1、淺談人防結構地下室設計 摘要：結合某工程地下室的設計實例，對地下室淺埋、大板樓蓋頂板、加腋框梁、人防頂板的塑性設計、超長結構無縫設計等作了探討。關鍵詞：人防地下室；結構；無梁樓蓋底板；無縫設計1地下室結構選型和優化原那么地下室的結構選型和優化設計非常重要，在方案階段就應該因地制宜地對多個方案進行詳細的比擬、論證，選出最優方案。選優原那么如下：1)根據地下室頂板板厚、荷載，滿足凈空要求的最大梁高等條件，進行井字梁、十字梁、單向板、大板樓蓋、無梁樓蓋、預應力等多種項板結構方案的比擬，選出造價低、施工方便的最優結構方案。值得注意的是，最優方案不是一成不變的，關鍵在于要熟悉各種方案的特點。例如，在主梁

2、梁高適中的條件下，十字梁比井字梁樓蓋節約；但如果荷載特別大，允許梁高偏小時，井字梁樓蓋更節省，原因是十字梁體體系主梁彎矩更大，配筋率接近超筋時用鋼量會大幅增加；荷載較大時，一般情況下井字梁體系比大板樓蓋節省。但當由于功能或構造需要，板厚較大，或存在人防荷載時，那么大板樓蓋體系更為節省，等等。2)在滿足功能及根底埋深前提下，地下室應盡量淺埋。淺埋可以減少土方本錢，減小地下室外墻外側的土壓力，在沿海地下水位較高地區尤其可以減小水浮力，可有效節約底板造價及地下室抗浮本錢，同時亦可減小地下室滲漏風險。所以，地下室盡量淺埋是地下室方案論證之"綱"。3)充分利用地下室底板板厚較大的條件

3、，根據情況，選用無梁樓蓋底板或筏板根底。4)采取措施，增大地下室凈空，減小地下室埋深。例如，地下室用結構找坡，頂板主梁采用加腋梁(設備管線盡量布在梁跨中梁高較小處)等措施。2工程概況某工程，地下1層地下室，大局部面積為甲類核6級常6級人防地下室，平時為停車庫。地上11層，框剪結構，墻柱直接落地，只有個別墻段采用局部轉換梁轉換。高強預應力管樁根底，抗震設防烈度6度，根本風壓0.85kN/m�2(50a重現期1。場地土地層分層為第層素填土，第1層淤泥質粉質黏土，第2層淤泥質粉砂，第層粗砂等。地下室底板底標高土層為第2層淤泥質粉砂，飽和，松散狀，施工難度很大。工程特點：地下水豐

4、富，水位高；地下室底板底標高土層為淤泥質粉質黏土，軟弱土層不宜擾動。地下室形狀狹長(長約220m)，人防地下室面積大。結構特點：1)相鄰塔樓單元不設縫，合為一個單體建筑(上部)；2)地下室底板為無梁樓蓋；3)地下室頂板為大板，無次梁，頂板主梁為加腋梁(小跨梁除外)；4)地下室超長結構采用補償收縮混凝土連續澆筑的無縫設計。3人防地下室頂板設計地下室頂板采用無次梁大板結構體系：由于地下室頂板絕大局部均為人防頂板(只有局部配電室、水泵房等為非人防區域)，為了充分利用人防頂板板厚較大(>200mm)的特點，本工程不設次梁，采用無次梁大板結構體系，可以顯著降低用鋼量。板的配筋方式：普通梁板結構體系

5、(井字梁或十字梁)的板塊尺寸小，板配筋多為雙層雙向通長構造配筋。但不設次梁的大板塊尺寸大，配筋大多數是計算配筋，配筋方式為構造筋雙層雙向通長，另外布置附加鋼筋。板的彈塑性算法：由于頂板的人防等效荷載比擬大，如果用彈性板計算，支座負筋太大，無法配置。而由于人防荷載作用下可以考慮塑性內力重分布，所以本工程采用PKPM塑性板算法計算板內力，配筋結果比擬合理。普通梁板體系頂板配筋由戰時人防荷載組合控制，但由于頂板上景觀需要覆土1.2m厚，消防車道需考慮消防車荷載，平時荷載非常大。完全按戰時荷載工況有時難以滿足平時荷載工況下的配筋及裂縫要求，還應對平時工況進行復核。結果發現大板塊的彈塑性算法板面筋比彈性

