人民防空地下室结构设计计算方法

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1、人民防空地下室结构设计计算方法随着建筑结构新规范全面颁布，新规范在工程设计中已全面开始，这对于如何在工程设计中正确应用理解规范条文,正确选择设计软件及合理选取设计参数显得优为重要。大家知道：各新规范都明确要求结构设计必须对结构分析软件的计算结果进行分析判断，确认其合理有效后方可作为工程设计依据。如何判断？当然只能依靠概念设计来判断；另外大家一定要注意，编程序的人一再讲“设计者采用他们的程序计算，出了问题他们并不负责，仍然由设计者负责”；另外施工图审查单位只承担相应的技术审查失察责任，主要的质量责任还由设计者负责（在合理使用年限内负终身责任）。一、上部结构与防空地下室分析模型上部结构与防空地下室

2、组成一个承力体系，具有共同的位移场，相互协调变形。地下室外的回填土对结构侧向有一定的约束作用，地下室楼层侧移刚度通常较大。上部结构与防空地下室分析模型可简化为：分离模型（有条件的）：将上部结构与地下室分开，分别设计计算，按规范确定嵌固层作为二者分界；共同工作分析（无条件的）：将上部结构与地下室作为一个整体，考虑共同作用，采用如下两种方式之一来考虑地下室外回填土对结构的约束作用。方法1：地下室水平位移的侧向嵌固（-K法）。方法2：地下室水平位移的有限（弹簧）约束（K法）。地下室如果设计不当，对整体抗震性能会产生较大影响，对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计其层数，总高度才

3、能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱要协调统一。地下室顶板室内外板面标高变化处，当标高变化超过梁高范围时则形成错层，未采取措施不应作为上部结构的嵌固部位，规范明确规定作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构，地下室顶板为无梁楼盖时不应作为上部结构嵌固部位，结构计算应往下算至满足嵌固端要求的地下室楼层或底板，但剪力墙底部加强区层数应从地面往上算，并应包括地下层。上部结构固定端，当高层建筑仅设单层地下室且底板采用天然地基筏板基础或桩一筏基础时，通常选择基础底板而非首层作为结构嵌固端，这有利于充分利用其基础的“无限”刚度，为首层楼面的灵活结构选型创造条件，即使是首层楼面留有大

4、孔洞，或选用无梁楼盖结构，都不会有什么影响。此外，规范规定地下一层的抗震等级与上部结构必须一致，以基础底板作为嵌固端不会造成地下室结构造价的提高，反而可能取得较好的经济效益。即使单层地下室底板是以桩为基础的普通梁板结构，一般情况下仍然取底板处为结构嵌固端，唯一例外的是地下室作为抗爆级别较高的防空地下室时，其顶板通常具有作为结构嵌固端的刚度，因此可取其作顶板为上部结构的嵌固端。二、可用于人防地下室结构设计设计软件可用于人防地下室结构设计软件有：1、理正人防设计软件包，只能计算顶、底板，外墙、临空墙、内隔墙，门框墙等构件，不能进行整体结构计算。2、PKPM软件包中的一个SATWE模块可算高层下的人

5、防地下室顶板和顶板梁，但对临空墙、门框墙等构件及底板不能计算。BOX模块也可算人防地下室，并可计算底板，可惜BOX只能用于箱形基础。箱形基础计算机辅助设计软件BOX可对三层内任意不规则平面形状的箱形基础进行结构计算和五、六级人防设计计算，并可绘制结构施工图。结构设计计算内容包括：按箱基规程和人防规范等要求，进行基础沉降与反力计算，箱基整体与局部弯矩及配筋计算，墙体、洞口、过梁等内力及配筋计算。 结构施工图包括：各层顶板和底板以及墙体的配筋图，洞口图等。本程序可与PMCAD和TAT接力计算，数据共享，无需填写数据文件。计算结果有图形显示，可随时对计算结果和施工图的绘制进行干预。虽然用SATWE和

6、TAT均可完成地下室的设计，但用TAT计算得到结果仅作参考，最好用设有地下室人防设计功能的SATWE17。3、若手头没有以上软件，用TBSA计算人防结构也未偿不可，不过要注意材料的调整系数。近期，由中国建筑标准设计研究院与北京金土木软件技术有限公司又开发了人防地下室结构分析与设计软件ADABS。ADABS基于新版人民防空地下室规范编制，对结构进行整体分析计算、考虑战时核武器和常规武器荷载、按战时和平时状态包络进行设计、给出构件计算书。程序以整体建模与构件计算相结合、与PKPM和ETABS实现数据兼容，突出了全面性与易用性的特点。ADABS以一种全新的操作方式展现给中国工程师。该系统将三维建模与

7、菜单式操作结合起来，达到程序的灵活性与智能化的平衡。计算过程透明度高，并辅以规范条款及使用说明，分析、设计过程可以由工程师干预、控制。ADABS继承了ETABS的强大建模、分析功能，是中国规范与国际知名结构分析内核的经典结合。在设计单位普遍采用PKPM中SATWE做人防设计的时候，为什么还要再选择ADABS呢？理由1：ADABS设计密肋楼盖有优势.SATWE设计密肋楼盖，柱上框架梁配筋太大，不能考虑柱上板带非柱上梁参与柱上板带的弯矩分配。这是因为SATWE中板是不参与刚度计算的。ADABS计算时楼板是需要剖分的，板的刚度参与计算。结果更接近实际。理由2：ADABS设计现浇空心楼板有优势。PKP

