浅谈人防地下室的结构限额设计

卓毅刚

摘要：本文就人防地下室的结构含钢量限额设计思路做出简要的阐述，并对限额设计中的几个问题进行了探讨，为人防地下室结构设计提供参考。

关键词：人防地下室 含钢量 限额设计

随着建筑设计行业竞争的加剧，房地产开发商对设计阶段的成本控制日益加强。结构含钢量是合理有效控制工程造价的最直接方式，同时也成为了设计行业的市场核心竞争力的重要组成部分。而人防地下室的结构设计要求兼顾平时和战时两种使用功能要求，专业性要求和复杂程度较一般民用建筑设计要高，因此人防地下室的结构设计要做到更经济合理，其中还有不少问题需要探讨。本文就广州招商房地产有限公司开发的金山谷五、六期人防地下室为例子，简述该项目在结构含钢量的限额设计中的思路和体会，以资借鉴。

1 工程概况

该地下室平时功能为两层小型汽车库，人防地下室设置于地下二层，人防建筑面积为31448㎡，分为15个防护单元，防护类别为甲类，抗力等级为核5常5、核6常6级，其中核5常5级人防建筑面积为10359㎡。

2 结构设计选型及思路：

由于甲方对人防地下室部分含钢量限额165kg/㎡以内，因此作者在施工图设计过程中，考虑通过以下几点管控钢筋用量：

2.1顶板结构选型。通过计算对比不同结构形式和截面尺寸的顶板模型，为甲方选取最适合本工程的顶板结构形式。比较情况如下表：

综合分析上述指标及比较结果，不难看出：

①在人防工况下，采用普通梁板结构形式的顶板，虽然混凝土用量较有次梁顶板多了0.02 m3/㎡，但钢筋用量省了3 Kg/㎡，另外考虑无次梁的顶板较有次梁的顶板更省模板和人工费用，因此无次梁的梁板结构形式比有次梁的梁板结构形式在综合经济造价上更有优势。

②普通无梁楼盖顶板较普通无次梁的梁板结构顶板的混凝土用量多了0.05 m3/㎡，但钢筋用量省了5 Kg/㎡，且无梁楼盖顶板较无次梁的梁板结构顶板更省模板和人工费用。此外，柱帽区域外的无梁楼盖顶板较梁板结构顶板节省了约650mm净高，且柱帽可采用斜托板倒锥形柱帽，从而最大限度的节省柱帽下净空，以此压缩建筑层高来减少建筑埋深、基坑开挖深度、作用在底板和侧壁的水土压力等，进一步的节省工程造价。因此，无梁楼盖比无次梁的梁板结构形式在综合经济造价上更有优势。

③采用新材料新工艺的空心板无梁楼盖和预应力无梁楼盖较普通无梁楼盖在混凝土用量和钢筋用量上更为节省。但是目前这些新材料和新工艺对施工技术和管理较普通混凝土结构要高，考虑加上预应力筋或空心板模具等费用后，和普通无梁楼盖结构综合造价相比并无明显优势，因此甲方暂未考虑采用这两种新材料新工艺的顶板结构形式。

2.2结构构件的截面尺寸选择。由于人防规范对结构构件的最小配筋率要求较平时规范更高，且人防荷载较平时荷载更大，因此需要通过反复计算比较来选取用钢量最省的构件截面尺寸，既不能因构件尺寸过大而增加过多的构造钢筋，也不能因尺寸过小而增加过多的受力钢筋。

2.3严格按计算结果优化钢筋用量。在满足计算结果要求和规范图集要求的前提下，优先选用直径级配合理的钢筋，布筋细化至每处柱帽和每跨板带。由于无梁楼盖顶板采用SLABCAD模块的有限元计算，计算结果输出已精确到每个点，因此可先划分柱上板带和跨中范围，在选用钢筋值时，可加权平均各个板带的支座和跨中位置的计算结果，以此为配筋的依据，而不应以某点峰值为配筋依据，这是较不经济的。只需板带的积分配筋面积不小于点值的总积分面積，即可满足无梁板的塑性变形内力重分布的要求。结构的安全性能是可以保障的，这点在SLABCAD软件说明书中也有提及。

2.4加强设计协调和配合，优化底板侧壁用钢量。设计协调过程中及时告知主体结构师有关人防区底板侧壁较平时做法不同的构造要求和计算要求。避免主体结构师因人防规范不熟悉，而把人防荷载叠加平时荷载组合裂缝工况计算或不考虑人防材料提高系数等增加用钢量的情况。

2.5优化构造钢筋。在满足规范和图集要求的前提下，减小构造拉结钢筋和加强钢筋的直径，取消规范和图集上未明确要求配置的加强筋和加强梁。如一些设计院的侧壁通用大样中，一般在墙顶和墙底均设置暗梁加强，而人防区范围的顶板、底板和侧壁截面尺寸均较非人防区的大，且侧壁竖向作用荷载不大，墙顶和墙底的暗梁对于结构受力作用有限。因此按《防空地下室结构设计》图集中有关外墙与顶板、楼板和底板的连接大样，取消墙板交接位置的暗梁。

2.6减小柱帽附加筋长度。由于结构平法标准图集《11G101-1》中对无梁楼盖附加钢筋长度并未给出明确说明，部分设计师把柱上板带按梁考虑，因此参照结构平法标准图集《11G101-1》中梁详图中的支座筋长度取1/3跨。而结构内力分析只需配筋满足弯矩计算要求和构造要求，因此柱帽附加筋按《全国民用建筑工程设计技术措施》2009版中图9.4.8-2条关于无梁楼盖分离式配筋大样中的长度取值更为合理。

图中长度值e要求不小于0.33倍柱间净跨，而人防无梁楼盖要求配置的通长钢筋已满足要求，因此部分柱帽附加筋可按图中长度值b配筋，即0.20倍柱间净跨。但应注意控制长度为0.2倍净跨的柱帽附加筋量不大于总钢筋量的50%。

2.7合理选用临空墙的计算模型。临空墙计算模型一般采用上端铰接下端固端的线性纯弯杆件模型，这种计算模型适用目前大部分工程的临空墙和外墙的水平方向荷载工况计算。但与本项目实际工况有差异，计算偏保守，配筋也不经济：