板柱-剪力墙结构板柱-剪力墙结构人防地下室顶板的分析与设计

板柱 -剪力墙结构板柱 -剪力墙结构人防地下室顶板的分析与设计

杨景芳

广东人防建筑设计院有限公司 广东广州 510000

摘要：板柱-剪力墙结构人防地下室建设不仅是充分利用地下空间的一项措施，也是国家和人民的安危工程。板柱-剪力墙结构人防地下室结构选型不仅要考虑结构的稳定性，还要考虑结构的经济性。结合工程实例，探讨了板柱-剪力墙结构人防地下室结构的选型与优化设计。

关键词：板柱-剪力墙结构人防地下室；结构选型；设计

简介：随着城市的发展，建筑物像“怪物”一样占据着大地。根据国家规定，部分建筑物应建板柱-剪力墙结构人防地下室，既方便平时使用，又可作为战时要塞。地下室结构的设计越来越受到人们的重视。根据不同的建筑结构，选择不同的建筑结构。板柱-剪力墙结构人防地下室常用的结构有横梁、格构梁和单向板水平结构。下面用例子来讨论它的经济性。

1、 板柱-剪力墙结构人防地下室结构设计特点

板柱-剪力墙结构人防地下室结构设计的主要内容包括两个方面：一是主体结构设计，包括屋面、外墙、底板等构件的结构设计；二是孔口防护设计，包括出入口防护和消波系统（防护设备）。出入口防护包括防护闭门的选择、门框墙和自由墙的计算出入口通道（含风井）的计算具有以下特点:

1.1结构构件可视为进入塑性工作状态

1.2可提高材料的设计强度。试验结果表明，在快速加载条件下，材料的力学性能发生了明显的变化，主要是强度的提高，但变形性能包括塑性性能基本不变，有利于结构的工作。例如钢的强度可提高1.15-1.5倍，混凝土的强度可提高1.5倍，这是在设计中考虑材料强度的综合调整系数来完成的。

1.3注意结构要求。板柱-剪力墙结构人防设计的许多结构要求不同于一般的建筑设计，要求更为严格。因此，只考虑应力计算而不考虑结构措施是不合理的。

2、 板柱-剪力墙结构人防地下室板柱-剪力墙结构人防荷载的确定

2.1.工程概况

其中高层住宅6栋，22-28层剪力墙结构，地下室2层框架结构。建筑面积12万多平方米。上部建筑高度80m，地震烈度6度，框架抗震等级3级，剪力墙抗震等级3级，地下室面积45000m2，其中板柱-剪力墙结构人防区6489m2。分为4个板柱-剪力墙结构人防单位，层高4米。采用泥浆护壁钻孔灌注桩作为桩基。

2.2.人民防空负荷的确定。

板柱-剪力墙结构人防地下室结构设计主要考虑抗空气冲击波。当核武器在空中爆炸时，冲击波传播到地面形成地面冲击波。一般情况下，防空地下室顶板直接承受地面冲击波的超压和负压，而侧墙和底板则承受土壤压缩波的超压、动压和负压。

本工程板柱-剪力墙结构人防地下室防护等级为核六级（等级的确定依据国家制定的《板柱-剪力墙结构人防工程战术技术要求》，经板柱-剪力墙结构人防部门确定后下发设计单位）。地下室采用全埋现浇钢筋混凝土板柱-剪力墙结构人防地下室。 

3、 板柱-剪力墙结构人防地下室屋盖结构经济比较与优化设计

板柱-剪力墙结构人防地下室的结构有很多，包括屋顶、侧墙、楼板、门框墙、自由墙、隔墙等，下面是对地下室屋顶结构的经济比较，以供参考。

横梁、格构梁和单向板水平结构布置方案是较为常见的形式（考虑到单向板布置时，消防车荷载值较大，梁高较高，不满足使用要求，故有消防车时只比较横梁和格构梁）。根据规范要求，对这些结构模板的最小板厚为160mm的混凝土用量和模板用量进行了比较。

