地下人防工程结构设计浅析

吴文庭

摘 要：地下室人防工程因其所处时期的不同，可以发挥不同的功能，目前人防工程在民用建筑工程中发展迅速。因此，在进行人防工程结构设计的工程中，要根据工程具体的情况进行合理的设计，这样才能保证人防工程功能得到最大的发挥。本文就地下人防工程结构设计进行分析探讨。

关键词：地下室；人防工程；结构设计要点

前言：民用建筑的人防工程通常采用平战结合模式，即和平时期是城市建设的一部分，战时是人民防空工程。目前的人防工程主要是地下室工程，可以充分利用现有的地下车库作为防护体，提供掩蔽条件，达到有效的防护目的。

一、人防工程的作用

人民防空工程也叫人防工程，是指为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室。如：人员掩蔽部、指挥所和通信枢纽、救护站和地下医院、各类物资仓库，以及地下疏散干道和连接通道等。有些国家的城市，还将人防工程和城市地下铁道、大楼地下室及地下停车库等市政建设工程相结合，组成一个完整的防护群体。我国新建的人防工程在建设前都经过了可行性论证，既考虑到战时防空的需要，又考虑到平时经济建设、城市建设和人民生活的需要，具有平战转换的双重功能。

人防工程是指国家为了国防的需要，为提高城市在未来信息化条件下的局部战争中的防空袭能力，为保护人民生命和财产安全，而修建的地下防护工程它可以防备敌人空中袭击，保障战时人员与物资安全人防工程设计必须贯彻“长期准备。重点建设。平战结合”的方针，既要确保它的战备效益，也要适应市场经济发展的要求因此，应在坚持人防工程建设与经济建设协调发展，与城市建设相结合的原则下，合理利用地下空间，发展人防工程。

二、设计的原则

人防工程依据其对冲击波的防御能力可分为四个抗力等级：6级、5级、B4级和4级。其中4级防御能力最强，等级最高。B4级仅次于4级。按照人防工程“长期坚持、平战结合、全面规划、重点建设”的建设方针，必须使结构设计做到安全可靠。设计荷载应全面考虑动荷载以及土体作用力、水压力、结构自重静荷载及地震荷载的作用，人防工程抗力等级是按照抗核爆炸冲击波超压的大小来划分的。人防工程除战时受到核爆炸和常规武器爆炸荷载作用外，在平时使用时，还会受到地震作用。随着人防工程建设规模的日益扩大，人防工程结构安全性评价已成为亟待解决的重要问题。

三、人防工程结构设计的主要内容

1、主体结构设计

主体结构包括人防基础、人防底板、人防墙（柱）及人防顶板等外围结构。目前许多专业建筑结构软件技术成熟，只要在结构模型上输入正确的等效静载，就能计算得出人防基础、底板（梁）、顶板（梁）的配筋值。需要说明的是，荷载组合和内力分析是基于战时极限承载能力状态，规范也注明了防空地下室战时应验算结构承载力，对结构变形、裂缝开展不进行验算。但是，人防地下室一般埋深较深，地下水丰富，平时使用时对变形及裂缝要求较高，战时荷载比平时荷载大得多，战时极限承载能力满足平时极限承载能力要求，战时[β]=3，而平时的正常使用极限状态[β]≤1，基于此，笔者建议，在用战时荷载与静载组合验算主体结构的极限承载力前提下，用平时荷载验算外围结构（对防水防潮要求高部件）的平时使用极限状态，确保防空地下室平时的正常使用。

2、人防口部结构设计

人防口部结构设计包括门框墙配筋、临空墙、密闭墙、扩散室墙体、人防门扇（有标准图集，只需选用），各种竖井壁、车道、人防主要出入口楼梯等的配筋。人防口部是人防结构工程的薄弱部位，所受荷载力很大是人防结构设计的重点内容，弄清楚各部件的受力状态是关键。

