摘要：介紹了人防地下室墻體的設(shè)計(jì)步驟，對(duì)不同的墻體作了具體的受力分析，闡述了設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題及設(shè)計(jì)方法。
　　關(guān)鍵詞：地下室外墻；防護(hù)單元隔墻；臨空墻；水池側(cè)壁；荷載組合；內(nèi)力分析。
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，居住條件的不斷改善，高層住宅如雨后春筍一座座拔地而起，高層下地下室設(shè)計(jì)越來越多，不但要滿足停車的需要，還要滿足人防的要求，地下室建筑功能的增多勢(shì)必帶來結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，僅墻體一項(xiàng)就有幾種情況。
　　筆者就08年設(shè)計(jì)的一個(gè)人防地下室對(duì)地下室鋼筋混泥土墻體作一下簡(jiǎn)單的分析，以供初次設(shè)計(jì)者參考。
　　1.工程實(shí)例
　　1.1工程概況
　　寧波鄞州長(zhǎng)豐拆遷安置居住—1號(hào)地塊C區(qū)地下室，地下建筑層數(shù)為一層，面積8828平方米，分人防區(qū)和非人防區(qū)，人防區(qū)為甲類防空地下室，核6級(jí)，常6級(jí)，±0.000相當(dāng)于黃海高程3.45，室內(nèi)外相差150，地下室頂標(biāo)高-1.3,層高3.7米，局部頂標(biāo)高-0.5，層高4.5米，最高水位黃海高程3.27，最低水位0.87。
　　2地下室墻體設(shè)計(jì)的一般步驟
　　防空地下室墻體設(shè)計(jì)的一般步驟：確定荷載組合→內(nèi)力分析→確定控制內(nèi)力→截面設(shè)計(jì)。
　　1. 確定荷載組合
　　規(guī)范規(guī)定：甲類防空地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)分別按下列第1、2、3款規(guī)定的荷載（效應(yīng)）組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，乙類防空地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)分別按下列第1、2款規(guī)定的荷載（效應(yīng)）組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，并應(yīng)取各自的最不利的效應(yīng)組合作為設(shè)計(jì)依據(jù)。其中平時(shí)使用狀態(tài)的荷載（效應(yīng)）組合應(yīng)按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
　　1平時(shí)使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載；
　　2戰(zhàn)時(shí)常規(guī)武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時(shí)作用；
　　3戰(zhàn)時(shí)核武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時(shí)作用。
　　防空地下室外墻為一側(cè)與室外巖土接觸，直接承受土中壓縮波作用，另一側(cè)為防空地下室內(nèi)部的墻體。
　　普通地下室外墻承受的豎向荷載，主要有上層建筑傳來的豎向荷載、地下室外墻自重及頂板傳來的豎向荷載；普通地下室外墻承受的側(cè)向力有土壓力、水壓力及地面堆積物活荷載產(chǎn)生的水平壓力。當(dāng)為防空地下室時(shí)，還要計(jì)入核武器或常規(guī)武器爆炸產(chǎn)生的水平動(dòng)荷載和頂板傳來的動(dòng)荷載。作用于防空地下室土中外墻上的水平均布等效靜荷載，與防空地下室抗力等級(jí)、墻體材料、允許延性比、外墻計(jì)算高度、地質(zhì)條件以及是否考慮上層建筑對(duì)外墻的影響有關(guān)，其等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值控制值，按規(guī)范GB50038－2005采用。
　　2. 內(nèi)力分析
　　由頂板傳來的等效靜荷載、靜荷載值及由上部傳來的上層建筑自重等垂直荷載，在外墻設(shè)計(jì)中都可近似按軸向力作用計(jì)算。