8、M中的SLABCAD计算现浇空心楼板没有办法计算空心楼板的刚度折减和两个方向的刚度差，ADABS的核心模块同SAP2000和ETABS，可以准确的解决上述两个问题。理由3：柱帽的设计。PKPM中SLABCAD中的柱帽计算是按照平板刚度分配以后，再按照柱帽高度计算配筋，没有考虑柱帽刚度对内力分配的影响，配筋偏小。ADABS采用壳单元计算柱帽(仅平板柱帽，变截面柱帽计算要在SAP2000中完成)，可靠度增加。理由4：基础变截面筏板计算。PKPM基础JCCAD计算框架柱下变截面筏板很难定义。ADABS直接定义壳单元，采用面弹簧计算基础荷载，直接准确。目前，设计人员习惯使用的方法，一是将整个人防结构拆

9、成多个结构构件，使用“理正人防工程结构设计软件”进行设计计算（参见例一）；二是将“理正人防工程结构设计软件”配合“PKPM软件包”中的一个“SATWE模块”一起使用。即用“PKPM软件”设计计算顶板和顶板梁，用“理正人防工程结构设计软件” 设计计算外墙、临空墙、内隔墙、门框墙、柱和底板（参见例二）。基础形式为预应力混凝土时，也有采用“PKPM软件”将底板梁按倒楼盖法分析（参见例三）。基础形式为桩筏基础时，用“理正人防工程结构设计软件”按倒无梁楼盖计算底板可能更简便；三是查表法11、9、4。“查表法”比用“PKPM软件”设计计算结果省，就是说用“PKPM软件”设计计算结果偏大。用PKPM建模时将

10、地下室底板一同建入参加SATWE整体计算，这时仅有一层的地下室将有两个标准层，在satwe中地下室层数填2（因为地下室底板参加建模为第一标准层，地下室顶板建模为第二标准层，这样地下室就有两层，此刻地下室层数该填2），这样做可以简化计算，基础顶面荷载准确。整体一次性建模的目的是导荷明确，减少地下室与上部结构分别计算容易出现错误，提高劳动效率。但存在一个新问题即第一标准层的柱高该取多少才合理？一般取2500，2000，1500，估计也不大，不就是柱的自重大点嘛。对于上部的周期、位移等等影响不大。因为一般你填了地下室层数后，电脑就默认地下室顶板处为嵌固层了，所以底下的布置与上部无多大关系，当然不能变

11、化太大。现在新版PKPM能计算人防顶板梁和板筋了，底板通常拿出来另外算，把人防荷载反过来输入算的，新版的PKPM里有定义人防荷载的，在人防规范里查找到你需要的人防等效荷载，在SATWE里就有输入的地方，顶板底板、梁的算法一样，门框墙、临空墙等最好用理正人防来算，防空地下室结构设计这本书里也有能查表查到大多数情况下的配筋。注意用PKPM来计算人防是有局限的。2005版的新人防规范把核6级人防细分为核6级和核6B级，核6B级人防荷载比核6级要小不少，这部分人防荷载，注意要在PKPM核6级下修改。另外PKPM的人防顶板等效静荷载不考虑板的跨度，与人防规范要求也不相符。PKPM软件的东西太理论化了，直

12、接用来施工，给施工带来很多不便，需要进行调整。调整的原则是根据计算得出的配筋信息，能归并的尽量归并，能拉通的钢筋尽量拉通，这样有利于结构整体的刚度。对于构造上的要求一定要保证满足，例如，整榀框架需要在上部设置两根通长的角筋。梁的钢筋最好采取小直径小间距，这样有利于抗裂。对于相差不大的配筋可以归并，是施工当中减少钢筋种类，使配筋简单明了。使用PKPM软件需要特别注意的地方是构造要求的短柱需要全柱加密等的信息，软件并不能自动的全部给出，需要设计人员在后期的绘图中自己添加上去；对于框架结构，需要在楼梯房间的四周设置柱，在填充墙中设置构造柱。结构施工图中的构件定位是很重要的，在施工图中一定要和建筑图配

13、合，根据外观的需要，来决定梁柱的定位。对于次梁等在PKPM中不能显示轴线的构件，必须在后期的施工图绘制中添加上去。对于用PKPM自动生成的图纸，要根据需要改变字体样式，符合美观的要求。应使用探索者的外部接口工具来改变字体、编号、尺寸等。要对照施工图设计深度文件看漏掉什么内容，在后期的施工图绘制过程当中补充进来。有些内容在PKPM中不能表现的，需要在这里发现并添加，例如次梁的定位。注意，目前（直至20060326版）PKPM计算人防梁有问题，主要是错误的套用了人防规范的4.10.4条。理正人防工程结构设计软件3.0版根据现行人民防空地下室设计规范（GB 50038-2005）、混凝土结构设计规范