6、板算法小很多，局部板塊，尤其是板上恒載、活載較大的板塊，其面筋小于平時荷載工況的彈性板算法結果，最后按照平時、戰時計算配筋包絡值配筋。塑性板計算配筋應注意的兩個問題：較狹長板塊，接近單向板時，板塊支座面筋偏大，與相當于其2倍尺寸的雙向板塑性算法的面筋相當。采用理正人防塑性算法驗算，結果相同，按計算結果配筋;局部板塊支座面筋非常大，與彈性算法結果比擬，兩者相同。而理正人防塑性算法結果支座面筋小很多，較合理。比擬發現此類板塊均不是矩形板塊，是存在斜邊的梯形或異型板。PKPM無法對異型板進行塑性算法計算，只能利用其他軟件簡化計算。4地下室底板采用無梁樓蓋結構體系無梁樓蓋底板特點：省去底板地粱，節約鋼

7、筋，減少含鋼量。由于本工程地下水位高，水頭大，底板厚度取400mm，適合采用無梁樓蓋底板。無梁樓蓋底板配筋與梁板式底板相比，板厚較大，只有局部柱上板帶支座附加底筋略大，其他部位均為構造配筋，總的配筋量根本相當，但是節省了地梁鋼筋;施工方便。由于地下室底板標高處土層為淤泥質粉質黏土，非常軟弱，地下水豐富，水位高，地梁施工難度很大。無梁樓蓋底板省去了地梁的基槽開挖和磚模砌筑，尤其減少了對板底軟弱土層的擾動，極大地降低了施工難度。無梁樓蓋底板計算：采用PKPM、SLABCAD復雜樓板分析設計軟件建模計算，分向上、向下兩種荷載工況分別計算配筋。計算模型將主梁定義為100mm100mm的虛梁，板厚定義為

8、400mm。計算工況：平時、向下荷載組合：考慮底板、墊層、隔墻自重，車庫活載;平時、向上荷載組合(倒樓蓋算法)：底板、墊層、隔墻自重，水浮力;戰時、向上荷載組合(倒樓蓋算法)：底板、墊層、隔墻自重、水浮力及向上人防等效荷載。板帶配筋計算：先運行SATWE計算，再運行SLABCAD計算，自動劃分板帶時柱上板帶各取兩邊板寬的比例為0.25，將承臺按柱帽輸入，選板柱結構類型，選擇適當的有限元網格尺寸(嚴重影響計算，時間的長短)，得出板帶計算結果(配筋、撓度、裂縫驗算)。程序給出的板帶配筋數據為程序自動劃分板帶寬度范圍板的配筋總量。底板設計：配筋：板厚400mm，多數板帶均為構造配筋，只有局部大跨度的

9、柱上板帶板底支座、板頂鋼筋為計算配筋，需要另外標注附加鋼筋;板帶劃分：由于柱網，尤其是塔樓處柱網不規那么，板帶交錯，很難按照常規規那么柱網劃分板帶。而且由于絕大局部板帶均為構造配筋，故按照構造雙層雙向通長配筋，對配筋較大的板帶進行板帶劃分，并標注板帶內的附加鋼筋。無梁底板配筋的主要工作就是找出非構造配筋板帶，進行板帶劃分、定位，并標注出附加鋼筋;注意驗算柱下承臺處底板沖切。柱下承臺即是無梁底板的柱帽，多樁承臺平面尺寸較大，底板沖切一般能滿足，重點驗算單樁承臺情況是否滿足沖切要求。5超長地下室無縫設計由于地下室平面狹長，長度約220m，原設計沿地下室長向置了三條1000mm寬伸縮后澆帶，塔樓位置設二道2000mm寬膨脹加強帶。由于后澆帶一般澆筑二個月前方可封閉，然后才可進行基坑回填，從而需要長時問基坑降水，費用高，難度大。施工期問根據甲方意見，將三條l000mm寬伸縮后澆帶修改為2000mm寬膨脹加強帶。本工程采用了補償收縮混凝土連續澆筑的超長結構無縫設計，2000mm寬膨脹加強帶采用水中養護14d限制膨脹率>0.035的大膨脹混凝土(摻ZY型膨脹劑或UEA)，膨脹加強帶外側采用水中養護14d限制膨脹率≥0.025的小膨脹混凝土(摻ZY或UEA膨脹劑)。混凝土一次連續澆筑，縮短了基坑暴露時間，降低了施工復雜程度，結構根本沒出現裂縫，