的这个因素,尤其是核弹爆炸所认识的冲击波。这就要求人防工程结构有着一定的直接抵抗能力,在冲击波的作用下,爆炸人防工程结构的完整性,从而有效保障人们的生命财产安全。因此,在地下人防结构设计的时候,我们要通过准确的计算,来对其设计方案进行规划,进而得到一个有着超强防护能力的人防工程结构。

2.2 基础设计

在人防工程设计的时候,我们要对其结构的承载力和可靠性进行详细的分析计算,并且对其建筑结构的经济性进行充分的考虑,从而建筑一个优质的人防基础结构。

为保证人防工程结构的安全性,必须对核弹爆炸动荷载作用下的结构承载力进行验算。但是由于其荷载作用时间非常短,所以对地基的承载力、变形、裂缝等可以不进行验算。虽然人防等效静荷载往往非常的大,但是不一定就可以将其作为设计的控制条件,而是应该与平常使用的情况对比,选择最不利的情况作为设计的主要控制依据。对于和平时期人防工程的验算,与其他普通工程基本相同,将恒载、活载都乘上规范规定的相应的分项系数。而战争时期的验算则需要同时考虑到核弹爆炸等效静荷载与恒载,而活载则可以不考虑,核爆荷载也不需要乘上分项系数。考虑到主楼的层数较多,结构自重较大,活载层数较多,通过对比分析,往往为平时的受力情况控制。主楼基础的设计计算按平时和战时两种状态进行比较取大值。

在对高层建筑结构四周的裙房进行施工的时候,如果我们采用筏板作为人防工程结构的基础,不但加大了化工产品施工成本,还使得建筑结构稳定性出现一定问题。而且在考虑到人防工程结构层数比较少,一般情况下都是在两层左右,我们利用独立式建筑基础施工的方法对其进行施工。不过,由于这种独立式基础施工方法本身的防水功能较差,就需要我们通过在独立式基础结构上设置一层防水板,这样不仅经济还有效的提高了建筑结构的稳定性,而且还有着节能环保的作用。

当遇到建筑结构不和四周的土壤直接连接的情况时,我们就需要考虑到建筑结构主体的可靠性和稳定性。在该工程中,地下空间结构的刚度比较大,而且在地下空间结构中加设了1.6m厚的土壤,这使得地下结构起到侧限的作用,使得建筑结构的稳定性和可靠性得到了保障。

关于主楼基础下地基承载力的深度修正问题,当主楼地下室四周有裙房地下室时,如果基础为筏型基础,并且基础之上的重量能够等同挖出土体的重量时,主楼基础下承载力的深度修正可以按室外地坪至主楼基底的距离进行。本工程裙房基础形式为独立基础,修正的深度则可按照主楼基础底到裙房地下室内地坪的距离。

2.3 顶板设计

人防工程上部结构关系到各层的安全性以及建筑物的使用功能,因此,上部结构的型式的选择必须与人防工程结构选型匹配。对于该工程,地面上不设人防,只要荷载、构件的结构尺寸选取合理,就很容易满足要求,因此,重点对第二层的人防顶板设计进行研究。

3 构造设计

由于人防工程需要承受的荷载较大,而且需要承受核弹爆炸的动荷载作用,因此其结构材科、抗渗等级、构件的最小厚度等都要高于普通结构的要求。

地下人防工程结构构件的截面尺寸往往比较大,因此,在进行配筋设汁时,应该注意避免出现配筋率小于最小配筋率的情况,以防止结构物在荷载的作用下产生脆性破坏,出现突然压溃现象。地下人防工程的板、墙等都应该采用双面配筋,并且按照规范要求设置梅花形拉筋,确保构件在震动状态下钢筋与混凝土结合良好,共同受力。

地下人防工程不宜在防护单元内设置沉降缝、伸缩缝。因为,要想让这些缝又能够阳止抵抗巨大的冲击力又能起到其自身的功能几乎是不可能的。应该在室外出入口和主体结构想连接的位置设置沉降缝。

4 结语

目前,在高层建筑结构设计的过程中,地下人防工程已经得到了人们的广泛使用,它不仅提高了高层建筑结构空间的利用率,还保证了人们的生命财产安全,因此受到了广大人民群众的关注。但是,在我国高层建筑人防工程结构设计中,由于施工管理技术不到位,导致在工程结构设计的时候出现了一定的问题,这就给人们的生命财产安全到来了一定的安全隐患,所以在工程施工前对其工程结构进行准确的技术,再通过的合理施工技术,对其进行施工,从而有效的保障人防工程的质量。

参考文献

第5篇

关键词:防空地下室;战时职能;荷载组合;结构设计;转换措施

Abstract: Aiming at the problems of an air defense basement in the engineering design, this paper introduces some difference with anti-aircraft basement structure design features and regulate the use of the process should pay attention to, from the value of combination, load of civil defense and normal load of different parts of civil air defense force, calculation principle, just for everyone to discuss.

Keywords: air defense basement; wartime functions; load combination; structure design; conversion measures

中图分类号:TB482.2文献标识码:A 文章编号:

防空地下室是人防工程的重要组成部分,地下室工程的大量修建是战时防空、保障人民生命安全的重要措施。某花园防空地下室为甲类防空地下室,地下两层均为人防地下室,分为上下两个单元,人防建筑面积为3600平方米,战时为二等人员掩蔽所,平时为汽车库和设备用房,设计时必须满足其战时对核武器、常规武器和生化武器的各项防护要求,防空地下室设计中均不考虑核武器和常规武器的直接命中。防空地下室作为人防工程的一类,它的显著特点除了在设计中要达到规定的抗力级别(也就是相应的人防等效静荷载级别)外,还必须满足战时密闭性的要求。这就要求设计人员必须按人防主管部门审批的抗力级别设计,并严格按《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005)的各项要求进行设计。

1人防结构设计的特点及原则

1.1防空地下室结构设计的特点

1.1.1设计目标可靠指标可适当降低一般的工业与民用建筑在使用时的静荷载,是其永久作用的主要荷载,一旦造成破坏,造成的后果非常严重,因此要求在民用工程设计中对结构构件承载能力极限状态的可靠指标要求很高,而对人防工程而言,由于炮航弹的冲击

爆炸荷载或核爆炸冲击波荷载作用时间很短,而且是只分别考虑一次瞬时作用,所以可以允许防空地下室防护结构有相对较低一些的安全度,承载能力极限状态的可靠指标要低很多。

1.1.2结构可采用按弹塑性体系设计

静荷载作用下的钢筋混凝土构件,如果构件的变形进入了塑性阶段,此时构件就会在静载的持续作用下因失去承载能力而破坏,而防空地下室的人防荷载是动荷载,具有瞬息和短暂作用的性质,并随时间而衰减,因此即使结构构件进入了塑性屈服状态,只要动荷载作用引起的构件最大变形不超过结构破坏的极限变形,在荷载作用消失以后,构件作有阻尼的自由振动,其振动变形将因阻尼的影响而不断衰减,最后恢复到一定的静止平衡状态,此时虽然会出现残余变形,但对防空地下室而言仍能达到承载能力和密闭性的要求。