　　鋼筋混泥土外墻可按塑性內(nèi)力重分布計(jì)算內(nèi)力，在垂直荷載與水平荷載共同作用下，外墻可按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算，為簡(jiǎn)單和偏于安全起見，外墻可不考慮軸向壓力作用，將壓彎構(gòu)件按純彎構(gòu)件驗(yàn)算。
　　頂板與外墻之間二者剛度接近時(shí)，外墻上部可接近按固定端與鉸支之間的支座情況考慮；底板剛度遠(yuǎn)大于外墻時(shí)，外墻下部支座可視為固定端。各構(gòu)件之間支座條件應(yīng)相互協(xié)調(diào)一致。需注意配筋及構(gòu)造應(yīng)與實(shí)際受力狀況相符。
　　當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)部橫墻比較多（橫墻6m左右）或上層建筑的柱子沿外墻向下直通到基礎(chǔ)底板，外墻可按支承在內(nèi)部橫墻（柱子）與樓板上的雙向（單向）板計(jì)算；當(dāng)?shù)叵率覂?nèi)部橫墻較少時(shí)可考慮上下兩端支承，按支承在樓板與基礎(chǔ)底板上的單向板計(jì)算。
　　3.確定控制內(nèi)力
　　根據(jù)荷載組合計(jì)算出不同受力狀態(tài)下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力值后，應(yīng)取其控制條件作為截面設(shè)計(jì)的依據(jù)，一般情況下戰(zhàn)時(shí)荷載（效應(yīng)）組合起控制作用。
　　4.截面設(shè)計(jì)（承載能力極限狀態(tài)計(jì)算）
　　地下室外墻的厚度和混泥土強(qiáng)度的等級(jí)，應(yīng)根據(jù)荷載情況、防水抗?jié)B和有關(guān)規(guī)范的構(gòu)造要求確定。在動(dòng)荷載和靜荷載同時(shí)作用下，防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載力設(shè)計(jì)中采用材料動(dòng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其值為靜荷載作用下材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以動(dòng)荷載作用下材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)rd，其余基本上與地面建筑結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)相同。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅需驗(yàn)算承載力，不需驗(yàn)算構(gòu)件的變形與裂縫。
　　5根據(jù)上述原則，對(duì)實(shí)例的外墻進(jìn)行荷載組合并電算。
　　地下室外墻的水平荷載一般如圖1所示進(jìn)行組合：
　　1）地面活荷載、地下水位以上土側(cè)壓力、地下水位以下土側(cè)壓力、水壓力；
　　2）上例1）加常規(guī)武器爆炸等效靜荷載
　　3）上例1）加核武器爆炸等效靜荷載
　　圖1中的各值：
　　q1=P•K0
　　q2=K0rh或K0rh1
　　q3=K0r′h2
　　q4=rw•h2
　　K0=1-sinθ(θ為土的有效內(nèi)摩擦角，一般取300)
　　K0為靜止土側(cè)壓力系數(shù)，參考值沙土K0=0.34-0.45，粘土K0=0.5-0.7，日本取K0=0.5。
　　式中h1—地下水位深度（m）;
　　h—外墻室外地坪以下高度（m）
　　h2—外墻地下水位以下高度（m）
　　p—地面活載或堆載，活載一般取5-10KN/㎡;堆載視實(shí)際情況而定。
　　r—填土的密度，一般取21KN/m3
　　r′—土的浮容重，取11KN/m3
　　rw—水的重度，一般取10KN/m3
　　荷載分項(xiàng)系數(shù)地面活荷載rQ=1.4，其余取1.2，等效靜荷載分項(xiàng)系數(shù)rQ=1.0。
　　根據(jù)實(shí)例，地下室頂板覆土厚H=1.15米，洪水位時(shí)水深也一樣，則p=r′H+rwH=21×1.15=24.15，（此時(shí)不再考慮活載作用）
　　化為q1=P•K0=24.15×0.5KN/㎡
　　q2=0
　　q3=K0r′h2=0.5×11×3.7KN/㎡
　　q4=rw•h2=10×3.7KN/㎡
　　人防等效靜荷載查規(guī)范GB50038-2005,核武器作用下外墻等效靜荷載大于常規(guī)武器作用，結(jié)果取大值qe2=60KN/㎡,電算結(jié)果見下圖：