14、（GB 50010-2002）和修订中的人民防空地下室结构设计手册为依据编制。与人民防空工程结构设计手册配套使用，自动导算人防荷载，完成不同防护等级的板、连续梁、井字梁、无梁楼盖、刚架、扁壳及截面计算，输出完整规范的计算书。采用等效静荷载法进行结构动力计算，将结构体系拆成顶板、外墙、底板等结构构件，分别按单独的等效自由度体系进行动力分析。分别采用有限元精确分析和调整系数的简化计算方法，完成整个人防结构工程设计计算。该软件集成化程度高，可连续选择多个构件、多项设计内容；计算速度快、结果准确可靠。采用动态可视化技术、图形与文件双重输出方式，自动生成全中文、规范化、图文混排的计算书，是人防工程设计、

15、管理、审核、存档的有效手段。该软件操作简单、使用方便，在配筋计算时已按规范要求对材料强度进行了调整。三、将结构体系拆成顶板、外墙、底板等结构构件的计算（一）、人防地下室顶板计算可完成嵌固、简支边界条件下的顶板的内力、配筋计算，可考虑相邻板支座弯矩的作用。顶板为梁板结构时，通常情况按四边固定双向板计算。板长和板宽均取纵横两方向梁轴与梁轴之间尺寸。（二）、人防地下室外墙计算可完成嵌固、简支边界条件下的外墙的内力、配筋计算，可考虑相邻板支座弯矩的作用。通常情况按上下固接左右简支的单向板计算。即根据边界约束条件，上、下顶、底板作为外墙的嵌固端，左、右的扶壁柱不能承受墙体传来的侧向力（因扶壁柱配筋计算一

16、般没有考虑该侧向力），故不能以扶壁柱为两侧支座。在计算时取外墙的单位墙长10米，按变形协调原理，假设左右两侧为简支。墙宽一般取地下室层高。有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱之间)外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载(轴力)较小的外

17、墙扶壁桩，其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小，可适当另配外侧附加短水平负筋予以加强，外墙转角处也同此予以适当加强。地下室外墙计算时，底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端)，侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，底板的抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配，这方面问题在地下车道中最为典型，车道侧壁为悬臂构件，底板的抗弯能力不应小于侧壁底部。地下室底板标高变化处也经常发现类似问题：标高变化处仅设一梁，梁宽甚至小于底板厚度，梁内仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞位置(如楼梯间)外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构造均应与实际相符。车道紧靠地

18、下室外墙时，车道底板位于外墙中部，应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用，该荷载经常遗漏。（三）、人防地下室底板计算可完成嵌固、简支边界条件下的底板的内力、配筋计算，可考虑相邻板支座弯矩的作用。竖向荷载为设计值；底板及覆土荷载均为标准值（荷载组合有利）；水浮力为设计值。组合后荷载（设计值）= 竖向荷载（设计值）人防结构等效静荷载水浮力（设计值）底板及覆土自重荷载（标准值）* 1.0。内力和配筋计算同顶板。（四）、人防地下室临空墙计算可完成嵌固、简支边界条件下的临空墙的内力、配筋计算，可考虑相邻板支座弯矩的作用。临空墙即出入口临空墙，按板计算：一般按四边固定或三边固定一边铰接计算4。当临空墙

19、厚度小于顶板厚度时，上节点为固接（本图集为型）；当临空墙厚度大于等于顶板厚度时，上节点为铰接（本图集为型）。临空墙下节点一般为固接。计算时根据不同的长、宽比，取为双向板。（五）、人防地下室防护单元隔墙计算可完成嵌固、简支边界条件下的单元隔墙的内力、配筋计算，可考虑相邻板支座弯矩的作用。相邻防护单元间隔墙（防护单元与防护单元之间、人防地下室与普通地下室之间）。防护单元隔墙按板计算，一般按四边固定或三边固定一边铰接计算。当防护单元隔墙厚度小于顶板厚度时，上节点为固接（本图集为型）；当防护单元隔墙厚度大于等于顶板厚度时，上节点为铰接（本图集为型）。防护单元隔墙的下节点一般为固接。计算时，根据不同的长

20、、宽比，取为双向板4。应根据防护单元隔墙两侧抗力等级及所处的位置，确定墙体两侧的等效静载标准值。按两侧水平等效静载单侧作用分别计算4。（六）、人防地下室门框墙计算门洞边长大于或等于2倍墙体悬挑长度，墙体按悬臂梁或牛腿计算。当不满足上述条件时，在门洞边设梁或设柱4。当采用门洞设梁或柱的方法时，应根据相邻临空墙的支座及工程的具体情况，另行计算临空墙配筋并采用相应的构造4。防护密闭门上挡墙符合h2a/2时，采用悬臂或牛腿计算4。当上挡墙符合a/2h22250时，5级防空地下室采用三边固定一边简支的计算模式，6级防空地下室采用三边固定一边自由的双向板计算模式。（七）、人防地下室窗井墙计算 窗井墙示意图