1.1.3设计采用的材料强度值要提高

人防结构承受的是瞬间作用的动荷载,在快速加载时,由于材料达到破坏的变形来不及展开,加载的数值已经达到最大并开始卸载,反映在材料试验加载的数值上,就表现为材料的强度的提高,对于地基的承载力,人防动荷载作用时,其承载力也是要提高的,能提高几倍到十几倍,甚至更高。

1.2防空地下室结构设计的原则

防空地下室防核武器抗力级别可分为五个抗力等级:4级、4B级、5级、6级和6B级。防常规武器抗力级别可分为二个抗力等级:5级和6级,按照人防工程“长期准备、重点建设、平战结合”的建设方针,必须使结构设计做到安全可靠。设计荷载应全面考虑动荷载以及土体作用力、水压力、结构自重静荷载。防护结构设计时只考虑武器的一次袭击作用,防空地下室结构在武器爆炸动荷载作用下,应验算基础本身的强度(受弯、受剪、受冲切承载力等),可不验算地基承载力与地基变形,基础平面尺寸根据平时荷载组合作用计算确定,在武器爆炸动荷载作用下可不进行验算,多层或高层地面建筑的防空地下室,防空地下室是整个建筑结构体系的一部分,其结构设计要同时满足平时荷载效应组合和战时荷载效应组合的要求,并应取其中控制条件作为防空地下室结构设计的依据。

2防空地下室人防结构工程设计内容与方法

2.1防空地下室底板及基础设计

2.1.1地下室底板人防荷载的确定

以安顺江山花园防空地下室工程为例,由于是两层地下室,地下二层底标高为-9.800,常年地下水稳定水位为-7.800,基础形式采用人工挖孔桩和独立柱基,根据《人民防空地下室设计规范》不考虑常规武器的作用,所以应按核武器作用下的等效荷载计算,取人防底板荷载为25KN/m2,由于本工程基础不是采用箱基和筏基,底板荷载组合中应计入水浮力,且设计水头应为2米,在此项荷载组合中,人防荷载为等效静荷载,分项系数为1.0,水浮力为对整体结构是不利的,分项系数应为1.2,荷载计算确定后,按倒楼盖进行计算基础梁及底板,基础的截面则由平时荷载的组合确定。

2.1.2地下室底板的特殊情况在我们西南地区,经常能碰到地下室没开挖多深就见全岩了,且地下水水位较深,此时常采用独立柱基,以中风化岩石为持力层,底板也完全座落在岩石上,此时可以不考虑人防底板荷载,也不用考虑200mm 的构造厚度,完全由平时荷载控制。另一种情况是基础形式为端承桩,底板下土的类型为非饱和土,也可以不考虑人防底板荷载的作用,底板完全由平时荷载控制,按平时做法做。

2.2防空地下室顶板设计

地下室人防荷载可参考《人民防空地下室设计规范》中相应款项,对于低级别的防空地下室,应先根据人防口部距外墙的距离来判断是否考虑常规武器的作用,然后再与核武器作用下的荷载作比较,看顶板动荷载是由常规武器控制还是由核武器控制,这里应该注意的是在选用规范表4.8.2中核武器作用下的顶板荷载时顶板区格最大短边净跨10时,对于梁板结构10指的是次梁间的距离,对于无梁楼盖,10指的是柱轴线间的距离。安顺江山花园为两层地下室,地下一层考虑上部建筑的影响取为55KN/m2,地下二层的顶板应按防护单元间隔墙的等效荷载标准值确定,应取50KN/m2。当上下两层为一个防护单元时,中间楼层可不考虑人防荷载的作用,但应按构造做200mm的钢筋混凝土楼板,配筋按平时荷载组合计算。

2.3防空地下室框架柱和口部墙体设计

防空地下室框架柱主要由平时荷载控制,对于高层建筑下的防空地下室可以不考虑人防荷载的作用,对于口部的门框墙,临空墙则由人防荷载控制,其尺寸如果符合FG01~05的规定则可以套用图集,否则要重新计算,在门框墙和有封堵的临空墙计算中,我们常常会遇到门洞口有一边或两边的门垛尺寸较长,超过了800mm 时,或当门洞上边墙悬臂较长时,需要在门边加竖向柱和在门洞上边加水平梁,这时如何选择受力模型很关键,如果选择不当则和造成加柱和加梁的截面和配筋过大,不经济,根据我自己的设计经验,看层高和门洞两侧的墙那个距离小,选距离小的为主梁,距离大的那边加的梁或(柱)搭接在这道主梁上,这样的计算模型为最合理的模型,也是最节约,最经济的。

2.4防空地下室临战转换措施设计

防空地下室要做到平战两用才能取得更大的社会效益和经济效益,这就要求防空地下室要能够进行平战转换,就要进行封堵设计,我们目前用的人防标准图集中对型钢封堵洞口,都是在底板上预留一个200mmx150mm 的槽,临战时将型钢放到槽中固定,这在实际施工中很容易被遗漏,施工单位施工起来难度也比较大,因此我在设计中将留槽改为预埋钢板,封堵时只要将型钢下端焊在钢板上就可以

了,钢板的厚度和焊缝的大小,由具体的计算确定,这样就大大降低了施工的难度,实践证明,此改进是非常可行的。以上是我对附建式防空地下室结构设计的一些看法,当然遇到具体的设计时,设计思路和处理的办法是可以灵活变通的,但有一条原则,平战结合的防空地下室设计不仅应满足战时的防护要求和使用要求,还要满足平时使用的各项要求,使其做到安全、适用、经济、合理。

参考文献

[1]人民防空地下室设计规范[S].国家人民防空办公室,2005,(11).

第6篇

防空地下室的设计是结构设计的一个重要部分,但现在由于和平已久,很多建设工程参与方,包括一部分设计人员滋生了一种轻视防空地下室结构设计的情绪,这时错误的,下面从人民防空的重要性开始论述。

人民防空是国防的重要组成部分,是现代城市建设的重要内容,是一项全民的社会公益事业。人民防空作用不仅仅是在战时,而且在平时也得到充分的体现。人民防空的设施,设备,如工程、通信警报网络等,除保密部位外,都可以开发利用,为国家经济建设、城市建设、群众的生产生活服务。人民防空专业队伍平时坚持岗位练兵,在发生自然灾害、人为灾害、工业事故时,可以投入抢险抢修,抗灾救护,为减轻灾害损失发挥重要作用。公民通过接受人民防空教育,掌握防护的基本知识和技能,以及在特殊情况下的求生技能,在平时遇到突发灾害或事故时,就能有序地进行自救互救,保护自己,减少伤亡。

人民防空的任务是:国家根据国防需要,动员和组织群众采取防护措施,防范和减轻空袭危害。人民防空的防护措施主要包括两个方面:一是群众自身采取的防护措施,通过接受人民防空教育,熟悉和掌握防空的基本知识和技能,以及在特殊情况下的求生技能等,达到自救互救、自我保护的目的。二是政府动员和组织群众采取的防护措施,主要是按照人民的要求,修建人民防空工程、通信、警报设施,做好城市人口疏散和安置的准备,制定重要经济目标防护和抢修方案,组建群众防空组织等,达到保护人民生命和财产安全的目的。

