高层建筑人防地下室结构设计.doc

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1、高层建筑人防地下室结构设计【摘要】随着经济的快速发展，建筑工程行业成为了我国重要的经济增长，加强高层建筑人防地下室结构设计，在人们的生活中起着至关重要的作用。本文将从高层建筑人防地下室的建筑设计应注意的事项、人防地下室结构设计特点及对深圳市某实业公司的分析等几个方面进行分析。【关键词】高层建筑；人防地下室；结构设计一、前言目前，随着建筑业的快速发展，高层建筑人防地下室的质量安全得到了人们的广泛关注。虽然我国在高层建设人防地下室的设计上有所完善，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强高层建筑物人防地下室的质量的控制，保证人们的生命安全是建筑设计的一个重要环

2、节。二、高层建筑人防地下室的建筑设计应注意的事项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，高层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、新规范第4.5节给出的附建式人防地下室的常用结构等效静荷载际准值的几个表，比旧规范详细，而在“条文说明”中此部分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、内力分析和截面设计时应注意新规范4.6.1条与4.6.2条规定，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

3、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、关于人防地下室构件的斜截面验算问题，新规范4.6.7条考虑跨高比的影响对受剪承载力进行了修正，具体方法可按给出的修正公式，并查阅条文说明中有关解释，不要直接按混凝土设计规范中的斜截面抗剪公式套用。5、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。三、人防地下室结构设计特点人防地下室不同于一般的地下室，人防地下室的结构设计有其独特之处：1、人防地下室结构设计的可靠度低于一般地下室。2、大部分钢

4、筋混凝土结构构件可按弹塑性工作状态设计。在人防地下室的设计中，一般用允许延性比来表示结构构件的工作状态。按照塑性工作状态设计的结构构件可以承受更大的爆炸动荷载，可吸收更多的能量，具有较大的经济意义。3、材料强度的设计值可以提高。试验证明在爆炸动荷载作用下，材料强度可提高20%40%。这对人防地下室结构是一个有利因素。4、人防地下室的结构设计构造要求更为严格，如人防地下室在材料强度等级，结构构件最小厚度，最小保护层厚度和最小配筋率等各个方面比普通地下室的要求更加严格。5、人防地下室结构的动力分析。人防地下室是考虑了武器爆炸的动荷载作用的，可以采取等效静荷载法来分析其结构动力，然后用静力计算方法分

5、析其结构内力。6、人防地下室在武器爆炸动荷载作用下，应验算结构承载力，可不验算结构变形、裂缝开展和地基的变形等。四、工程概况深圳市某实业有限公司306高层工业厂房是一栋18层（地下1层）的框架剪力墙结构型式的高层工业建筑。建筑面积31200m2，建筑高度79.8m，地震烈度7度，框架等级3级，剪力墙等级2级。地下室面积3908m2，其中含人防面积1390m2，分两个人防单元，层高4.4m，桩基采用预应力砼管桩。地下室的设计中考虑人防问题，要平战结合，即既要考虑平时使用时载荷较小，需满足建筑使用上大空间的问题，又要考虑人防时载荷较大，结构上很难满足大空间的问题。五、设计方案1、人防载荷的确定本工

6、程人防地下室防护等级为6级，采用全埋式现浇钢筋混凝土人防地下室，各部位等效静载荷取值分别为：（1）顶板。首层外墙为180 mm实心砖填充墙，且墙面开孔面积大于50%，故不计上部建筑物对地面空气冲击波超压作用的影响，等效静载荷标准q=60KN/m2。（2）侧墙。上部建筑物为抗震设防的框架-剪力墙结构，故应放入上部建筑物对地面空气冲击波超压值的影响，根据本工程地质条件，人防地下室侧壁范围内分别有非饱和土和饱和土，取其加权平均值，并考虑周围基坑支护的阻隔作用，故地下室侧壁等效静载荷标准值q=40KN/m2。（3）底板。本工程采用桩基础，当核爆载荷q作用于顶板时，载荷随板、梁、柱传至桩上，因人防设计时

7、不考虑地基承载力和地基变形，由q产生的力由桩与底板共同承受，故小于规范中按箱形地下室底板的等效静载荷值（4050）KN/m2，与平时荷载作用下因桩不均匀沉降而产生的底板受力相比，不起控制作用，故不予考虑。（4）门框墙。所受载荷分两部分，一是直接作用在墙上载荷qe=200KN/m2；二是由门扇传来的等效静载标准值，分别按门扇的型号、大小计算确定。（5）临空墙。依工程实际情况和规范表4.5.7取其等效静载荷标准值为130KN/m2。（6）隔墙。隔墙分两种，一是相邻防护单元间隔墙的设计压力值为50KN/m2；二是6级人防地下室与普通地下室相邻间的隔墙，其普通地下室一侧的设计压力选用值为90KN/m2

8、。2、载荷组合和内力分析作用在防空地下室结构上的载荷，应包括核爆动载荷、上部建筑物自重、土压力、水压力及防空地下室的自重等，规范中对防空地下室不同部位应考虑的载荷组合给出了一个表格，结构设计时可根据各工程的结构特点结合表格确定所需进行载荷组合的项目，本工程各个部位参与组合的载荷分别为：（1）顶板。顶板核爆动载荷标准值，顶板静载荷标准值。（2）侧墙。竖向：顶板传来的核爆动载荷标准值、静载荷标准值，上部建筑物自重标准值（仅有局部剪力墙部位），外墙自重标准值。横向：核爆动载荷产生的水平动载荷标准值、土压力、水压力。（3）内承重墙（柱）。在本工程中，将平时和战时的载荷值进行对比不难发现，战时所增加的顶

9、板核爆动载荷标准值小于平时各楼层的活载荷标准值之和，故此部位构件不由战时条件控制。在防空地下室结构的设计中，其承载力设计应采用下列极限状态设计表达式 ：其中， 为结构重要性系数，取1.0； 为等效静载荷分项系数，取1.0；f为混凝土动力强度设计值（参见文献2表4.6.3）；f为钢筋动力强度设计值。由上式可明显看出人防设计的特点，与平时状态下的内力情况进行比较，本工程中，顶板、侧壁及人防区域内构件的水平受力由战时控制，底板、基础由平时控制。求出构件的内力和配筋后，剩下的问题就只有一些构造要求了，结构设计人员只需认真研究体会规范条文的条件和适用范围，结合工程实际情况就可顺利地完成人防地下室各主要构件的设计。六、结束语通过对人防地下室结构在高层建筑中的问题分析，进一步明确了人防地下室质量在高层建筑应用中的方向。因此，在高层建筑工程的后续发展中，要不断提高人防地下室结构的设计技术，促进高层建筑工程的进一步发展。参考文献1都军花 建筑工程中地下室结构设计探讨 中国高新技术企业 2009年2文华 论述地下室结构设计存在的问题 建材与装饰 2008年3洪晏 浅谈地下室人防结构设计 科技资讯 2010年4朱杰利 谈高层建筑人防地下室设计 建筑工程 2007年6