21、见上图，计算方法同门框墙。（八）、人防地下室连续梁计算可完成三十跨以内的连续梁内力、配筋计算，每跨可设置不同跨长、截面尺寸及多种荷载形式，按照人防工程的特殊要求进行支座及跨中弯矩的调幅。连续梁的左、右支座可简化为：支承在独立柱上、扶壁柱上、梁上、内隔墙上、外墙上均为简支；支承在剪力墙上为固接。（九）、人防地下室井字梁计算采用有限元方法可完成多跨、多区格、多点柱支承的井字梁及密肋楼盖的内力、配筋计算。可以选择不等跨、变截面、多种边界条件及不同荷载分配模式。（十）、人防地下室无梁楼盖计算采用等代框架法计算30跨以内的中间楼盖或顶层楼盖两种计算模型。可计算柱上及跨中板带的弯矩（根据人防要求进行调幅）

22、和配筋，并完成对柱帽、板的冲切验算。无梁楼盖的柱网宜采用矩形，任一区格的长、短边之比不宜大于1.5。无梁楼盖通常以纵横两个方向划分为柱上板带和跨中板带进行配筋。板带的宽度取垂直于计算方向柱距的一半，划分区格如图所示。柱上板带和跨中板带划分区格示意图采用等代框架法计算其内力（全截面），然后根据用户交互的板带分配系数计算出柱上板带及跨中板带的内力值及配筋值。等代框架示意图柱帽支反力分布图无梁楼盖结构的设计计算详见参考文献18。（十一）、人防刚架计算可完成人防工程特有的单、多跨拱洞或全封闭刚架的内力和配筋计算。杆件包括直杆、曲杆、折杆，可选用多种荷载形式，可设定多种约束条件。（十二）、人防矩形（方形

23、）底球面扁壳计算连续等跨边界条件示意图壳体示意图壳板内力示意图按照人民防空工程结构设计手册中的计算图表计算。完成四边简支矩形底面的球面扁壳的内力与配筋计算。（十三）、人防正六边形底球面扁壳计算壳体示意图壳板内力示意图按照人民防空工程结构设计手册中的计算图表计算。完成周边简支正六边形底面的球面扁壳的内力与配筋计算。（十四）、人防圆形底球面扁壳计算壳体示意图壳体内力示意图壳体边界条件示意图按照人民防空工程结构设计手册中的计算图表计算。完成弹性支承圆形底面的球面扁壳的内力与配筋计算。（十五）、人防梁截面配筋计算对梁截面进行配筋计算，包括抗弯计算、抗剪计算、抗扭计算、剪扭计算。除混凝土和钢筋的材料强度

24、修正按人民防空地下室设计规范2005年版(GB 50038-2005)规定外，计算方法同混凝土结构设计规范GB 50010-2002。具体事项参阅本技术条件的“第二部分1.7.1节”。（十六）、人防柱截面配筋计算对柱截面进行配筋计算，包括轴压计算、偏压计算、压剪计算、抗弯计算、双向受压计算和双向受剪计算。除混凝土和钢筋的材料强度修正按人民防空地下室设计规范2005年版(GB 50038-2005)规定外，计算方法同混凝土结构设计规范GB 50010-2002。具体事项参阅本技术条件的“第二部分1.7.3节”。交互参数荷载设计值弯矩Mx(kN.m)、 弯矩My(kN.m)、轴力N(kN)、剪力V

25、x(kN)、 剪力Vy(kN)取自“人防（顶板）连续梁计算”支座处。（注：因选的是某支座处较大值，而忽略柱自重。）（十七）、楼梯计算楼梯计算时，考虑等效静载正面与反面分别作用，且核爆动荷裁作用方向与构件表面垂直4。楼梯的计算方法与普通工业与民用建筑相同，考虑支座对梯段的嵌固影响，跨中弯矩近似取1/10（qL2）。（十八）、进排风、排烟竖井（土中竖井结构）计算规范24.5.10条（抗核武器）3款和4.7.11条（抗常规武器）3款：土中竖井结构，无论有无顶板，均按由土中压缩波产生的法向均布动荷载计算，其值可按规范第4.5.5条和4.7.3条的规定确定。（十九）、室外出入口、车库出入口坡道两边侧墙计

26、算规范24.5.10条（抗核武器）12款和4.7.11条（抗常规武器）12款：有顶盖段通道结构，按承受土中压缩波产生的核武器爆炸动荷载和按承受土中压缩波产生的常规武器爆炸动荷载计算，其值可按规范第4.5.24.5.5、4.5.7条和4.7.24.7.4条的规定确定；无顶盖敞开段通道结构，可不验算核武器爆炸动荷载作用和不考虑常规武器爆炸动荷载作用。车库出入口处的临空墙要考虑人防荷载，另一边侧墙可不考虑人防荷载，按侧墙嵌固入底板计算，就是悬壁板计算。计算模型图（二十）、防倒塌棚架计算防倒塌棚架的水平等效静荷载值对于5级防空地下室为55KN/m2，6级防空地下室为15KN/m2，房屋倒塌产生的垂直等

