人防工程结构设计的关键点探析

李海燕

（山东省人民防空建筑设计院有限责任公司，山东 济南 250000）

1 人防工程概述

1.1 人防工程的基本概念

人防工程的主要功能在于战时保护人员、物资、开展医疗救护工作等，是一种修建在地下的防护工程。在我国经济发展形势下，工程建筑领域迎来了巨大的发展机会。人防工程位于在建筑物的地下部分，会直接影响建筑物的结构安全和工程质量。随着我国城镇化进程的快速推进，带动了建筑行业的发展，人们在人防工程设计方面的标准也不断提高。依据建筑设计，将人防工程设计分成人防区和非人防区。人防工程面积、防护级别、防护级别、战时功能设计依据由主管部门出具设计任务书[1]。

1.2 人防工程的发展史

20 世纪 60 年代末、70 年代初，各单位、街道居民在房屋下开挖洞，尔后相互连通，形成了四通八达的地道网。但是这一时期工程由于缺少统一规划，缺乏经验，加上技术力量不足，而且质量较差。伴随着时代的发展，人防工程也开始慢慢规范化、专业化、科学化。不少人防工程做到了品质高、面积大、效益好平战结合工程。很多大中型人防工程成为城市建设的重点工程，局部地区城市的地下商场、大型商场、地下仓库、地下停车场等给大家的日常生活提供了各种选择，丰富了城市日常生活，带来了较好的社会效益，促进了经济发展。

1.3 人防工程与地下空间开发设计相结合

在城市开发设计修建中，全面综合运用地下空间，使人防工程不但把战争时作为安全防护场所，而且在和平时期也可以为满足日常使用。在建设过程中合理的利用地下资源环境，为人们创造良好的居住和休闲场所，随着地铁和地下商场等不断的建设和发展，对我国城市的环境带来了一定的改善，既保证了城市交通的舒畅，也为地面环境和资源保护提供了条件。城市地下空间的综合开发和利用是一个城市可持续发展的必备条件，在地下空间的开发利用过程中，合理的兼顾人防功能，使地下空间得到合理的利用，促进城市长期稳定健康发展[2]。

2 人防工程设计原则

人防工程的制定要彻底达到“长期性整体规划、加强重点地区基本建设、和平时期与战争时期紧密结合”的规定，坚持不懈融合防空基本建设、经济社会发展、城市基本建设的标准。针对人防工程的建设选址、结合战争时期和和平时期的不同操作方法，务必达到城市防空建设工程的标准。在和平时期，还需要考虑到城市生产制造和生活服务的要求、人的全面发展的结构性规定、其自然环境、地域特点、住宅建筑规范及其从和平时期到战争时期的衔接问题。在人防工程的设计中，人防工程的组成主要包含工程主体、工程口部，工程口部是防护工程主体与地表面连接部分，是防护工程战时防护关键环节，也是防护工程设计的重点和难点。口部主要分为人员、设备出口和进排风、排烟口，以及其他各种相关设备与地面的连接部分，如集水井、防爆波电缆井等。对人防工程进行结构设计时应注意以下4点：①对常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载，设计时均按一次作用；②只进行承载力的验算，不必验算结构构件的变形和裂缝；③注意各部位的抗力协调，避免因设计控制标准不一致而导致结构的局部破坏，失去整个防护建筑的作用；④重视构造要求，人防设计的许多构造要求与一般的建筑设计不同，要求更为严格，应充分爆炸结构的延性[3]。

3 人防工程的结构类型选择

3.1 结构种类

人防工程按构筑形式可以分为地道工程、坑道工程、堆积式工程和掘开式工程；按施工方法分为暗挖式和掘开式。

3.2 结构系统

结构系统要挑选选用受力清晰、简易的结构，其一致性和扩展性也需要充足好，既要满足平时正常使用的要求，又要满足战时功能的要求。人防工程的结构类型主要有框架结构、无梁楼盖、密肋楼盖和板柱结构等，通道和出入口安全通道通常应用方形架构结构[4]。

