梁冠华

（山西筑城建筑设计有限公司 山西太原 030006）

0 引言

人防工程按工程的构筑方式分为明挖和暗挖工程。其中上部无固定地面建筑的明挖工程称为单件式人防工程；上部有地面建筑的明挖工程称为附件式人防工程，又称作人防地下室。暗挖工程按修建方式可分为地道式和坑道式工程。本文通过人防地下室的设计原则和特点对结构设计的选型进行分析和探讨。

1 人防地下室结构设计

人防地下室的结构设计，主要是人防顶板、底板、柱，人防临空墙、人防门框墙及外墙，主要出入口楼梯、车道及防倒塌措施的设计。设计的内容不多，但根据平战结合的方针，人防地下室要兼顾平时和战时两种使用功能的要求，在满足战时荷载工况的同时又要满足平时荷载工况的经济合理性。人防地下室采用等效静荷载法进行结构动力计算，将结构体系构件分别按等效单自由度体系进行动力分析。人防地下室虽然荷载大，但计算时可采用塑性内力重分布分析法计算，对于裂缝开展、结构变形以及地震和风荷载都可不进行验算，且人防荷载作用下有一个材料强度综合调整系数。因此不是每个构件配筋结果均是人防荷载控制，一般有以下四种情况：

（1）人防墙体、楼梯、地下2层及以下人防顶板（当人防地下室位于地下2层及以下时），这些构件由于不需要考虑裂缝，配筋以战时荷载控制。当人防地下室位于地下1层，人防顶板则根据平时荷载和战时荷载的最不利状况下的配筋取大值。

（2）由于人防荷载与平时活荷载不叠加，分为2个工况分别计算，因此塔楼内的柱子，上部叠加的可变荷载往往比人防荷载更大，一般为平时荷载控制；而塔楼外的柱则按两种荷载工况下取大值。

（3）地下室底板及外墙，当设计水位较高时，是平时荷载条件下裂缝控制配筋。

（4）人防地下室的结构选型，由于底板结构涉及到自然水土及基础的选型，有较多的不定性因素，大多数情况下，控制整个人防地下室结构的经济选型主要在于人防顶板的结构形式。

2 人防顶板的结构形式

人防顶板的结构选型要根据层高，跨度，柱网的规整性，以及含钢量的控制来选型。人防地下室顶板的主要结构形式有：普通梁板式（有次梁），普通梁板（无次梁），普通无梁楼盖，现浇混凝土空心楼盖，预应力无梁楼盖，加腋梁板。

2.1 普通梁板式结构

一般而言，人防地下室位于地下2层及以下，可采用无次梁的普通梁板式结构，可节省模板及人工费用，方便施工。若地下室位于地下1层，且覆土较厚，宜采用有次梁的普通梁板式结构，可根据轴网和覆土厚度选择十字形、井字形、单向板结构形式。梁板式结构整体性好，抗震性也较好，是比较普遍使用的结构形式之一。

2.2 普通无梁楼盖结构

普通无梁楼盖在柱网较为规整时可采用。由于人防地下室荷载大，梁板式结构的梁高较高，加上要预留给综合管道的空间，地下室层高自然较高。无梁楼盖结构的设备综合管道可以安装在无柱帽区，在同等条件下有效控制层高，减少基坑开挖的深度，控制成本。由于柱网较规整，无梁楼盖施工起来也比较方便，支模快，节省工期。但无梁楼盖整体性能差，设计时要特别注意柱帽的抗冲切承载力是否满足，柱帽的大小也要满足相关构造的要求。

当顶板标高变化较多，柱网不规整时，板跨的长短跨之比大于1.5时，当顶板作为上部结构嵌固部位时，均不宜采用无梁楼盖。

2.3 现浇混凝土空心楼盖结构

现浇混凝土空心楼盖按顶板结构形式可分为梁板式空心楼盖和无梁板空心楼盖（空心板无梁楼盖）。空心板无梁楼盖工程上较为常见，空心板无梁楼盖的适用条件为：

（1）柱距较大（一般大于7m），荷载较大（需要较大板厚，可放内模）。

（2）不需要结构自防水（地下2层及以下顶板比较合适）。

2.4 预应力无梁楼盖结构

预应力无梁楼盖作为新材料新工艺，具备了普通无梁楼盖的大部分优点，还具备以下三点：

（1）预应力技术的实施赖于高强度低松她钢绞线的使用，其设计强度约为普通钢筋的4.5倍，能充分利用高强度材料（高强度混凝土、高强度钢筋），使之构件截面小，且可以解决大跨度结构的设计难点。

（2）预应力结构可以减小结构构件变形，控制水平构件的挠度，或增强竖向结构的刚度，其抗裂性能和整体性能好，可改善结构平面由于开洞等原因造成的薄弱带。

（3）预应力是可以度量的物理力学作用，在结构中可以产生压应力，抵消结构中的拉应力；对解决超长地下室结构因温度变化和混凝土长期收缩产生的裂缝有较明显的作用。但需要注意的是人防地下室必须采用有粘结的预应力钢筋混凝土技术。

采用预应力无梁楼盖的缺点是施工复杂程度提高，对质量的要求比普通混凝土高，需要专业的人员操作。

2.5 加腋梁板结构

（1）梁加腋分为垂直加腋和水平加腋，梁底垂直加腋是局部加梁截面以满足抗剪和承载力的要求，可以减少对建筑净空的影响和降低造价；水平加腋是为了保证梁柱中心线不能重合时，梁偏心对梁柱节点核心区的不利影响。

（2）板加腋主要为增大支座处板截面计算高度，减少支座配筋和混凝土用量。

（3）梁板加腋的原理及优势为：按静力手册计算，梁板的支座弯矩一般是跨中弯矩的两倍以上。为了满足支座处弯矩计算要求，而整梁加高，既不经济也影响地下室的使用净高。只增大支座处截面的做法比整体加大截面更合适。

（4）加腋梁板的应用范围是加腋梁板在土建造价和对建筑层高占用均比普通梁板节省，仅次于无梁楼盖结构。且加腋梁板适用于荷载和跨度较大，不能采用无梁楼盖，且层高受限或限额设计的项目。

（5）加腋梁板结构尚缺乏简洁准确的计算软件和充足有效的试验数据，但该结构受力合理，经济效益明显，具有很大的发展潜力。

3 结构构件截面尺寸的选择

（1）当跨度大于9m时不管是普通无梁楼盖还是普通梁板式，截面尺寸都是比较大，假如整个工程大多数跨度大于9m，可以考虑加腋梁板结构形式或采用新型材料例如预应力无梁楼盖，有效提高钢筋强度，减小构件截面尺寸。

（2）在不对比含钢量或其他因素的情况下，柱网在9m以下，且较为规整，普通无梁楼盖较普通梁板式结构优势在于有效减小层高，外形美观。

（3）中间无次梁的普通梁板式结构适合在地下2层或地下1层覆土较薄时使用，当人防地下室设置在地下一层时，覆土小或小跨度也可使用中间无次梁的梁板式结构，但大跨度或覆土较厚的从经济角度上考虑，建议使用中间有次梁的普通梁板式结构。

（4）以上数据也适合预应力无梁楼盖及空心板无梁楼盖，优缺点和使用范围在前已描述。以及在大跨度时采用加腋梁板，可使框架各部位受力更趋合理，且可节省钢筋减小裂缝。

4 结论

附建式人防地下室作为最常见的防空地下室，在设计过程中充分利用规范和现有的设计条件，做好结构的选型，为业主设计出平战结合，更经济合理的人防地下室创造出优质的建筑。