27、效静载标准值为50KN/m24。开敞式防倒塌棚架水平荷载简图柱荷载简图计算时，采用有限元法对整个棚架进行整体设计。设计时，考虑水平动压和作用在顶板上的倒塌荷载不同时作用、水平动压的作用只考虑作用在檐口，圈梁表面和每根柱的一侧(作用方向相同)，并取X、Y向分别作用计算，并按二个方向分别进行对称配筋4。构造要求：顶板应采用水平板，不宜做成折板或拱形板；其上部不应做钢筋混凝土女儿墙；柱宜采用正方形，且截面尺寸不宜过大；柱与围护墙不应采用钢筋连接。用PKPM计算防倒塌棚架：当防倒塌棚架的高度 、宽度及构造截面不符合( FG02)中的要求时，不能直接选值筋，需要手算设计或采用一种简便实用的荷载输入方法应

28、用PKPM计算防倒塌棚架，提高了计算机计算和绘图的效率水平等效静荷载( P1)与垂直等效静荷载( P2)不是同时作用的，要分别计算，并取配筋计算结果中的较大值。在核爆动荷载和静荷载同时作用或核爆动荷载单独作用下，材料动力强度设计值要进行调整，可取静荷载作用下材料强 度设计值乘以材料强 度 综 合调 整系数d，d取 值 见 表 1。 根据人防结构“ 强柱弱梁 、强剪弱弯” 的设计原则，人民防空地下室设计规范（GB50038-2005）规定：按等效静荷载法分析得出的内力，进行梁、柱斜截面承载力验算时混凝土的动力强度设计值应乘以折减系数 0.8；进行柱受压构件正截 面承载力验算时，混凝土的轴心抗压动

29、力强度设计值应乘以折减系数0.8。但 因 PKPM在一次计算中不能输入两个不同的混凝土强度等级，且折减系数 0.8对混凝土强度等级进行调整后对构件配筋影响不大。为偏安全计算，可只对钢筋动力强度设计值进调整。水平等效静荷载( P1)对柱的配筋起支配作用，垂直等效静荷载( P2)对防倒塌棚架顶板及梁的配筋起支配作用1214。水平、垂直等效静荷载标准值均按活荷载输入 。防倒塌 棚架承载力设计采用的极限状态设计表达式为 ：O(GSGK+QSQK)R式中 ：O-结构重要性系数，取1.0；G-永久荷载 分项系数 ，当其效应对结构不利时取1.2，有利时取1.0；SGK-永久荷载效应标准值；Q-等效静荷载分项

30、系数，取1.0；SQK-等效静荷载效应标准值； R-结构构件承载力设计值 。在PKPM计算软件中，SQK按活荷载标准值输入，那么在荷载组合项中，SQ按活荷载分项系数输入，值为 1.0。在用PKPM计算防倒塌棚架受到以上问题的限制时，可采用下述荷载换算的 方法，简便地 输入荷载：水平等效静荷载( P1)作用下：（1）该面荷载可换算成线荷载。作用于所以柱子上线荷载：P1h，h为柱 迎荷面宽度，作用于梁( 檐口 、圈 梁 )迎荷面的一侧线荷载 P1h，h为梁 高。将梁所受水平等效静荷载换算到柱子上。作用于梁侧的线荷载由跨度进一步换算成集中荷载P1=P1h( l 1 + l 2 2)，l 1、l 2为

31、梁的静跨，作用中柱顶部；换算成集中荷载P 2 = P1hl 1 /2和 P 3 =P1hl2 /2作用于边柱柱顶 。 如图 1( a)、( b)所示 。（2）此水平等效静荷载（P1）按活荷载输入，标准值为水平等效静荷载标准值。（a） （b）图 1 水平等效静荷载换算后作用于防倒塌棚架梁、柱（3）柱 依此配筋计算结果配筋 。垂直等效静荷载作用下： （1）面荷载形式作用于防倒塌棚架屋面板上 。（2）此垂直等效 静荷载按活荷载输入，值为垂直等效静荷载 标准值。（3）防倒塌棚架顶板、梁依此配筋计算结果配筋。材 料 强 度 综 合 调 整 系 数d表 1应用 举 例：某工程位于8度区，人防6 级，地下人

32、防室 外出入口通道出地面段采用防倒塌棚架，如图2、图 3。 其地下部分为 钢筋 混 凝土结构，混凝土强度等级为 C30 ， 钢筋为HRB335、HPB235；柱截面宽 、高均为 300mm；梁截面宽 、高分别为300mm、350mm；屋面板厚150mm，悬挑板厚 100mm。解 ：（1）水平等效静荷载标准值为15KN/m2，设水平静荷载由X向负向传来 时。已知柱截面宽、高 均为 300mm，即 h=300，柱高 H=3050mm。根据本文介绍的荷载输入方法 ： 水平等效静荷载对柱配筋起支配作用。作用于所有柱子上的活荷载输入 ：150.3=4.5KN/m，沿 柱 高H分布。AB、BC梁活荷载输入