人防门框墙按悬臂构件来考虑，其上除了作用有核爆均布荷载外，还有门扇上传来的线集中荷载。这两个荷载很大，为了改善其受力状态，当门洞边墙体悬挑长度大于1/2倍该边边长时，宜在门洞边设梁或柱。应该注意到，人防门框墙主要承受水平力作用，受力筋应按是悬臂构件来设置，而在用一些专业软件建模计算时，将门框墙体按短肢剪力墙进行计算，导致人防门框墙水平钢筋成了约束边缘构件筋，这是不对的。

人防墙体（包括外围护墙体、临空墙体、扩散室墙体、防护单元间墙体）一般按下端固结，上端铰支，左右两边自由的单向板进行计算。只要截面厚度符合规范要求，荷载取值正确，一般不会出现大多问题。

在对各种竖井壁配筋计算时，许多人认为井壁侧压力与爆炸荷载同时作用，而爆炸荷载比侧压力大得多，所以井壁截面计算应以爆炸荷载考虑为主。其实经过土压的传播，侧压力与爆炸荷载有个时间差，计算配筋时只需考虑在侧压力作用下，竖井壁安全就行了。

3、临战转换结构设计

临战转换一般是针对平时使用，战时不用的各类洞口。搞好临战转换结构设计，首先要理解临战转换的含义。人防工程要平战兼顾，为了满足平时要求而大量设计洞口的临战转换是不可取的。临战转换有技术上及时限上的要求，所以规范规定“采用平战转换的防空地下室，应进行一次性的平战转换设计。实施平战转换的结构构件在设计中应满足转换前、后两种不同受力状态的各项要求，并在设计图纸中说明转换部位、方法及具体实施要求。”每个防护单元的临战转换不宜超过两个。再次要分受力方向各类型，临战转换一般分为单元外及单元间两种类型，对于单元外类型的，预埋构件应设在受力的外侧方，而对于单元间类型的，由于相邻两个防护单元受到破坏的机率相同，两外受力的机率也相同，所以预埋件一般在两防护单元间洞口的中央设置。

4、结构构造设计

由于人防工程结构固有的振动性、塑性、防护密闭性等特性，人防工程的执行的构造要求比普遍工程要严格得多，只有这样才能保证战时功能要求。设计上主要出现的问题可以归纳为以下几点：

（1）结构构件厚度达不到最小厚度要求。有些设计人员只注重于结构计算，一旦计算通过就认为万事大吉，结构计算通过只保证结构受力的安全性，殊不知人防工程还有防早期核辐射的功能，只要同时满足于结构计算和防早期核辐射的构件厚度，才是安全的构件厚度。

（2）结构变形缝的设置。有些设计人员只考虑到地面建筑结构规范上的要求，随意在人防地下室中设置各种缝忽略了人防地下室内不可设缝的要求，造成人防工程的战时防护密闭性得不到保障；

（3）由于人防地下室振动性及塑性，防空地下室钢筋混凝土结构构件，其纵向受力钢筋的锚固长度执行比一般工程的要严格。

（4）由于人防工程的振动性，双面配筋的钢筋混凝土板（配筋率较低的底板除外）、墙体规划要求设置梅花形排列的拉结钢筋，直径大于等于6mm，间距小于等于500mm；

（5）由于防空地下室的防护密闭性，结构后澆带的设置要避开人防口部房间，人防口部房间尽量一次浇注，一次成型。

结 语：地下人防工程结构设计是地下人防工程建设的重要环节，因此进行设计的过程中，要根据具体的实际情况进行分析，保证人防建设的结构合理，要根据所处的地理位置对人防工程进行结构的设计和预测，掌握具体的结构设计的要点，这样才能保证人防工程设计的质量和作用。

参考文献：

[1] 国家人民防空办公室人防工程结构设计手册北京：解放军战士出版社1984年.

[2] 梁兵.地下室人防结构设计探讨[J].科技资讯，2005，23：78-79.

[3] 黄晓霞.地下室人防结构设计探讨[J].沿海企业与科技，2006，09：147-149.

[4] 洪晏.浅谈地下室人防结构设计[J].科技资讯，2008，23：63-64.