为此,国家制订了一系列人防政策规定及人防法规。人防政策规定是国家制定的指导人防工作的各项政策规定的总称。包括修建防护工程政策规定,结合民用建筑修建防空地下室的规定,人防经费筹集管理的政策规定,人防工程建设、使用、维护管理的规定、国家对建设和开发利用人防工程实施优惠政策的规定等等。人防政策规定是人防各项建设有序进行的法律保证。人防法规是指中华人民共和国人民防空法及各地方跟据此法规相应编制的地方法规。

对于我们工程设计人员来说,贯彻落实人防政策法规,就是要在设计中严格遵守《人民防空地下室设计规范》(GB 50038-2005)及地方政策的相关规定,保证人防工程的顺利完成。为此,首先要认识实行人防工程的必要性。

人防工程的作用总结起来主要有以下三点:

第一: 人防工程对核武器、化学武器、生物武器的各种杀伤因素和常规武器的袭击都有较好的防护作用。首先,人防工程可以在遭受核武器、化学武器、生物武器袭击时大大减少人员伤亡。在未来核战争中,人防仍然是防护核袭击的有效手段。前苏联的有关专家估算,一个没有采取核防护措施的城市,伤亡率可达90%,而采取措施后只有5-8%的伤亡,另外,多次实验也表明,经“沙林”毒剂的多次袭击,人防工程内的实验动物仍可安然无恙。 其次,人防工程对高技术常规空袭兵器的袭击也具有显著的防护作用。所以,在国土防空建设中,既要铸造御敌的利剑,大力发展先进的防空兵器,采取积极打击的方法,与敌空袭兵器作斗争,又要锻造防护的盾牌,大力加强人防工程,保存战争潜力和有生力量。

第二:人防工程对地震等自然灾害有较好的防护作用。据对地震后的调查,凡有地下室的楼房,地震破坏就小。四川地震后,在地面建筑一片废墟的情况下,防空地下室基本完整无损,震后有很多人在地下室内生活和避震,保护了居民的生命和财产安全。

第三:随着经济的发展,现代化的城市人口膨胀,交通拥挤,地皮紧张,环境污染,基础设施不足,生态失去平衡等问题日益严重。要解决这些问题,城市建设必须开辟新的空间,向立体化发展。不少国家的城市兴起“地下热”,结合人防工程的要求;大量修建了地下铁路、地下停车场、地下工厂和仓库、地下街道和商店、地下医疗设施和娱乐中心等,形成了比较完善的地下建筑体系,成为整个城市建设的重要组成部分。这样,就可以节省土地资源,缓解城市交通拥挤的矛盾,扩大绿地面积,保护地面自然生态环境,有利于生态平衡。我国一些大中城市的地下建设也已具备了一定规模。它们开发利用人防工程,充分发挥投资效益,为回家创造财富,有力的促进经济建设的发展。

十五”以来,随着我国城市化进程的加快和人防法律法规的贯彻落实,人防工程建设得到了快速发展,人防工程面积呈现高速增长的态势,在战时防空、平时防灾、城市建设和经济发展中的作用进一步增强。

防空地下室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、底板等其它构件的结构设计,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、临空墙的计算、出入口通道(包括风井)的计算等几个方面,

防空地下室结构设计有以下特点:第一、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% ,第二,考虑结构的动力响应,第三,结构构件可考虑进入塑性工作状态,第四、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,第五,重视构造要求,人防设计的许多构造要求是与一般的建筑设计不同的,要求更为严格,如对混凝土强度,地下室顶板的最小厚度,钢筋混凝土剪力墙厚度等,故仅仅只考虑受力计算,不考虑构造措施是不合理的。

第7篇

关键词:防空地下室;等效静荷载

0前言

防空地下室是为战时服务、具有预定战时防空功能的特殊地下建筑,与普通地下建筑相比较,其使用对象、条件、要求均有明显差别,从而在设计原则、设计标准和处理方法上,均与普通地下建筑不同。与一般民用建筑结构(普通地下室)相比较,防空地下室结构有以下主要特征:承受爆炸(常规武器、核武器)动荷载、结构产生运动、材料强度提高、结构可靠指标降低、大部分钢筋混凝土结构构件可按弹塑性工作状态设计等。

1 人防结构设计特点

防空地下室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、底板等其它构件的结构设计,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、临空墙的计算、出入口通道的计算等几个方面,而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。防空地下室结构设计,必须满足预定的抗力要求,在预定的爆炸动荷载作用下,防空地下室不能破坏,并具有足够的承载能力。防空地下室的结构设计,必须满足预定的密闭要求,在预定的爆炸动荷载作用下,防空地下室必须满足防毒要求和辐射防护要求。人防荷载的作用时间:很短,1秒钟左右; 人防荷载的作用次数:一次(整个结构寿命期内一次);

人防荷载的性质:突加快卸的瞬时动力荷载;人防荷载的分布:同时、均匀、满布;

人防荷载的分项系数:分项系数=1,原因是:偶然性荷载不乘分项系数。

2 防空地下室结构设计步骤

防空地下室设计和一般民用建筑结构设计一样,一般步骤是:确定结构类别确定结构体系确定荷载组合(等效静荷载、静荷载)内力分析确定控制内力截面设计。

2.1确定荷载组合

由于防空地下室战时荷载组合中不考虑一般活荷载,所以在战时荷载组合中只包括动荷载和静荷载两类。动荷载是指核武器或常规武器爆炸作用下结构等效静荷载,静荷载指土压力、水压力、地面堆载、上部建筑传来的荷载、结构自重等荷载。防空地下室结构要按甲、乙类防空地下室进行荷载组合,并取各自的最不得的效应组合作为设计依据。

2.2内力分析

防空地下室结构在确定等效静荷载和静荷载后,可按静力计算方法进行结构内力分析。即将动力作用下求内力问题转化为静力作用下求内力问题。

内力分析时,宜根据结构类型、构件布置、材料性能和受力特点等选择分析方法:

2.3截面设计

在动荷载和静荷载同时作用或动荷载单独作用下,防空地下室结构构件在承载设计中采用材料动力强度设计值,其值为静荷载作用下材料强度设计值乘以动荷载用下材料强度综合调整系数,其余基本上与地面建筑结构的截面设计相同。

当由战时荷载组合计算出的内力起控制作用时,防空地下室结构设计中不能直接采用静力作用下计算图表来进行截面设计,否则将造成不应有的学浪费,这是由于加入材料强度综合调整系数后,使等效静荷载与等量荷载并不等价。

第8篇

关键词:城市人防工程;结构设计;施工质量;危险源

中图分类号:TU7 文献标识码:A文章编号:

1、新时期城市人防工程建设的必要

防护研究人民防空工程是指为防范和减轻空袭危害保护国家和人民生命财产安全在城市中修建的防护工程简称人防工程。它包括为保障战时人员与物资掩蔽、防空指挥、医疗救护等单独修建的地下防护建筑以及结合地面建筑修建的战时可用于防护的地下室。