33、：150.35=5.25KN/m。 换算到柱子上：A柱：（5.253.15）/2=8.25KN；B柱：5.25（3.15+2.4）/2=14.57KN；C柱：5.252.4/2=6.3KN，如图3。图2 防倒塌棚架及地下人防室外出入口剖面图 图3 防倒塌棚架屋顶平面 图 图4 柱配筋结果图图5 柱配筋计算结果 图6 梁配筋计算结果（2）按C30输入混凝土强度等级 。 钢筋HRB335级d=3351.35=425，选 400输 入 。其它数据依常规法输入，得出柱配筋计算结果如图5。（3）垂直等效静荷载标准值为50HN/m2，设其由Y向正向传来。对防倒塌棚架顶板 、梁配筋起支配作用。板活荷载项输入

34、：50HN/m2。混凝土强度等级、钢筋强度等级的输入步骤同(2)。得出梁配筋计算 结果如图6。此例水平等效静荷载由X、Y向传来计算结果相近，可依由图5的计算结果配筋 。又考虑水平等效静荷载可由X正、负两个方向传来，故 柱与X轴 垂直的两 边配筋要相同。由计算结果知箍筋采用I级钢即可，根据钢筋抗拉承载力设计值相等原则AsIfyI=fyAs，得AsI=fyAs/fy=As300/210，其选配结果 应加大为已得出结果的至少1.5倍。同 理，梁配筋依图6计算结果 。综上所述，梁、柱配筋结果如图3、图 4。此例因防倒塌棚架的平面形式不符合选配要求，故需计算配筋，其配得 结果比 5、6级防空地下室出入口

35、部结构设计提供的最大平面形式的配 筋结果大50以上 ，可见经计算设计是必要的 。四、多层防空地下室等效静荷载标准值示意图3(a)上、下层为同一防护单元时(b)上、下两单元均为5级时qe1、qe2、qe3按5级取值。(c) 上、下两单元均为6级时qe1、qe2、qe3按6级取值。(d) 上、下两单元抗力不同时(较高级别在下层)(d)上、下两单元抗力不同时(较高级别在上层)当同一位置的地下二层为6级，地下一层为5级，地下二层底板和地下二层外墙、临空墙、门框墙按5级等效静载计算，两层之间楼板应按6级等效静载计算。(d)在结构受力及经济上不合理，尽量避免采用3。(e)当防地下室设在最下层时qe1、qe

36、2、qe3按防空地下室相应的等级取值。(f)当防地下室不设在最下层时防空地下室不设在最下层并按要求对以下各层采取封堵措施后，防空地下室底板可不计入核爆动荷载作用，由平时使用荷载计算确定，但底板折算厚度200mm。防空地下室顶板、防空地下室及其以下各层的内墙、外墙、柱、以及最 下层底板均应计入核爆动荷载作用。从图示可看出，(f)在结构受力及经济上不合理，尽量避免采用五、在审图过程中，发现最常见的错误（一）楼梯1在框架结构中，楼梯半层处一般考虑设梯柱，梯柱半层高，起于下层框架梁上。在整体计算时，就应该将梯段板的荷载换算成作用于下部框架梁上的集中荷载。不然（按楼面荷载输入），应人为适当放大相关梁配筋

37、。2由于半层梯梁与某些框架柱相连，使框架柱在一个方向变成短柱，其箍筋应考虑全高加密。3这样做的楼梯结构属抗震薄弱环节，而地震发生时楼梯是很重要的。出于人民生命财产考虑，楼梯应适当加强：梯柱配筋适当加大，箍筋宜全高加密至100；另一方向连系梯柱与框架柱的一小段梯梁宜加强，上下均通长配筋。4注意楼梯活载取值，工业建筑不小于3.5，民用若为消防疏散用，不小于3.5是强规。5梯板带直段时，应注意其构造做法。本人比较推荐03G101-2的做法。钢筋混凝土构造手册一书与其不一致。6较大跨度的梯板，其配筋有可能是变形控制。必须提供变形部分的计算书。（二）梁的刚度增大系数 当采用现浇楼面时，梁的刚度增大系数仍

38、取1.0。 计算时底层位移不容易满足，拼命加大柱截面，导致浪费。 还有致使结构偏于不安全的地方：整个结构计算刚度实际刚度，地震力偏小，导致梁支座处配筋偏小。 （三）周期折减系数这个问题其实不应该提，但发现还是有好多设计人员概念不清。甚至于认为取值越大越偏于安全。一定要根据填充墙刚度及其与主结构连系方式取值，如果填充墙刚度很大才取比较小的值。现在的框架结构多采用砂加气砌块，其刚度较小，与框架柱连接往往采用非刚性连接；周期折减系数可以取0.9甚至更大，以免浪费。（四）、暗梁当楼面梁使用这是最常见的错误。暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不够，荷载不能按自己设想的方式传递，即楼面荷载板暗梁柱的传递方

39、式几乎是不可能的。这样将大大低估板的内力。我个人认为，根据内力按最短距离传递的原则，用暗梁代替梁只有在板受集中力时，在集中力处沿板的最短方向（双向板沿两个垂直方向）设置暗梁，可以认为集中力由暗梁承受以满足抗弯强度和裂缝要求，此时板的计算跨度绝对不能按支承于暗梁来考虑。但很多时候，这种做法也没有必要，直接加大板的受力钢筋即可，除非因抗剪（冲切）需要箍筋而使用暗梁。（五）、与上一个问题相对应的是在刚度发生较大突变（增加）处，应视为梁。典型的问题是不同高程的板之间出现的错台，错台本身平面外刚度比较大，而板的平面外刚度较小，不管你是否愿意，板上的荷载都要传递到错台上，因此应当按梁来设计，尤其是抗剪钢筋