住宅区地下室屋面结构布置方案分析比较（考虑消防车）

注：① 假设钢筋5300元/吨，混凝土340元/立方米；模板费35元/m2

② 不考虑人工和工期成本。

由上表可知，考虑消防车时，单向板结构综合造价最低，格构梁居中，横梁浪费最大。地下室顶板单向板结构方案的综合造价比横梁方案低37.31元/m2左右。

① 无消防车单向板结构造价低，传力路径简单，施工难度较小，但对净高影响较大，建议在无覆土、无防护等小荷载情况下使用；

② 横梁和格构梁作为传统的结构形式，传力路径简单，施工难度小，但横梁的综合造价浪费最大，格构梁的模板用量最大，对工期影响很大。
        根据以上分析比较，结构提交甲方后，甲方考虑其经济技术因素，塔外地下室屋面采用单向板结构方案，已应用于初步设计。通过对以上几种地下室顶板结构方案的分析比较，可以对工程实践中的标准跨度地下室设计起到一定的优化设计参考价值，更好地提高经济效益，适应市场的发展。

4、 板柱-剪力墙结构人防地下室屋面结构型式

板柱-剪力墙结构人防地下室屋盖结构的选择应考虑地下室的高度、横跨、柱网的布置和钢材的利用率。从板柱-剪力墙结构人防地下室施工现状来看，常见的屋面结构形式有一般梁板（含次梁）、一般梁板（无次梁）、一般无梁楼盖、混凝土空心楼盖等[2]。

4.1一般梁板结构

一般情况下，板柱-剪力墙结构人防地下室主要位于二层或下层，因此地下室顶板可选择一般梁板结构，无次梁。这种屋盖结构具有施工简单、造价低、无模板等优点。但当板柱-剪力墙结构人防地下室设置在地下一层，上层土层较厚时，在这种情况下，宜选用带次梁的一般梁板，并根据柱的分布和上层土层的厚度，选择相应的结构类型，如十字形和井形。梁板结构本身具有很好的抗震性能和优良的整体结构，已成为现代板柱-剪力墙结构人防地下室常用的结构形式之一。

4.2一般无梁楼盖结构

一般来说，当建筑物的柱网具有良好的规则性时，可以采用一般的无梁楼盖结构。由于板柱-剪力墙结构人防设计中地下水的承载力较大，采用梁板结构会占用大量的竖向空间，导致梁柱一般较长，此外，还需要为综合管线的布置预留空间，造成板柱-剪力墙结构人防地下室高度很高。采用无梁楼盖结构，可将综合管线规划到无盖部分。在相同的使用情况下，可以很好地降低地下室各楼层的高度，当然不需要更深的基坑，从而提高施工效率，节约施工成本[ 3 ]。因为在采用普通无梁楼盖结构时，柱网布置具有很强的规律性，给施工带来极大的方便，可以有效地提高支模速度，缩短工期。但与梁板结构相比，无梁楼盖结构的承载力较弱。在使用结构时，要重点考虑每个柱帽的压剪性能是否能满足使用要求。同时，柱帽的截面面积应严格按照结构标准进行。

一般来说，无梁楼盖结构在使用中存在很多局限性，如地下室顶板标高不一致，柱网布置混乱，最长板跨与最短板跨的间距高达1.5倍，不适合采用无梁楼盖结构。

结束语：在板柱-剪力墙结构人防地下室结构设计中，不仅要考虑结构的可靠性，还要考虑结构的经济性。板柱-剪力墙结构人防地下室结构的屋面、侧墙、底板、门框墙、自由墙、隔墙等应予以考虑。本文通过对板柱-剪力墙结构人防地下室顶板结构的经济性与实例进行比较，选择经济合理的结构，进行优化设计，才能保证板柱-剪力墙结构人防地下室的安全性和实用性。
        参考文献
        [1]黄洲.大型地下板柱-剪力墙结构人防工程结构空间受力分析研究[D].广州大学，2018
        [2]郭胜军.山地建筑地下室外墙设计理论与应用研究[D].湖南大学 2018