几十年来我国在人防工程建设方面投入了大量人力、物力和财力在各地区修筑了大量的人防工程设施。根据世界战略格局的变化趋势和我国新时期经济发展的特点,国家人防办提出了“长期准备、重点建设、平战结合”的人防建设方针。结合我国当前经济发展的良好局面,加快建设具有中国特色的人民防空工程。在确保战备效益的前提下,最大限度发挥社会和经济双重效益。房地产市场的不断发展和城市地下空间的开发利用,城市人防工程的建设也得到了快速增长,从人防工程的防灾特性看,它可以起到以下几方面的作用:(1)弥补地面防灾空间的不足;(2)对地面上难以抵御的外部灾害如战争空袭、地震、风暴等有较强的防御能力;(3)地面上受到严重破坏后保存部分城市功能。由于战时灾害与平时灾害有着多方面的共同性战时防空与平时防灾是人防工程建设抗灾抗毁的两个方面其防空与防灾都是以人防工程为主体。所以将城市防空与防灾统一起来形成一个统一领导下的中国特色的高层次平战结合的人防工程建设体制。

2、城市人防工程结构设计的危险源分析及对策

有限的土地资源和无节制扩张的城市建设问题成为制约城市发展的重要因素之一。现代城市化建设中,地下室的建设任务相应的增加,地下室也作为人防工程以备战时之用,大量人防工程结合地下停车库、地下商场等地下建筑物进行兴建。要保证人防工程质量,首先要保证设计质量,而人防工程设计中结构设计又是整个人防工程设计中的重要组成部分。

2.1 人防工程结构设计特点

由于人防动荷载属于偶然作用荷载,其动态量值很大,但持续的时间却非常短,仅几毫秒或几十毫秒,并且在作用过程中不断随时间迅速衰减的特点。因此在人防动荷载作用下,材料的力学性能与在静荷载作用下相比,材料的力学性质发生了明显的变化,各种材料强度的提高和结构构件承载能力可靠性指标的变化。

在人防动荷载与静荷载同时或人防动荷载单独作用下,材料强度综合调整系数γd。在人防动荷载与静荷载同时或人防动荷载单独作用下,混凝土和砌体的弹性模量,可取静荷载作用的1.2倍,钢材的弹性模量及各种材料的泊松比均可取静荷载时的数值。2.1.1人防地下室水平荷载作用及变形特征

(1)风荷载计算均扣除地下室的高度。地下室是否约束、约束的程度与风荷载计算无关。

(2)设计设定地下室部分的基本风压为零;在地上部分的风荷载计算中,自动扣除地下室部分的高度,地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点。结构在地震作用下的反应受地下室外的回填土约束程度的影响。

(3)由地下室质量产生的地震力,主要被室外的回填土吸收。 2.1.2人防地下室竖向荷载作用及变形特征

对于一般结构而言,地下室外的回填土约束对竖向荷载作用几乎没有影响。当地下室出现悬挑结构,则地下室外的回填土约束对竖向荷载作用有一定影响。所以,地下室不应有悬挑结构。首选地下室与上部结构整体分析。因为竖向变形的协调是非常重要的。当地下室体量、面积很大时,与上部结构所占面积差异太大,如超大地下室、底盘等,此时可以根据上部结构的底面积取外伸2~3跨作为地下室,并与上部结构共同分析。 2.2人防结构设计的原则 人防工程依据其对冲击波的防御能力可分为四个抗力等级:6级、5级、B4级和4级。其中4级防御能力最强,等级最高。B4级仅次于4级。按照人防工程“长期坚持、平战结合、全面规划、重点建设”的建设方针,必须使结构设计做到安全可靠。设计荷载应全面考虑动荷载以及土体作用力、水压力、结构自重静荷载及地震荷载的作用,人防工程抗力等级是按照抗核爆炸冲击波超压的大小来划分的。人防工程除战时受到核爆炸和常规武器爆炸荷载作用外,在平时使用时,还会受到地震作用。随着人防工程建设规模的日益扩大,人防工程结构安全性评价已成为亟待解决的重要问题。

2.3人防工程抗地震问题及对策

1)人们普遍认为地下结构包括人防工程的抗震性能较好,地震时偏于安全。但是近二三十年来全球范围内发生的几次强烈地震特别是阪神地震,地下结构均有明显破坏,对以往的“地下结构在地震时是安全的”这一传统观点产生质疑。2)人防工程一般采用无梁楼盖结构或框架结构,根据地下结构地震破坏的特点,地下结构一般为剪切破坏,人防工程抗水平地层运动的能力可能较弱,因此这预示着人防地下结构地震时的易损性,有必要对现行的人防工程进行抗震校核。如果在设计和施工时不充分考虑地震荷载因素,一旦有强震发生,其后果不堪设想。3)由于人防工程担负着重要的社会功能,其投资成本比地面结构高得多,且建地下,一旦有裂纹或其它变形,将会发生渗水、漏水等现象,严重影响它的使用。同时地下结构的震害现象不易于发现,检修不便,因而其抗震设计应采用较高的设防标准。

3、城市人防工程施工质量危险源分析及对策

人防工程建设是以实现人防工程的战备效益、社会效益和经济效益为目的。人防工程质量总体水平虽有显著提高,但由于建设单位及人员普遍缺乏人防工程专业技术知识,导致在人防工程施工中经常会出现一些质量问题。对人防工程质量进行监督检查是国家赋予人防主管部门的神圣职责,如何对人防工程施工质量实施有效的监管是人防部门的首要任务。

3.1 人防工程建设体制问题分析及对策

人防工程建设体制中由于人防工程的特殊性和专业性,加上传统型的管理模式 ,由此形成的局部封闭管理,致使许多工程的业主、勘察、设计、施工、监理和质监单位缺乏人防工程的专业知识和质量管理水平。这种管理格局,基本上是一种内部的监督体系,很难实行严格、公正的工程监理和质量监督,不利于形成有效的机制。

加强对人防工程参建单位及参建人员资质审查管理,参加人防工程建设单位的资质条件,直接关系到人防工程建设质量的优劣。因此,加强对参加人防工程建设单位资质审查管理,是人防工程建设质量提高的基本保障措施。

3.2 人防工程专业设计不规范问题及对策

人防工程设计专业性强 ,市场准入中人防专业设计单位缺乏,非专业设计单位的设计人员掌握的人防工程设计知识参差不齐,造成人防工程设计问题较多,设计质量审查把关难度增加,使工程质量受到影响。

由于人防工程具有防护功能、密闭性能等不同于一般土建工程的特殊要求,人防主管部门应积极参与人防工程图纸会审并进行技术交底工作;查阅施工组织设计(或施工方案)、监理规划和监理细则,重点审查关键部位和主要分部分项的质量保证措施,完善质保体系。

4、结束语

城市人防工程的建设在市场化进程的推动下得到长足的发展,人防工程建设质量管理部门,如何有效地对工程的结构设计和施工全过程进行监管,加快构建城市人防工程施工质量管理体系,对提高工程的施工质量具有深远意义。

参考文献

[1] 高冬梅. 对我国城市人防工程建设的思考[J].新建筑.2004年5期.