4 人防工程结构设计的关键点

人防工程结构设计要在结构设计方案阶段确保结构选型合理。人防工程结构设计应在建筑方案基础上保证人防工程梁或板下有足够的净高，满足设备专业给排水、暖气和电气管道的排布要求。人防工程项目结构设计中的重点是选择合理的结构形式，人防工程结构设计的主要内容包括人防等效静荷载取值、结构构件的截面选择、结构软件分析计算、施工图[5]。

4.1 人防平面结构的设计工作

建筑平面中结构设计是人防区设计的重点，结构设计依据建筑每个防护单元抗力级别进行人防荷载的取值。平面图中要注明人防的战时功能、防化级别、防护级别和口部。对平面图中人防外墙、临空墙、隔墙和门框墙计算，根据计算选择合理的截面尺寸并编号定位，人防区框架柱通过结构软件选择合理的截面尺寸和混凝土强度等级。

4.2 人防工程结构的计算

人防工程结构设计讲究平战结合，既要满足平时的使用功能，也要为战时的人员、设备掩护做保障。在设计顶板时，首先要确定人防荷载，建好模型，输入相关荷载和参数。底板计设计时，首先要区分单建和附建两中情况，单建地下室要考虑抗浮，适当的增加覆土或底板厚度、打抗浮桩或锚杆等。墙体设计中，人防最主要的是口部设计，建筑上的密闭通道、简洗间、扩散室等，对于结构则主要是区分外墙、临空墙、隔墙和内墙等，在区分的基础上做相应的配筋。外墙一般为人防荷载控制，临空墙和隔墙可以根据人防级别作相应计算，要注意区分人防区和非人防区，内墙一般都为构造配筋。口部处门框墙配筋时，首先要区分是否为第一道门，即直接承受冲击波荷载的防护密闭门，配筋要适当加强。人防出入口（楼梯、坡道），首先要区分是战时主要出入口还是次要出入口，主要出入指的是战时有人员进出的口部，楼梯或坡道顶底板要考虑人防荷载适当加强。

在具体工程结构设计中，通过建模计算，全方位详细的人防结构设计方式、人防墙计算和人防口计算为人防构件，人防墙计算有4 种不一样的力计算方式，详细情况如表1 所示。

表1 不同墙体的使用范围

在 FWQ、FQ1、FQ3 的设计中，按竖向板的方式，通过软件建立模型计算，箍筋竖直分布范围在外界，在FQ2 设计中，按照平面板的方式。FQ3 顶端部位有可以视作墙固定不动支撑点的单面板。在人防工程项目结构设计全过程中，应留意下述一些层面。最先，在人防墙体设计过程中，在负载计算和较大负载状况下所需的副筋数。次之，将人防设计方案计算载荷和人防等效电路载荷项目数指数视作1.0。再者，在人防工程项目结构设计层面，混凝土和钢筋系数要按一定合适的比例进行调节。最终，针对人防构件横截面，务必达到建筑钢筋结构设计的有关规定。

4.3 人防构造要求

人防构造构件的设计十分关键，在开展人防构造构件计算时，和非人防构造构件设计方案通常有较大差别。我们在设计过程中，要特别注意一下层面。根据工程埋深确定防水混凝土的抗渗设计等级；人防工程顶板最小结构厚度为200mm；除此之外，还需留意钢筋保护层；同时注意建筑钢筋长短和曲轴长短；对混泥土墙、面、门等尺寸要符合实际使用需求。门洞四周的部位需要设置加强斜筋，后浇带不应穿人防口部和人防门。

4.4 人防工程项目墙面合理布局

人防工程项目的墙布局最先区别人防区和非人防区，随后明确人防墙体、人防墙、人防架构墙、人防人工墙等。人防墙构造的箍筋计算是人防工程项目的关键构成部分，箍筋计算关键根据以下3 个方面：①依据不一样的进出口方式，承担临空墙载荷。进出口是房间内进出口、户外立井、室内楼梯、过道进出口、户外直通、单边进出口。②一般来说，人防工墙计算实体模型在顶端比墙厚时，顶部为单面，上端板薄厚比墙厚时，顶端获得简易支撑点。③人防工程项目墙体一般选用土水分散化的净土压力计算。