　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出截面配筋由戰(zhàn)時(shí)荷載（效應(yīng)）控制。配筋取二種計(jì)算模型的平均值，且滿足構(gòu)造要求。
　　6相鄰防護(hù)單元隔墻設(shè)計(jì)
　　荷載組合只考慮水平等效靜荷載，用彈塑性方法計(jì)算。本文實(shí)例根據(jù)抗力等級(jí)6級(jí)，查規(guī)范得水平等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值為50KN/㎡。截面設(shè)計(jì)方法同外墻電算結(jié)果如下：
　 　配筋取二種計(jì)算模型的平均值，且滿足構(gòu)造要求。
　　7臨空墻設(shè)計(jì)
　　一側(cè)直接受空氣沖擊波作用，另一側(cè)為防空地下室內(nèi)部的墻體稱為臨空墻。荷載取值根據(jù)出入口部位及形式。臨空墻在水平荷載作用下，可根據(jù)墻長(zhǎng)與墻寬的不同比值按四邊支承雙向板和兩邊支承單向板用彈塑性方法計(jì)算內(nèi)力。本文實(shí)例根據(jù)抗力等級(jí)6級(jí)，查規(guī)范得水平等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值為130KN/㎡。電算結(jié)果如下：
　　板的編號(hào)：1B1
　　Lx=5.60m,Ly=4.50m,Ly/Lx=0.80,h=300mm,c=20mm
　　混凝土等級(jí)：C35,縱筋fy=300MPa
　　跨中彎矩放大系數(shù)=1.0
　　受力縱筋Umin=0.25%,即每米As≥750mm*mm
　　-------強(qiáng)度計(jì)算------
　　荷載設(shè)計(jì)值q=140.00kN/m*m(包括板自重，有人防組合)
　　三邊固端，一邊簡(jiǎn)支板彈性計(jì)算結(jié)果：
　　位置：彎矩系數(shù)：彎矩:鋼筋面積:
　　X方向跨中：0.022477.15744
　　Y方向跨中：0.028791.83848
　　左.右支座：0.0704199.671906
　　下端支座：0.0769217.872092
　　四邊固端板彈性計(jì)算結(jié)果：
　　位置：彎矩系數(shù)：彎矩:鋼筋面積:
　　X方向跨中：0.014453.53512
　　Y方向跨中：0.026983.12766
　　左.右支座：0.0557158.031489
　　上.下支座：0.0658186.561774
　　配筋取二種計(jì)算模型的平均值，且滿足構(gòu)造要求。
　　8水池側(cè)壁設(shè)計(jì)
　　水池側(cè)壁可根據(jù)墻長(zhǎng)與墻寬的不同比值按四邊支承雙向板和兩邊支承單向板用彈性方法計(jì)算內(nèi)力。電算結(jié)果如下：
　　池側(cè)壁編號(hào)：SQ1,混凝土強(qiáng)度：C35,縱筋fy=300MPa,c=40mm
　　水池寬度Lb=5.6m,高度Hb=4.5m,Lb/Hb=1.2,壁厚t=200mm,水深h=3m,
　　最小配筋率Umin=0.24%
　　三邊固端，一邊簡(jiǎn)支板彈性計(jì)算結(jié)果：
　　位置彎矩鋼筋面積鋼筋應(yīng)力鋼筋直徑
　　豎向底部支座：27.296721012
　　豎向中間跨中：9.632522010
　　水平左右支座：19.967122010
　　水平中間跨中：7.625622010
　　四邊固端板彈性計(jì)算結(jié)果：
　　位置彎矩鋼筋面積鋼筋應(yīng)力鋼筋直徑
　　豎向底部支座：24.966722010
　　豎向中間跨中：8.924022010
　　豎向頂端支座：15.040322010
　　水平左右支座：16.945322010
　　水平中間跨中：5.815521910
　　配筋取二種計(jì)算模型的平均值，且滿足構(gòu)造要求。
　　結(jié)束語：人防地下室雖然復(fù)雜，墻體種類多，但只要我們思路清晰，按照規(guī)范逐步求解，困難的問題就能迎刃而解。
　　參考文獻(xiàn)：[1]李國勝：多高層鋼筋混泥土設(shè)計(jì)中疑難問題的處理及算例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004。
　　[2]北京市建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室：防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008。