第9篇

关键词:地下室;结构设计;问题;方法

中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:

地下室作为整个建筑结构的重要组成部分,其决定着整个建筑结构是否具有稳固的基础,在一些高层建筑中,地下工程的造价甚至还比上部结构造价要高。而由于地下室的特殊位置,其结构设计是较复杂的设计问题,要考虑以及涉及的内容繁多,甚至对于一些关于地下室结构的设计问题目前还没得到思想一致,如基础与地基的相互作用、上部结构刚度对地基基础的影响程度等。鉴于地下室的复杂设计因素,这要求我们设计人员在进行地下室结构设计时应把握安全可靠、经济合理的协调原则,从技术以及经济方面去深入研究地下室结构的设计技术问题。随着人们对地下空间需求的不断增长, 地下工程在整个建设项目中所占的比重还会越来越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期长、施工难度大, 结构设计的好坏将会对整个项目的设计周期、施工工期以及建造费用产生巨大的影响。

1 目前地下室结构设计存在的问题及解决方法

地下室结构的设计也比较复杂,其中所涉及的技术问题繁多,随着国民经济建设的发展,大片的城市住宅或商业建筑和高层、超高层建筑越来越多。为了满足建筑功能及基础埋深的需要,一般均设有一层或多层地下室,平时作为车库、设备用房或商业用途。地下室结构的设计比较复杂,其中所涉及的技术问题繁多,主要有抗浮问题、不均匀沉降问题、结构超长问题、人防设计等等。

1.1抗浮问题

对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言, 塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题, 但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题,

1.1.1确定科学合理的抗浮设防水位

目前,地质勘查单位提供的岩土工程勘查报告中对地下水水位提出了三个指标: 1) 拟建场地历史最高水位; 2)近 3年~5年最高水位; 3) 勘查时的实测静止地下水位。确定地下室抗浮设防水位时应根据设计规范中确定的原则:防水要求严格的地下室, 其设防水位可按历年最高地下水位; 对防水要求不严格的地下室其设防水位可参照近 3年~ 5年最高水位及勘查时的实测静止地下水位。

1.1.2在建筑允许的情况下, 尽可能提高基坑坑底的设计标高, 间接降低抗浮设防水位。具体措施有以下几种:

1) 采用平板式筏板基础。一般而言, 平板式筏板基础的重量与“低板位”梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当, 但后者的基础高度一般要比前者高。

2) 楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。一般宽扁梁的截面高度为跨度的 1/16~ 1/22, 宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高, 从而相对降低了抗浮设防水位。

1.1.3增加地下室的重量

增加地下室本身的重量有以下几方面的优点:1) 增加地下室的重量是解决地下室抗浮问题的一个直接有效的方法, 但这种方法还应该结合地基土的承载力而定, 不能顾此失彼; 2) 在对主体结构的地基承载力进行深度修正时, 增加地下室的重量可以提高主体结构的有效埋置深度, 从而提高了主体结构修正后的地基承载力特征值。

1.2不均匀沉降问题

不均匀沉降问题对于大底盘高层建筑群而言是一个必须面对而且必须得到很好解决的问题, 除非该建筑群直接坐落在坚硬的岩石地基上。主体结构采用桩基础这样即能保证主体结构具有较小的最终沉降量, 也不存在地基的承载能力问题, 而且可以避免设置沉降后浇带后所带来的一些问题。但此种方法造价较高, 一般适用于超高层建筑或地基条件较差的情况。主体结构部分采用整体基础, 裙房及地下室部分采用独立基础外加防水板这种处理方法充分发挥了各种不同基础形式的优点且造价低廉, 但施工工序复杂,目前在实际工程中使用较少。

1.3地下室结构超长问题

地下室结构超长问题表现在地下结构虽然受温度变化的影响较地上结构小, 但周边约束作用较强, 结构超长问题的重要性仍然不容忽视。

设置伸缩后浇带。地下结构一般在结构长度大于40 m ~ 60 m 时宜设置一道伸缩后浇带, 普通的伸缩后浇带宽度约为 800mm~ 1000 mm, 钢筋贯通不切断。对于平面尺寸特别长的地下结构, 设置钢筋断开的伸缩后浇带, 后浇带的宽度按钢筋搭接所需最小尺寸和必要的操作空间确定。

1.4人防地下室的结构设计问题

大底盘地下室根据其使用要求通常会分为人防区和非人防区两部分, 普通民用建筑的防空地下室人防等级一般以五、六级居多。按照平战结合的设计原则同时考虑结构的受力特点以及经济因素, 五级人防区大都设置在主体结构部分, 六级人防区大都设置在裙房或纯地下室部分, 并且人防区基本上都位于地下室最下一层; 人防地下室和非人防地下室相比, 由于增加了核爆动荷载以及对辐射等方面的要求, 使人防地下室在结构设计上与非人防地下室有较大区别, 主要体现在以下几个方面: 荷载及荷载组合、材料强度、内力计算和构造规定等。

1.4.1人防构件的最小截面尺寸取值问题

按照人防地下室设计规范规定,人防顶板、承重内外墙、密闭门门框墙的结构最小厚度为 200mm,同时还应满足人防地下室防早期核辐射所要求最小防护厚度。对于人防顶板,当顶部有覆土时,可以将覆土的厚度折算成相应的混凝土厚度来计算顶板的防护厚度,当顶部没有覆土时,也可以考虑建筑面层的防护作用;对于人防墙、密闭门门框墙,当其防护厚度不足时,则应增加墙厚或按规范要求采取相应的加强防护措施。确定人防构件的截面尺寸除考虑上述两个方面外,还应使人防构件在相应的人防荷载作用下具有规范所要求的允许延性比。

1.4.2人防构件的荷载取值问题

防空地下室在核爆动荷载作用下的动力分析采用等效静荷载法,当人防构件的等效静荷载标准值按规范取值时,应注意这些荷载的使用前提,即:构件的允许延性比和计算长度。对于人防顶板、底板,当其覆土厚度大于 115m 时,其等效静荷载标准值可以适当减小。

1.4.3 人防底板的荷载控制问题

人防地下室位于主体结构部分时,人防底板一般是平时荷载起控制作用;人防地下室位于纯地下室部分时,当仅有一层地下室且顶部有覆土时,人防底板一般是战时荷载起控制作用,当有两层或两层以上的地下室且顶部有覆土时,人防底板一般是平时荷载起控制作用。

1.5计算措施

计算措施应结合以上相应方法,在一定程度上准确确定不均匀沉降量, 具体措施有: 1) 计算主体结构的沉隆量时应考虑基础的补偿作用; 2)考虑基坑开挖后基坑坑底的土反弹量。

2 结束语

现代的高层建筑越来越多,地下工程极其庞大。因此,无论是在地下室的结构设计上,还是在施工上都应该引起我们的高度重视,要对此问题进行深入的探讨和研究,以提高地下室的结构设计水准,保证建筑物的安全和适用。

参考文献:

[1] 都军花,梁丽芳.建筑工程中地下室结构设计探讨[J].中国高新技术企业,2009,(05).

[2] 文 华.论述地下室结构设计存在的问题[J].建材与装饰,2008,(06).

[3] 杨照夫.金马同盛大厦地下室结构设计分析[J].科技创新导报,2011,(24).

[4] 徐林,卢道媛,路一鸣.青岛国际会展中心二期大面积楼板裂缝控制设计[J].建筑科学,2009,(04).