40、应满足要求。地下通道、车站遇到的这种情况较多，其荷载又比较大，但大多数人对错台的处理却非常草率，这很令人担忧。（六）、框架结构形成事实上的铰接最常见的是梁刚度比柱大的多，使柱对梁的约束作用较弱，形成事实上的铰。这样减少了超静定次数，于抗震不利，也难以形成“强柱弱梁”。日本坂神地震时，地铁车站柱的破坏相当严重，也提醒我们不能忽视这个问题。地铁车站顶底板可看作筏板，其梁的刚度当然大于柱，但中板处不宜将梁的刚度做得较大。另外，地下工程如通道、涵洞、地铁车站等，有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧墙，这样横剖面就形成铰接的四边形，两侧墙土压力相差较大时很容易失稳，也不利于抗震。 （七）、

41、板墙受力钢筋置于分布钢筋的内侧很多人总把分布钢筋想象成类似梁的箍筋，因此配筋不小心就这样倒置。分布钢筋的作用在于固定受力钢筋位置，传递受力及防止温度收缩裂缝，它不需要象梁柱箍筋那样外包以防止钢筋受压向外鼓出，更重要的是，板墙截面高度较小，为增加有效高度发挥受力筋作用，一般情况下应当外置受力钢筋。某些特殊情况，如地下连续墙，由于施工方便原因可牺牲板有效高度，将受力钢筋内置。（八）、在紧靠柱的位置框架梁上搭梁由于紧靠柱支承的位置，框架梁的转动受到约束，当其上所搭的梁荷载较大时，将产生很大的扭矩，使框架梁的配筋变得困难。某些设计人员将此处框架梁与搭接梁的连接看作铰接，这是很不安全的，因为梁的塑性变形

42、能力有限。（九）、 板钢筋不伸入上翻梁受力钢筋之上这在地面上结构中还不容易出现，但在地下工程中，由于结构形式不够直观，稍有疏忽就会犯错。最常见的是通道入口处顶板有一道收口的横梁，其底部顺板向下倾斜，形成不规则的梁。多数人配筋将此梁受力钢筋仍然沿水平方向布置，板的纵向钢筋则从下侧锚入梁内。地下工程没有完全的分布钢筋，在这个横梁处，板的纵向钢筋实际上是受力钢筋，不但要按受力钢筋锚固，还应当在梁受力钢筋之上。另外，很多人认为此梁受力小，因而配筋马虎。实际上，此梁由于单边受力，有一定的扭矩，配筋应考虑板上荷载传递到此梁上。（十）、不计中板开洞由于开洞的影响比较难算，也由于部分人对开洞影响没有当成一回事

43、，因而计算时都加以忽略。当开洞较小时，这样也许没有多大影响，但有时在中板沿横向平行布置三排楼、扶梯，严重削弱该处楼板刚度，虽然洞边有加强的梁，但梁高受到限制，中板厚度通常都为400500，因此不足以弥补其刚度的损失。至于加暗梁来加强洞口，更不能弥补计算模式与实际不符的不足。鉴于加强梁高度受限，建议采用通用软件计算时按空间结构预先计入这一不利影响，否则应加强该处侧墙抗弯、剪能力，并加强该处楼板配筋.（十一）、地下水与抗浮地下水位及其变幅是地下室抗浮设计重要依据，实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏。另外，实际中在

44、同一整体大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑，而地下室面积大，形状又不规则，加之局部上方没有建筑，此类抗浮问题也相对比较难以处理，须作细致分析处理。常见设计问题如：地下水位未按勘察报告确定，或勘察报告未提供计算浮力的地下水位及其变幅，违反了GB50007-2002第3.0.2条；斜坡道未进行抗浮验算，斜坡道与主体分缝处未作处理；抗浮验算不满足要求，GB50009-2001第3.2.5条等。（十二）、保护层和垫层厚度地下工程防水技术规范(GB50108-2001)对防水混凝土结构规定：结构厚度不应小于250mm；裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通，设计中许多设计人将地下室防水结构构件的计算弯

45、距调幅、有的下端按铰接、有的未考虑荷载分项系数、多层时未按多跨连续计算等，也不进行裂缝计算，导致违背强条；迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。防水混凝土结构底板混凝土垫层，强度等级不应小于C15，厚度不小于100mm，在软弱土层中不应小于150mm。工程实践表明如果结构厚度或迎水面钢筋保护层厚度小于规范限值常常是引起渗漏水现象的常见原因，因此规范修订以后对限值作了相应的提高，应引起注意。地下室顶板钢筋应加强，保护层和混凝土垫层及强度等级应按规范加注(GB50108-2001第4.1.6条)。否则就会产生如下类似问题：地下室外墙、底板等迎水面保护层厚40mm，底板与土接触处钢筋保护层厚35mm

