浅谈在人防工程开展的地下结构设计

黄平 郭海燕

摘要：面对当前世界风云即便的发展形势，为了保障国家的发展、人民的安全，在各城镇的内部建立地下人防工程，提高地下人防工程的设计质量，积极的改善其结构设计方式，使其趋于合理化、科学化，一旦遇到突发灾害、灾难能够在第一时间确保当地人员的生命财产安全以及救援工作、反击工作的有效进行。基于当代建筑行业发展规模的不断扩大，重视对地下人防工程的结构设计进行研究，是十分具有现实应用价值的。

关键字：人防工程；地下结构；设计

一、引言

在进行人防工程地下结构设计的过程中，由于其设计结构相对比较复杂，在设计时需要面对诸多的现实施工问题，例如土地地基的承载力、沉降问题等，在设计的过程中需要对相关的问题进行一一的解决，结合现有的科学技术设计理念，对地下基础结构设计进行完善，提高地下人防工程结构的可靠性、安全性、经济性。本文将着重对人防工程开展中的地下结构设计进行研究分析。

二、人防结构的设计特点

人防结构的设计应该充分的满足其现实的社会发展需求，在设计的过程中应该充分地考虑上层建筑的使用，避免在设计中由于与现实使用建筑之间的结构矛盾问题引起不必要的问题。地下人防工程的建设主要是为了保障城市居民生命和财产安全，人防工程虽然出现在六七十年代，但是随着时代的发展，我国现有的地下人防工程已经初步具备了自己的结构设计特点。建筑使用功能主要以平战结合为主，因此，作用在人防工程上的荷载，平时正常使用时以静荷载为主，而战时爆炸冲击波产生的动荷载成为人防工程的主要荷载。因此，人防工程结构设计，除了要满足平时的使用要求以外，同时还要满足战时能够承受规定爆炸荷载的效应组合要求。钢筋混凝土结构构件可按弹塑性工作阶段进行设计。由于人防工程防护设计是将动荷载等效为静荷载进行分析，与此相适应的是，人防工程的结构材料承载能力是按静载试验取得的，这些材料的强度在用于人防工程设计时，要将材料在动载下的强度提高因素考虑进去。因此，人防工程设计时的材料强度要用动荷载强度增强系数来进行调整后方可用于结构设计。这是人防工程结构设计的一个重要特点。

三、人防地下室设计的一般原则

人防地下室的设计应该满足现实社会发展中对其的实际需求，首先人防工程的出现是为了在战时能够有效规避敌人的轰炸，其次，是为了战后工作的开展提供一个保障。为了能够提高人防地下室的利用价值，在进行人防地下室的设计中，我们必须遵照相应的设计原则进行设计施工，在相关原则的正确指导下，确保人防地下室设计的可靠性及安全性。①平时战时两种情况均要计算，取控制条件。②在武器爆炸动荷载作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠度曲线很接近，破坏规律与相应静荷载作用下基本相同，所以在动力分析时可将构件简化为单自由度体系采用等效静荷载法，这样可以简化设计同时能满足战时防护要求的计算精度。③只进行强度的验算，由于在核爆炸动荷载作用下，结构构件变形极限已用允许延性比控制，且在确定各种构件允许延性比时，已考虑了对变形的限制，因而在结构设计中，不必再单独对结构构件的变形与裂缝开展进行验算。④注意各部件的协调，以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏，失去整个防护建筑的作用。

四、人防工程的地下结构设计

地下人防工程的结构设计是相关工作开展中的一个重要工作，相关的设计施工人员必须在设计工作开展前夕对相关的施工地点进行实际的调查，获取当地的地质状况，为地下人防工程结构设计奠定基础；不仅如此，做好相关设计中的载荷设计分析等工作，对人防工程地下结构设计具有关键的影响作用；以下，本文将对人防工程的地下结构设计进行分析。

4.1人防平面结构构件的布置、标注、定位

人防平面结构构件的布置主要是将建筑平面人防信息用结构方式表达，根据功能利用线型填充分出人防区和非人防区，分出人防外墙、人防临空墙、人防隔墙、人防门框墙；然后标注各种墙体的编号和门框墙的编号、门洞尺寸、荷载类型，以便下一步计算和编制配筋表；最后定位墙体厚度和门框墙的尺寸。

4.2人防工程等效静荷载的设计

人防工程设计的核心问题，是人防工程结构内力的计算方法和构件截面的设计方法。人防工程设计从程序上看，大体可以分成三个层次：结构方案、内力分析、截面设计。其中的内力分析是人防工程结构设计，与一般建筑结构设计有较大的区别，而截面设计则与一般建筑结构设计方法基本相同。进行人防工程的结构分析，首先要根据建设单位的设计委托书中确定的工程的抗力等级，由此明确工程的防护要求。防护等级确定后，即可根据有关的规范来确定人防工程的各种荷载作用数值。

人防工程的荷载平时以静载为主，战时以动荷为主，这种动荷载是冲击荷载。把爆炸动荷载转化为等效的静荷载，然后根据荷载组合情况，按照一般静力结构力学的方法求出结构的设计内力。一般结构进行内力分析的方法是对结构从整体上进行分析，从整体结构到具体构件，而人防工程的内力分析是先将结构分解成为独立的构件，每种独立的构件分别按照不同的防护要求和防护等级，计算其等效静荷载，每种构件所受的荷载不再向其它构件传递。

等效静载法原则上只适用于单个构件。实际人防工程结构是由顶板、梁、外墙、柱等构件组成的多构件体系。用等效静载法设计时，一般将结构分解成独立的构件，求出各自的等效静载后，将复杂结构简化为基本结构或构件，即可按静力荷载作用下结构内力计算结构的内力。这样一来，人防工程的顶板设计时，不再考虑其它构件对顶板的影响，设计外墙时，不再考虑其它构件对外墙的影响。计算底板时，也不再考虑其它构件对底板的影响。

爆炸动荷载可以简化为等效的静荷载的原因，在于在爆炸荷载对于不同的工程部位并非同时达到荷载的最大值，因此可以不必把整个结构作为一个整体进行结构整体分析，而是独立地分别按照荷载的最大值分别设计计算各个构件。这是人防工程结构内力计算的基本特点。

4.3人防结构构件的构造要求

人防结构构件的计算很关键， 同时构造要求也很重要， 特别是不同于非人防部分的构造要求，主要注意以下几点：①混凝土强度等级与结构构件最小配筋率有较大关系；人防连通口处双侧防护密闭门门框墙 500 mm 厚；悬板活门门框墙的厚度；③混凝土保护层的厚度；④人防设计中纵向受力钢筋的锚固长度和搭接长度；⑤人防结构构件受力钢筋的最小和最大配筋率；⑥混凝土板、 墙、 门框墙中应设置梅花形拉结钢筋；⑦门洞四角内外侧应布置斜向角筋；⑧人防口部等处的集水坑应考虑人防构造设计。

结束语：综上所述，在进行人防工程地下结构设计的工作开展中，必须严格的按照相关的施工设计标准以及原则，从大的方向对整体的布局及结构设计进行合理的完善，提高人防工程地下结构设计使用的安全性及可靠性，對相关设计问题的出现积极的制定解决办法，促进人防工程地下结构设计工作的有序开展。

参考文献：

【1】孙久晖 地下人防工程结构设计的特点分析 科技创业家 2013年14期 地下人防工程结构设计的特点分析

【2】朱卫星 高层建筑下人防工程结构设计研究 科技风 2010年24期

【3】袁二键 宋春晖 地下人防工程结构设计浅析 河南科技 2014年10期