第10篇

关键词:高层建筑;人防;地下室;结构设计

随着我国经济的迅猛发展,我国城市建设的成果日益显著,高层建筑的频繁出现对于人们而言已经不足为奇。然而,城市建设的快速推进使得城市的空间越来越小,人们逐渐将城市建设的重点转向城市的地下空间。城市地下空间的研究开发不仅是城市发展的需要,更是保障人民生命财产安全的需要,一旦遇到紧急状况,城市地下空间如人防地下室将成为人们避灾躲难的主要场所,因此,建设好高层建筑的人防地下室具有非常重要的经济意义和现实意义。

1 基本概念及主要特点

1.1 基本概念

所谓人防是指人民防空,而人民防空的主要任务就是根据实际的国防需要,组织人民群众应对相关危机,从而减少人民生命财产的损失。在进行人防地下室的结构设计时,我们主要需要考虑到平战转换的要求、应对常规武器及核武器爆炸动荷载的作用。人防地下室的建造旨在当发生战争或者其他险情时能够减少人民生命财产的损失,为了不影响人民正常生活及国家经济的发展,人防地下室的建造还要考虑到战时和平时的不同荷载的转换。因此,在进行人防地下室结构设计时,主要需要考虑人防地下室主体结构设计、隔墙设计及孔口防护的设计等三个方面的内容。其中,人防地下室的主体设计主要含有对顶板、底板及外墙的结构进行设计,而隔墙则需要对相邻人防单元及普通的地下室的隔墙等结构进行设计,而孔口防护的设计则是包含了消波系统及人防出入口的设计。

1.2 主要特点

很多人由于对人防地下室的不了解而将人防地下室与普通地下室混为一谈,认为二者没有什么区别,实则不然。一般而言,普通的地下室大多是充当储物及应对一般险情的作用,而人防地下室则是更多的考虑到应对战时的情况,尤其是武器爆炸的动荷载问题。这种动荷载能够在瞬间产生巨大的数量,但是存在时间不长而且是不断的减弱的,属于偶然性荷载,这是武器爆炸所特有的荷载类型,而人防地下室的建造能够很好的应对这一类荷载。因此,相对于一般的地下室而言,人防地下室具有其自己的特点:首先,根据其应用的主要环境,人防地下室的结构设计的可靠度要低于一般的地下室,其钢筋混泥土延性构建的失效率高达6.1%,远要高于一般地下室的0.069%;其次,相对于一般地下室的结构构件而言,人防地下室的钢筋混泥土结构构件能够按照弹塑性工作状态来进行设计,这样一来不仅能够使得人防地下室能够在爆炸后承受更高爆炸动荷载保障人民生命财产安全,还能够在相关材料上有较大的选择空间,具有非常高的社会经济价值。此外,由于人防地下室关系到广大人民群众的生命财产安全,因此人防地下室的结构设计相对于一般地下室而言具有更高的要求,建造的过程也更为严格,在相关建造材料的选择上的要求都比一般地下室要高。另外,人防地下室主要是考虑应对武器爆炸的动荷载作用,因此要对其结构动力进行分析,这一分析能够用静力计算方法进行分析,并对其结构的承载力进行分析判断。最后,在进行高层建筑人防地下室结构设计时还应该充分考虑到期战时和平时的荷载转换问题,要根据人防地下室地面上的建筑高度制定相应的荷载量,来应对紧急状况。

2 实例工程概况

通过相关资料的查阅及分析,笔者选取了一栋12层的高层建筑进行相关分析。该建筑位于较为繁华的市区,人口居住较为密集,建筑只有一层地下室,而且地下室的面积大概为2300m2,其中有效的人防面积大约为1800m2,是为战时准备的一个人防地下室。该地下室平时主要的作用是作为车库使用,而在特殊情况时则能够作为二等人员庇护中心,最大的庇护人数大约为1000人,这一人防地下室属于甲类核6级、常6级,在该工程中,忽略上层建筑对防空地下室顶板的影响,本工程主楼内的顶板区隔最大短边净跨小于9m,覆土的厚度大约为0.3m,主楼外单层地下室的附图厚度约为1.0m,最大短边净跨小于4.5m。其人防分区的示意图如下所示:

3 结构设计

3.1 主体结构设计

建立电算模型:采用PK-PM软件设计本工程梁、板等部分构件,建立电算模型是以建筑专业提供材料后为前提,主要分为两个步骤:第一点,因为本工程属于附件式人防工程,所以需要与主楼的设计相适应,在以足人防为前提之下,人防地下室的竖向承重构件应该与主楼一致。在主楼结构电算模型的基础上添加如口部、车道布置等的人防结构构件,然后再在荷载输入菜单中布置各房间的人防等效荷载和恒活荷载。第二点,先确定电算参数,首先在PMCAD的“本层信息”中填入钢筋强度和板厚、混凝土等相关信息,然后在“设计参数”中逐个填写结构体系、地下室层数、梁柱保护层厚度和地震信息等,最后应用SATWE进行结构内力分析计算后就可以得到相关的梁配筋结果。再来分析计算结果,若结果显示梁超配筋。则可通过增加梁的宽度和高度来调整,也可以提高钢筋混凝土的等级来修正,最后是外墙、临空墙、人防底板等构件的设计,外墙除了要承受水平压力外,还有武器爆炸所产生的动荷载,所以需要根据最不利的荷载工况来决定是否施加人防荷载并设计,如果不考虑人防荷载,则按照弹性板设计,并验算挠度和裂缝,如果考虑人防荷载,则按照塑性板设计,不验算挠度和裂缝。

3.2 人防口部设计

人防口部设计包括防护密闭门与消波系统的设计、出入口通道内临空墙与门框墙的设计、孔口构件设计。开敞式通道只考虑静土侧压力,防倒塌棚架的设计分竖向和横向两项,竖向力和横向力存在时间间隔,所以不用考虑两者同时作用的情况。消波系统主要由扩散室和防爆波活门组成,其各部分尺寸由《规范》确定,扩散室前墙为临空墙活门传来的荷载和墙面的荷载一般按照临空墙等效静荷载标准取值,其他可按土中压缩波压力决定;临空墙可按照一般墙体进行计算,门框墙按悬臂梁计算。由于人防工程在战时承受较为复杂的爆炸荷载,再来人防工程的特殊性,所以容易出现设计误差。

4 总 结

随着城市的高速发展,城市建筑的高度越来越高,单位面积居住的人数也越来越多,因此对于危机的应对要求也越来越高。人防地下室作为战时人民生命财产的重要庇护所,对其结构设计进行研究具有非常重要的意义。只有树立一种危机意识,才能够在危机发生之时将损失将为最低。

参考文献

[1]沈元红.高层建筑深基坑降水方案的选择与应用[A].2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C].2010年.

[2]张雷,安鹏.高层建筑大体积混凝土施工工艺[A].土木建筑学术文库(第15卷)[C].2011年.