46、，不适合GB50108-2001第4.1.6条；柱保护层25mm，违反GB50010-2002第9.2.1条；地下室垫层采用C10混凝土，或底板下未做混凝土垫层，违反GB501082001第4.1.5条和第4.1.5条；未见地下混凝土构件环境类别划分与对应的钢筋混凝土构件保护层厚度，不符合GB50010-2002第9.2.1条等。（十三）、裂缝及控制方法地下室外墙混凝土易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝，地下室外墙裂缝宽度控制在0.2mm之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。工程中许多设计将地下室防水结构构件的计算弯距调幅、有的下端按铰接、有的未考虑

47、荷载分项系数、多层时未按多跨连续计算，地下室外墙在计算中漏掉抗裂性验算(违反GB50108-2001第4.1.6条)，地下室外墙与底板连接构造不合理，建筑物超长未设缝或留置后浇带(违反GB50010-2002第9.1.1条)，后浇带的位置设置不当，外墙施工缝或后浇带详图未交代，室外出入口与主体结构相连处未设沉降缝等，导致违反设计规范，产生渗漏现象。地下室整体超长，应采取相应措施，防止裂缝开展，采取的主要措施：补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。膨胀带，由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝

48、土的早期收缩变形完全补偿，为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60m设置膨胀加强带。后浇带，作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛任用。提高钢筋混凝土的抗拉能力，混凝土应考虑增加抗变形钢筋，对于侧壁，增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用。侧壁受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致，可在墙体中部设一道水平暗梁抵抗拉力。设置防裂钢筋。增加构造筋，提高抗裂性能，在地下室外墙水平筋应尽量采用小直径、小间距，使构造筋达到温度筋的作用，能有效提高抗裂性能。六、TAT、SATWE和PMSAP的配筋简图表示方法（一）、TA

49、T、SATWE和PMSAP的配筋简图中柱箍筋表示方法新版TAT、SATWE和PMSAP的配筋简图中，标出了柱非加密区箍筋面积和节点核心区箍筋面积。在柱的下引出线中，标注了柱加密区箍筋面积和非加密区箍筋面积，在柱中标出了节点核心区的箍筋面积。如下图所示： 此外，节点域、加密区和非加密区的箍筋面积，均是在所输入的柱箍筋间距Scc范围内的面积。 （二）、SATWE在配筋简图中剪力墙竖向分布钢筋 新版SATWE在配筋简图中，标出了地下室剪力墙验算平面外承载力所需要的竖向分布筋面积。当遇到地下室外墙和临空墙时，在配筋简图中将分别标出墙平面内外需要的水平分布筋、竖向分布筋的大值Asv（在输入间距范围内的）

50、，格式为：HAsh-Asv。 G0.8-0.8 12-0-16 0-0-12G0.8-0.8 12-0-16 15-15-12VT2-0.1参 考 文 献1国家国防动员委员会文件20038号（关于颁发人民防空工程战术技术要求的通知）2003年11月；2中华人民共和国国家标准人民防空地下室设计规范（GB50038-2005）建设部、国家质量监督检验检疫总局联合发布，2006年3月1日实施；3国家建筑标准设计防空地下室结构设计示例（04FG01）中国建筑标准设计研究院出版，2004.3；4国家建筑标准设计防空地下室出入口部结构设计（04FG02）中国建筑标准设计研究院出版，2004.3；5国家建筑

51、标准设计防空地下室通风口部结构设计（04FG03）中国建筑标准设计研究院出版，2004.3；6国家建筑标准图集防空地下室外出入口部钢结构装配式防倒塌棚架建筑设计（05SFJ05）中国建筑标准设计研究院，2005.9；7国家建筑标准图集防空地下室外出入口部钢结构装配式防倒塌棚架结构设计（05SFJ04）中国建筑标准设计研究院，2005.9；8理正人防工程结构设计软件3.0北京理正软件设计研究院，2006.6。9人民防空地下室设计手册，人民防空地下室设计手册编制组；10球面扁壳分析和计算用表，大连工学院数理力学系，国家建委建筑科学研究院建筑设计研究所；11人民防空工程结构设计手册编写组人民防空工程

52、结构设计手册（第二册）中华人民共和国人民防空委员会办公室，1983.11；12刘俊希，北京矿冶研究总院（PKPMCAD在人防地下室结构计算及绘图中的应用）矿冶 2003年02期；13杨晓靖，中国航天建筑设计研究院（PKPM在防倒塌棚架计算中的应用和民防地下室出入口的核爆动荷载问题）重庆建筑2004年 5期；14陈晓禹，高层建筑人防地下室设计存在问题浅见J陕西建筑，199615练贤荣，刘维亚 ，费金祖。民防地下室高出室外地面的设计方法J建筑结构，2004；16王振家，考虑核爆作用的人防工程结构设计表达式J建筑科学，1989；17李显华哈尔滨市热力规划设计院，刘鑫黑龙江省建工集团二建建筑工程有限责任公司（浅谈运用建筑软件（TAT和SATWE）进行地下室结构设计）科技数字天地；18程金琪编，中国人民解放军工程兵工程学院训练部人防工程静力结构（下册），1989.5。37