4.5 人防工程结构计方案规定

和非人防工程项目相比，人防工程项目设计规定非常严苛。在人防构件计算中有5 个方面尤其要留意：①人防工程项目要考虑到平战结合，人防工程项目的顶底板、墙体要按照平常载荷的功效计算裂缝，依据平时和战时载荷的功效计算的配筋和截面值取大值。②根据规范要求，混凝土强度等级C35 构件最小配筋率为0.25%，混凝土等级为C40 及以上构件的最小配筋率为0.30%。③人防工程项目密闭性规定高，要留意地下的抗渗设计等级，注意符合要求。④甲类人防工程顶板防护厚度有最小防护厚度要求，用于防护早起核辐射要求。⑤人防工程纵向受力钢筋的锚固和连接接头，是一般混凝土结构钢筋的锚固长度1.05 倍。

4.6 人防工程施工方法

人防工程中较常用的装修施工方式一般有明挖法、逆作法（又称盖挖法）、暗挖法（也称之为矿山法）。明挖法是非常广泛的作业方法，隧道施工式和矿坑式人防工程项目的暗挖法较多。可是，近些年，很多单兵人防工程项目都坐落于大城市繁荣区域的城市地下空间，如何在短期内迅速修复路面，降低对交通出行的影响，一般都能够用逆作法施工基本建设来更好地解决这一问题。逆作法工程施工在设计要融合工程施工方法完成设计方案。

具体采用的施工方法通常遵循以下4 点：

（1）一般选用无梁楼盖结构形式。

（2）由于先工程施工房顶，再挖木工板下的土，随后工程施工墙体，因此这时要考虑到承受力情况，将现浇板边沿设计方案成悬架构件。

（3）地下有双层人防工程项目。因为临时性支撑点不可以再承担行为主体承担出来的载荷，因此一般要选用浦柱的竖直支撑点方式，在结构设计时提升板柱连接点上的环梁设计方案。因为桩的缘故，降低了板钢和底盘根据柱横截面正中间的建筑钢筋的影响。

（4）因为赶工期，沉降后浇带预留的时间长，一般设定膨胀加强来提升混凝土的抗裂、抗渗等级工作能力。

5 人防工程设计质量控制

5.1 创建和健全人防工程设计质量体系管理

建立人防工程设计质量管理体系，可以灵活运用人防工程设计的市场竞争作用。现阶段社会经济发展迅速，但是相应的人防工程建设行业却没有太多相应的政策法规进行管束，导致人防工程设计行业质量良莠不齐，严重影响了人防工程设计行业的良性发展。因此，我们要进一步健全人防工程设计质量管理体系。在进行人防工程设计中挑选设计合理、有良好企业信誉的人防设计单位。同时健全相关政策法规，让人防工程设计有法可依。

5.2 健全人防救援企业内部结构质量管理模式

搞好人防工程设计质量管理方面，必须不断完善内部管理模式，那样能够确保人防工程设计的质量。一方面，要依据规范化和精确性标准完成数据信息精确测量，在具体设计工作上牵涉到高精度的设备时，必须开展数据验证和核查，以确保数据信息的精确性和实效性。另一方面，要健全质量体系管理，在结构设计全过程中完成科学合理设计方案，执行义务监督制度，确保内控制度高效率可靠地开展。

5.3 对员工的能力培养

为了更好地使人防工程设计高效率开展，还务必加强人力资源管理方法、结构设计师的总体水准。结构设计师在设计方案方面，不但要提升工作人员的操作规范，还要融合结构设计内容，制定人员管理方案，按照有关标准和规章开展设计工作，提高人防工程设计行业水准。

6 结语

如今，各国关系日趋复杂，虽然和平与发展是当今时代的主题，然而霸权主义强权政治、局部冲突与动荡仍存。因此，我们要毫不动摇地维护“和平年代提高警惕”基本建设标准，和平年代人防工程项目建设不能懈怠，要对人民生命财产安全负责。人防地下结构设计可以承担防止常规武器发生爆炸和核弹爆炸的损害的功能。与此同时，应充分考虑人防工程在和平与战争年代功能上的变换，提高人防工程结构设计整体水平，促进我国建筑行业整体水平的发展。