第11篇

关键词:高层建筑,超长地下室,结构设计

中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:

国民经济的快速增长,使城市高层建筑日渐增多,而因高层建筑相关的技术、经济、使用等问题,往往都会设计超长地下室。然而超长地下室的建设不仅给整个建筑结构设计、施工设计等方面都带来了一定难度,并且地下室设计的好坏直接影响人民的生活工作。此外,高层建筑超长地下室结构设计本身所涉及的技术问题较多,如混凝土结构裂缝问题、不均匀沉降问题、抗浮问题、人防设计问题。本文总结近些年来一些高层建筑项目的实践经验,以超长地下室结构设计常见的问题为主线,提出解决方法并进行适当的经济分析。

一、混凝土结构裂缝问题

高层建筑的地下室往往超长,一般都超过了40m-60m。从技术上来讲,地下室混凝土结构不易受温度方面的影响,但由于建筑物的约束作用过强而导致不易控制混凝土结构裂缝。具体来讲,特别是超长地下室,一旦其地下室结构出现问题,其防水功能就会受很大影响,从而影响混凝土结构的耐久性、稳定性,也就容易形成安全隐患。此类问题原因在于材料问题、混凝土强度、结构设计施工等方面。所以要做好混凝土裂缝控制,必须要严格控制设计、施工。具体而言,首先进行裂缝计算,依据混凝土规范,在裂缝允许出现的范围内,合理配置满足要求的强度钢筋,然后难处裂缝宽度,一般要将裂缝控制在迎水面0.2mm、背水面0.3mm内;其次要严格把关材料环节,尽量选择带肋钢筋,混凝土标号不宜大于C40,为保证其质量,可以适当添加UEA膨胀剂;再次满足构造各方面要求,要考虑到沉降后浇带,同时设置温度后浇带,严格按照相关规范来配置钢筋间距,其最大间距不宜超过150mm,若遇到迎水面保护层厚度较大时,可以适当的通过设置钢筋网片来控制混凝土裂缝;最后要把握施工方法,超长地下室所使用的水泥等级要高于32.5Mpa,水灰比不宜大于0.5,虽然温度变化对地下室裂缝的影响较小,但仍要严格的进行保温保湿养护,要保证混凝土中心温度与表面相差在25oC以内,还有要做好不少于半个月的养护。

二、不均匀沉降问题

不均匀沉降问题基本上是现在带有超长地下室的高层建筑解决的问题,除非是在坚硬的岩石上建造地基。对高层建筑的超长地下室设计而言,必须考虑到周围建筑物和高层建筑对同一地下室的沉降缝,为使建筑的各个部分的沉降互不影响,就需尽可能的避免不均匀沉降所带来的内力,但这样一来就会给地下室防渗漏、结构稳定性设计带来一定的技术障碍,而一般都有以下几种解决方法:采用人工处理地基,即主体结构部分采用CFG桩复合地基,在裙房及纯地下室部分可以采用天然地基,这主要是因为CFG桩技术越来越成熟并性价比较高;主体结构采用桩基础,这样一来可以将主体结构的荷载通过所设置的桩基础而传递到岩石或土层上,也就在一定程度上保证了地下至周围建筑物和高层建筑的最小沉降,同时避免了设置沉降后浇带引起的一系列问题,此法优势明显,但由于造价高昂,因此往往适用于地基条件较差的情况;主体结构部分使用整体基础,裙房及地下室采用独立基础外加防水板,此法不同前两种方法,其造价也相对偏低,但是由于其施工工序复杂且不利于控制,因此使用相对较少。此外需要注意的是在不均匀沉降的相关计算方面,在选择相关的不均匀沉降控制方法时,要考虑到基础的补偿作用来计算主体结构的沉降量。

三、抗浮问题

高层建筑项目的地下建筑往往不会遇到抗浮问题的难点技术,但其超长地下室设计就会遇到层层技术问题。解决的方法往往有:首先要科学合理的确定抗浮防水位,地下室设防水位的原则是可依据历年最高水位来设防水位,而若是防水要求不是很严格的话,可以按3-5年最高水位来设防水位,科学设置好防水位给建筑项目带来的直接性经济效益是明显;其次,在一定允许条件下,可适当提高基坑坑底的设计标高,从而可以间接的降低设防水位,这一方法具体而言可以采用平板式筏板基础、楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖,宽扁梁可以有效的降低地下结构的层高,也相当于间接的达到了降低抗浮设防水位;再次可以通过增加地下室的重量直接来解决抗浮问题,然而此法必须考虑充分到地基上的承载力,不然后果不堪设想,在修正主体结构的地基承载力时,增加地下室的重量可以适当的提高其有效埋置深度,这样一来也就提高了地基承载力特征值,而实际上,要达到增加地下室重量目的,可以通过增加基础底厚度、增加基础顶覆土厚度、采用容重大且价格低的填料来增加基础配重,也可通过增加地下室顶板的厚度;最后还可以通过设置抗浮桩来解决抗浮问题,此法有局限性,主要问题在于地下水位计算的不精确性原因,容易造成主体结构和裙房间的产生更大的不均匀沉降差,而当地下水位长期较高时,抗浮桩的作用就比较明显,因而在设计方面要充分综合各方面的条件和影响来选择抗浮方法。

四、人防地下室结构设计问题

高层建筑地下室按不同使用要求分为人防区、非人防区两个部分。普通民用建筑防空地下室人防等级一般都是五、六级。而按平战结合原则,综合考虑到地下室受力各方面因素及建筑项目经济因素,一般将主体结构部分设置成五级人防区,而裙房、纯地下室部分往往设计成六级人防区。人防地下室考虑到了来自核爆动荷载及辐射等要求,所要求的材料、内力计算、构造规定均与非人防地下室有所区别。根据相关规范并结合实践经验,浅谈人防地下室结构设计中的几个具体问题并提出相关解决方法。其一,人防构件最小截面尺寸取值问题,结合《人民防空地下室设计规范》规定,人防顶板、人防墙、密闭门门框樯的最小厚度为200mm,对人防顶板而言,当顶部有覆土时,可以将覆土厚度通过折算的方法当成混凝土厚度来计算顶板防护厚度,无覆土情况下,便要考虑建筑面层的防护作用;而对于人防墙、密闭门门框樯的防护厚度达不到要求时就必须通过适当的方法来增加墙厚或是严格按规范来设计施工。其二,人防构件荷载确定,人防地下室荷载计算分析往往采取等效静荷法,用此法关键在于等效静荷载的使用前提;其三是人防底板的荷载控制,对两层及以下的人防地下室而言,当其顶部有覆土时,要注意到此时人防底板往往是由平时荷载起到控制作用的;其余情况往往是战时荷载起作用。

五、小结

总而言之,高层建筑超长地下室的结构设计涉及的技术问题较复杂,目前仍是建筑界研究关注的焦点。作为结构设计人员必须要扎实的专业知识技能和丰富的经验积累,并从技术和经济两方面来深入研究地下室结构设计,以做到技术与经济同步、安全与适用相协调的高水平地下室结构设计。

参考文献:

[1]徐培福、傅学怡、王翠坤等,复杂高层建筑结构设计.北京:中国建筑工业出版 社,2005.

