人防工程结构设计的关键点探析

文/从飞，华东建筑设计研究院有限公司安徽分公司

在全面建成小康社会时代蓝图的规划下，大力推进城市化进程已成为发展经济的不二举措。在此基础上，人防工程作为防空防灾的公共设施也需要进行快速且有效的更新。在贯彻“平战两用”的原则上，大力发展人防工程建设，探析人防工程结构设计的关键点是很有其必要价值的。

1 人防工程的概述

人防工程的全称是人民防空工程，最开始指代战时供人民避难、生活及防护的特殊类建筑。但随着社会生活的发展和国际形势的变化，其功能由单一的战时特殊建筑，更多地转向为突出民用功能的日常建筑。新时期人防、工程建筑主要有单建式、复建式、坑道式和地道式四种建筑形式类型。人防工程建筑一般属于附属建筑，更多地依附于主体建筑存在。现代化建设的一般情况下，很少出现单独作为主体建筑的情况。

2 人防工程结构设计关键要点

2.1 人防工程结构自身特点

人防工程由于自身所特有的时代赋值，但其主要的建筑形式并没有产生剧烈的变动，仍保持为以防空地下室为最主要的重要结构。新时期出于日常功用效能的考虑，防空地下室需要承担比原先更大的负载，且城市化进程下土地面积进一步的区划，共同决定地下的地理环境位置，与一般的仅用于储存或停放功能为主的地下室使用的结构构件尺寸不同。例如，防空地下室中梁、板、承重柱的尺寸都比单一功能的地下室的要大得多。结构设计需要考虑方便对功能进行由一般到战时的转化。这样的变化不仅扩大了日常生活使用存储的空间，也为后续增加战时人防工程构件提供可行空间。例如，战时的多功能墙壁，开口和临时支撑部件的增添。

在功能区的划分上，防空地下室是有明确的配置要求区隔的。为了保障战时人员的安全出入，专门配置有独立的防毒通道、密闭门、洗消间和防护门。出于防备生化学武器流通方面的袭击，特别有划出除尘滤毒专门室的设计。在电气系统上则安排了内部自有的应急系统、通风装置和防爆装置，其中会将柴油发电机进行建筑内部设计，用来即时应急的发电及能耗需求。

此外还可从消化防空武器爆炸载荷的影响，将防空地下室与一般地下室区分出来，这也是防空地下室的主要特点。防空地下室常规武器、核武器爆炸所产生的爆炸载荷和意外载荷有明显的能量波动，且具有更大能量值和理论爆炸时间，其产出的空气冲击波将直接接触人防工程结构地面的突出部分。例如，突出地面的防空地下室的外墙、开放式设计屋顶的地下室顶板等防护部位。而其他内嵌式的结构设计将受土壤及墙体压缩带来的影响。例如，有覆土的地下室外墙、室内的墙壁及天花板、地板等。

2.2 人防工程的结构荷载设计

防空地下室的动力荷载计量一般用分割单元法单一整合计算的等效静载法。核爆炸是一种极偶然态的超额负载，其大能量值、短爆炸时间、大载荷衰减常数等特点，致使在计算人防负荷整体的结果效能时，往往只计算一次。这是架构在完全埋置防空结构两边可承受的荷载理论相等的基础上的。由于是作用于相反方向，此处可忽略结构方式的横向位移距离。

基于以上在选择基本建筑材料时，钢筋硂结构构件强度及屈服性可依据弹塑性工作阶段数据进行适配。拿屋顶盖、外墙及临空墙等构件来说，屈服状态下呈现的裂纹状态是能够达到较高的荷载承受力的。利用屈服状态下不同材料的不同性质及屈服状态下的荷载性能，可以有效地提高经济效益。

2.3 人防工程的结构荷载强度设计

研究发现，载荷加速速率是材料荷载强度设计的重要影响因素。例如，在偶然的爆炸载荷下，人防工程结构件受的急速变形的压力值是一般标准实验条件下的一千倍。对该情况下的构件进行受力分析，可发现高荷载对应高强度的同时，不改变原先构件材料的基本性质。这些有利因素在具体的人防工程结构设计中，要在全面把控材料自身强度系数的基础上通盘考虑。

地下的防空结构对单一的构件结构设计和屈服状态下的裂纹不割裂进行判断，只需要从强度这一个指标进行考察，是通过极限条件下顶点位移和屈服条件下顶点位移的比值来测算材料变形的极值。

3 人防工程结构设计通则

地下室类型的人防工程设计需满足区域行政和经济发展的双重要求。对于防空地下室的选址，则必须要符合当地城市防空工程事业建设的规章和要求。

在新的和平时期，结构设计的顶层纲领上要体现出于区域生产生活环境服务的需要，其结构要趋从于区域整体上的建筑风格和功能划分等建筑标准，但始终要包括向战时转变的一个内在结构设计逻辑。例如，在钢筋混凝土的结构强度设计应在标准条件下，采用“强柱弱梁”、“强剪弱弯”的设计通则。

4 人防工程结构类型选择

4.1 传统人防工程结构类型

传统人防工程的主要结构由砖石和钢筋砼两个大类构成。当上部结构属于砖砌体、石砌体和砌块砌体的砌体结构时，在设计中可根据实际情况选用钢筋砼或砖石结构。

4.2 结构系统选择

一个有着良好的力学传播效应、清晰明朗的结构才是一个好的设计结构。但在设计中也要确保其有结构的完整和功能的延展，要充分地在系统运行中贯彻“平战两用”的设计准则，由系统结构完整性的好坏来择优选择与其相适应的系统设计方案。

5 结语

在贯彻“平战两用”的原则上，大力发展人防工程建设，探析人防工程结构设计要充分发挥其在新时代背景下的社会功能，在设计材料的选用及结构整体设计要在兼顾总体良好系统运行逻辑的基础上，确保它有足够的完整性和功能上的延展性，最大程度做到以数据为导向、以材料为指标，以目的效益为设计成本控制，完成一个良好的兼顾生产生活的新时期好的人防工程结构设计。