摘要：介紹了人防地下室墻體的設計步驟，對不同的墻體作了具體的受力分析，闡述了設計過程中應注意的問題及設計方法。
　　關鍵詞：地下室外墻；防護單元隔墻；臨空墻；水池側壁；荷載組合；內力分析。
　　隨著社會經濟的迅速發展，人民物質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，高層下地下室設計越來越多，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必帶來結構的復雜，僅墻體一項就有幾種情況。
　　筆者就08年設計的一個人防地下室對地下室鋼筋混泥土墻體作一下簡單的分析，以供初次設計者參考。
　　1.工程實例
　　1.1工程概況
　　寧波鄞州長豐拆遷安置居住—1號地塊C區地下室，地下建筑層數為一層，面積8828平方米，分人防區和非人防區，人防區為甲類防空地下室，核6級，常6級，±0.000相當于黃海高程3.45，室內外相差150，地下室頂標高-1.3,層高3.7米，局部頂標高-0.5，層高4.5米，最高水位黃海高程3.27，最低水位0.87。
　　2地下室墻體設計的一般步驟
　　防空地下室墻體設計的一般步驟：確定荷載組合→內力分析→確定控制內力→截面設計。
　　1. 確定荷載組合
　　規范規定：甲類防空地下室結構應分別按下列第1、2、3款規定的荷載（效應）組合進行設計，乙類防空地下室結構應分別按下列第1、2款規定的荷載（效應）組合進行設計，并應取各自的最不利的效應組合作為設計依據。其中平時使用狀態的荷載（效應）組合應按國家現行有關標準執行。
　　1平時使用狀態的結構設計荷載；
　　2戰時常規武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時作用；
　　3戰時核武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時作用。
　　防空地下室外墻為一側與室外巖土接觸，直接承受土中壓縮波作用，另一側為防空地下室內部的墻體。
　　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向力有土壓力、水壓力及地面堆積物活荷載產生的水平壓力。當為防空地下室時，還要計入核武器或常規武器爆炸產生的水平動荷載和頂板傳來的動荷載。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、墻體材料、允許延性比、外墻計算高度、地質條件以及是否考慮上層建筑對外墻的影響有關，其等效靜荷載標準值控制值，按規范GB50038－2005采用。
　　2. 內力分析
　　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，在外墻設計中都可近似按軸向力作用計算。
　　鋼筋混泥土外墻可按塑性內力重分布計算內力，在垂直荷載與水平荷載共同作用下，外墻可按偏心受壓構件計算，為簡單和偏于安全起見，外墻可不考慮軸向壓力作用，將壓彎構件按純彎構件驗算。
　　頂板與外墻之間二者剛度接近時，外墻上部可接近按固定端與鉸支之間的支座情況考慮；底板剛度遠大于外墻時，外墻下部支座可視為固定端。各構件之間支座條件應相互協調一致。需注意配筋及構造應與實際受力狀況相符。
　　當地下室內部橫墻比較多（橫墻6m左右）或上層建筑的柱子沿外墻向下直通到基礎底板，外墻可按支承在內部橫墻（柱子）與樓板上的雙向（單向）板計算；當地下室內部橫墻較少時可考慮上下兩端支承，按支承在樓板與基礎底板上的單向板計算。
　　3.確定控制內力
　　根據荷載組合計算出不同受力狀態下結構構件的內力值后，應取其控制條件作為截面設計的依據，一般情況下戰時荷載（效應）組合起控制作用。
　　4.截面設計（承載能力極限狀態計算）
　　地下室外墻的厚度和混泥土強度的等級，應根據荷載情況、防水抗滲和有關規范的構造要求確定。在動荷載和靜荷載同時作用下，防空地下室結構構件在承載力設計中采用材料動力強度設計值，其值為靜荷載作用下材料強度設計值乘以動荷載作用下材料強度綜合調整系數rd，其余基本上與地面建筑結構的截面設計相同。人防結構設計僅需驗算承載力，不需驗算構件的變形與裂縫。
　　5根據上述原則，對實例的外墻進行荷載組合并電算。
　　地下室外墻的水平荷載一般如圖1所示進行組合：
　　1）地面活荷載、地下水位以上土側壓力、地下水位以下土側壓力、水壓力；
　　2）上例1）加常規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為土的有效內摩擦角，一般取300)
　　K0為靜止土側壓力系數，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
　　荷載分項系數地面活荷載rQ=1.4，其余取1.2，等效靜荷載分項系數rQ=1.0。
　　根據實例，地下室頂板覆土厚H=1.15米，洪水位時水深也一樣，則p=r′H+rwH=21×1.15=24.15，（此時不再考慮活載作用）
　　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范GB50038-2005,核武器作用下外墻等效靜荷載大于常規武器作用，結果取大值qe2=60KN/㎡,電算結果見下圖：
　　根據計算結果可以看出截面配筋由戰時荷載（效應）控制。配筋取二種計算模型的平均值，且滿足構造要求。
　　6相鄰防護單元隔墻設計
　　荷載組合只考慮水平等效靜荷載，用彈塑性方法計算。本文實例根據抗力等級6級，查規范得水平等效靜荷載標準值為50KN/㎡。截面設計方法同外墻電算結果如下：
　 　配筋取二種計算模型的平均值，且滿足構造要求。
　　7臨空墻設計
　　一側直接受空氣沖擊波作用，另一側為防空地下室內部的墻體稱為臨空墻。荷載取值根據出入口部位及形式。臨空墻在水平荷載作用下，可根據墻長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算內力。本文實例根據抗力等級6級，查規范得水平等效靜荷載標準值為130KN/㎡。電算結果如下：
　　板的編號：1B1
　　Lx=5.60m,Ly=4.50m,Ly/Lx=0.80,h=300mm,c=20mm
　　混凝土等級：C35,縱筋fy=300MPa
　　跨中彎矩放大系數=1.0
　　受力縱筋Umin=0.25%,即每米As≥750mm*mm
　　-------強度計算------
　　荷載設計值q=140.00kN/m*m(包括板自重，有人防組合)
　　三邊固端，一邊簡支板彈性計算結果：
　　位置：彎矩系數：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
　　四邊固端板彈性計算結果：
　　位置：彎矩系數：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
　　配筋取二種計算模型的平均值，且滿足構造要求。
　　8水池側壁設計
　　水池側壁可根據墻長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算內力。電算結果如下：
　　池側壁編號：SQ1,混凝土強度：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，一邊簡支板彈性計算結果：
　　位置彎矩鋼筋面積鋼筋應力鋼筋直徑
　　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
　　四邊固端板彈性計算結果：
　　位置彎矩鋼筋面積鋼筋應力鋼筋直徑
　　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
　　配筋取二種計算模型的平均值，且滿足構造要求。
　　結束語：人防地下室雖然復雜，墻體種類多，但只要我們思路清晰，按照規范逐步求解，困難的問題就能迎刃而解。
　　參考文獻：[1]李國勝：多高層鋼筋混泥土設計中疑難問題的處理及算例[M].北京：中國建筑工業出版社，2004。
　　[2]北京市建筑設計標準化辦公室：防空地下室結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2008。