[2]杜文卓,高层建筑地下室剪力墙裂缝分析与控制[J].合肥工业大学,2012.4

第12篇

【关键词】建筑,地下室,结构设计,分析

中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:

一、前言

近些年来,在城市建筑设计中,经常会伴随着各种功能的地下室或者是地下车库,很多高层建筑为了充分利用建筑空间,将一些设备或者是消防池等设置在地下室,不仅仅更大程度的利用了建筑空间,节省了相关的成本费用,更大大深埋了地基,加强了整体建筑结构的稳定性,增强了建筑的抗震性能,确保了建筑的安全性,同时,也使得整个地下室的功能得到了最大程度的挖掘,避免了建筑价值的浪费。在建筑地下室结构设计中,设计人员要综合分析整体建筑结构的具体情况,综合考虑到建筑的防火,防震,通风,采光等各个方面的的因素,在满足建筑基本功能的的前提下,做出创意设计,选择合理的结构方案。

二、地下室结构设计存在的问题

地下室工程涉及到的专业领域非常广泛、专业知识相对复杂。在对建筑工程的地下室进行结构设计时,要综合考量到使用功能、防火功能、人防需要,还要顾及到管道、通风、摊水、采光等各个专业的相互联系配合。对于拥有大底盘的建筑群体来说,一般来讲,在塔楼部分的使用时期,基本不会发生抗浮问题。但是地下室以及裙房部位却会有抗浮不能满足实际要求的毛病。

其设计上的主要问题表现在:

(1)结构平面的设计。

(2)抗震设计。

(3)地下室抗渗、抗浮设计。

(4)地下室的结构超长。

(5)外墙的结构设计。

三、地下室结构平面设计

建筑工程的地下室结构设计,需要多个部门的共同配合,要坚持在满足基本的使用功能基础上,综合分析建筑的防火,抗震,设备用房,管道铺设,排水通风等多个方面因素,并促使多个专业领域人员通力协作。设计人员在设计过程中,可以选择使用设计后浇带或者是混泥土外加剂,也可以选择地上设缝或者地下不设缝等方式,这些方式,都可以满足不设缝的目的,在地下室的设计施工过程中,很容易出现地下室过长的问题,这时候,仅仅依靠后浇带的设计难以解决问题,可以再实地测量勘察的基础上,将地下室平面做出科学的调整,并进行严密分割,根据需要,设计一些比较窄的通道,使得管道可以相连。为了让接缝变得更少,且最大程度的减少接缝的受力,方便维修补救。可以将变形缝设计安装在通道的外部。最后,要充分考虑采光井的位置,做出科学的采光设计。

四、地下室外墙结构设计

地下室外墙的设计是整个建筑工程地下室结构设计的关键环节,对整个建筑工程地下室结构的合理性有着十分重要的影响。在设计时候,要综合考虑到水,土压力因素,并通过这些因素来验算外墙的抗裂性能。总体而言,要在综合考虑多种因素的基础上,从以下几个方面做出科学合理的设计。

(一)荷载

地下室外墙在整体的荷载中占据着重要地位,其承受的荷载总体而言分别有水平荷载和来自建筑主体和地下室楼盖的传重和自重的竖向荷载。地下室外墙水平的荷载一般都包括侧向的土压力,地下水侧向压力等。在地下室外墙结构设计中,竖向荷载和地震等作用所产生的内力一般而言不会起到控制的作用,在此过程中,要充分重视水平荷载,当水平荷载垂直于墙面时候,会产生弯矩,这对墙体的配筋有着十分重要的意义。

(二)地下室外墙截面设计

土压力引起的效应为永久荷载效应。地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力,静止土压力宜由试验确定。当不具备试验条件时,砂土可取0.34~0.45,黏性土可取0.5~0.7。水位稳定的水压力按永久荷载考虑,分项系数可取1.2;水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑,分项系数宜取1.3。有人防要求的地下室外墙的永久荷载分项系数,当其效应对结构不利时取1.2,有利时取1.0;抗爆等效静荷载分项系数取1.0。

(三)地下室外墙的配筋计算

实际设计时,配筋的计算,对于带扶壁柱的外墙,不是根据扶壁柱的尺寸大小进行计算,而是均按双向板计算配筋;扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋,不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理,这种设计将使得外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋则有富余量。

五、抗渗抗浮设计与抗震设计

1、抗渗抗浮设计分析

如果是在地下水位浅,或者在雨水相对较多的地区进行施工,那么,对于地下室层数为一到二层的建筑来讲,常规都要考虑到使用阶段的抗浮问题。纯地下室的部位,以及裙房部位有可能存有抗渗抗浮不符合要求的情况出现。均对这种实际情况,应当采取下面的几个措施来应对:

(1)在设计条件允许的前提下 ,尽可能地提高基坑底设计标高,这样可以起到降低抗浮设防水位的目的。高层建筑基础底板应当应用梁板筏板基础或者是平板阀板基础。

(2)倡导应用无梁楼盖与宽扁梁。常规宽扁梁截面高在跨度的十六分之一和二十二分之一中间。宽扁梁可以有效降低地下部分高度。这样,在降低抗浮水位上就占有一定的优势。

(3)强化抗渗抗浮设计的另一个有效办

法是增大地下室自重。这个办法大体有三种情况:其一是基板加载,其二是边墙加载,其三是地下室的顶板加载。这种办法的特点是设计与施工都相对简单。但是不足之处在于当建筑物需要抵挡较大的浮力时,因为混凝土和相关的增重材料需求量太大,而使施工费用增加。

(4)设抗拔桩。此办法是抗渗抗浮设计加很常用的方法之一。抗拔均一般情况都要嵌入到埋藏浅嵌入坚硬的基岩之内。因为受施工条件和造价因素的制约,抗拔桩入岩一般不深,这就需要施工过程中对桩端进行灌浆处理。若上覆土层厚度太大,抗拔桩进不到基岩处,那就需要在桩下部设扩大头,提高抗拔桩的抗拔能力。

2.地下室抗震设计问题

地下室结构设计对整个建筑工程的抗震性能有着十分重要的影响,结构设计的是否合理,不仅仅关系到整个高层建筑的工程造价,也会密切的关系到整个建筑的稳定性和安全性,因此,在进行高层建筑地下室结构设计中,要严格把握施工图纸的审核要点,地下室整体结构埋置的深度一般都要大于地面建筑的高度,同时,总体的建筑高度要从地下室外部的地面开始算。地下室的墙柱同地面建筑主体的墙柱设计之时,要通过科学的处理,保持协调一致。

3. 人防地下室的结构设计

由于人防的要求, 高层建筑的地下室常兼作人防地下室。普通民用建筑的防空地下室人防等级一般以五、六级居多。人防地下室和非人防地下室相比, 由于增加了核爆动荷载以及对辐射等方面的要求,二者在结构设计上有较大区别, 主要体现在荷载及荷载组合、材料强度、内力计算和构造规定等方面。人防底板的荷载控制问题。人防地下室位于主体结构部分时,人防底板一般是平时荷载起控制作用;人防地下室位于纯地下室部分时, 当仅有一层地下室且顶部有覆土时, 人防底板一般是战时荷载起控制作用, 当有两层或两层以上的地下室且顶部有覆土时, 人防底板一般是平时荷载起控制作用。

六、结束语

总之,加强对建筑工程地下室结构设计的分析,可以不断的提高建筑工程的地下室结构的质量,保证整个建筑工程的安全性和可靠性。

参考文献:

[1]吴仲平 基于高层建筑地下室结构设计的分析 [期刊论文] 《广东建材》 -2012年5期

[2]贺水云 浅探高层建筑中地下室结构设计 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年2期