浅谈建筑人防工程设计要点

李海峰

（太原市建筑设计研究院， 山西 太原 030002）

随着我国经济的快速发展， 对建筑业的要求也随之提高。 在建筑防空法中， 明确规定了在高层建筑和深层建筑物中必须设置人防工程。 各部门要顺应国家的方针， 大力推进人防工程建设。 因此， 在目前的工程建设中， 人防工程建设是不可或缺的。在人防工程设计中， 设计者应结合工程的实际情况，对其进行合理的设计， 以达到国家有关建筑规范的要求。

1 人防工程的概述

人民防空工程又称人防工事， 是指为保证战时人员、 物资掩蔽、 医疗救护和人民防空指挥而单独建造的地下防御设施， 以及与地面建筑物相结合的防空地下室。 人防工程是防御敌军突袭、 隐蔽人员、保障作战潜能的重要设施， 是坚守城市作战、 长期支援反侵略斗争直到取得胜利的工程保障。 人防工程是一种很好的避难所， 可以在此存放一些物资，以备不时之需。 从现代建筑结构的角度来看， 目前正处于非战争时期， 社会与国家的首要目的是提高经济发展， 但这并不意味着在建筑结构的设计中，就能忽视人防工程的存在。 当前， 对人防工程的一般分类方法有按抗力等级划分， 可将工程直接称作“某一级”； 根据战争的目的， 可以分为人员掩蔽、指挥通信、 医院、 急救站、 车库和物资仓库等等；根据平日的使用， 可分为商场、 旅馆、 游乐场和影剧院等； 按工程施工方法的不同， 可分为隧道工程、堆积工程、 坑道工程和挖掘工程[1]。

2 人防地下室结构设计特点

目前， 我国各大城市可供使用的土地资源十分紧缺， 都在积极寻求对地下空间的开发和利用。 通过对地下空间的合理开发， 不仅可以有效保障城市的防御性， 还可以通过对地下空间进行综合开发，提高城市的质量和运营效益。 人防地下室的设计应从以下两个方面进行： 1） 设计顶板、 外墙设计等；2） 对门框墙设计、 防护单元隔墙设计、 临空墙设计等设计。 在进行人防地下室整体结构设计时， 既要兼顾战时的负荷， 又要兼顾日常使用需求。 这意味着， 设计者所设计的人防地下室， 其结构必须能够经受战时的爆炸， 保障人员的人身安全， 同时还要保证其在和平年代的强度和刚性， 并且具有更好的舒适度和稳定性。 因此， 设计者应该在战时最不利的环境下进行设计， 以保证在此期间的表现能够达到有效的兼容性。 如果两者不能相容， 设计人员可以采取“平战” 的方式， 让人防工程在战争中迅速更换。 建筑设计人员在进行人防地下室的设计时，应做到战争用途， 特别是核武器和常规武器的爆炸破坏。 一般来说， 这种爆破的最大特征是冲击力很大， 而且随着时间的推移， 冲击力会随着时间的推移而逐渐减小[2]。 这要求设计者对人防地下室的顶板、 出入口、 外墙等结构部件的爆炸荷载影响进行分析。 在人防工程的设计中， 建筑设计人员也应增加建材的价值。 根据有关资料的研究， 一般情况下，材料的加载速度越快， 其本身的强度也就越高。 在城市建筑受到攻击的时候， 一般都是用毫秒来计算，也就是说， 建筑材料的性能是由强度来决定。

3 人防设计考虑因素

根据战时的作用， 人防工程可划分为五大类，包括指挥通信工程、 防空专业队伍工程、 医疗救护工程、 人员掩蔽工程以及其他辅助工程。 目前， 根据各地方规定， 高层居民小区都需配建人防工程，在人防设计中首先根据相关规范要求确定人防的建设规模及战时功能， 其次合理的选择人防区域， 其余则注意人防主体设计、 口部设计、 平站转换措施等[3]。 在建设工程中， 设计单位要清楚地区分人防工区和非人防工区的不同， 人防工程应该是一种“盒子” 型的钢筋混凝土结构， 根据施工需要， 将其划分为几个保护单元， 并且满足国家的等级标准。

4 当代建筑设计中人防工程设计要点

4.1 判定人防工程的等级

在对人防工程进行等级评定时， 有关设计单位必须参考当地的地理位置， 并参考当地的具体情况，对项目实施过程中出现的各种问题进行预测， 得出相应的结论。 对于人防的标准， 如果是二等的避难所， 其防御等级应该是核六级。 因此， 在进行人防工程建设方案设计前， 应事先明确其在战时的功能。为了节约资源和投入， 有些单位为了节约资源， 将人防工程的抗性降低到了最低， 从而无法满足人防的要求[4]。 同时， 如果发生了战争， 那些防御等级达不到要求的人防工程， 很可能会在战时遭到空袭，导致战略物资和设备受损， 甚至可能导致人员伤亡。因此， 人防工程设计者在履行自己的职责时， 必须严格遵循人防规范进行设计， 使人防工程的实际应用价值得到凸显。

4.2 确保人防工程的实用性和多功能性

从现在角度来看， 目前正处于非战争时期， 社会与国家的首要目的是提高经济发展， 但这并不意味着在建筑设计中， 就能忽视人防工程的存在。 因此， 设计者在进行人防工程设计时， 要充分考虑战时和平时功能的关系， 兼顾和平年代的使用功能和战争年代的防护功能， 即设计者必须严格遵循“平战” 的原则。

4.3 恰当划分防护单元以及防爆单元

根据战时的实际情况， 在这段时间内， 人防工程可以抵御各种武器的袭击， 保证人民的生命安全。究其主要原因是人防工程中防护系统及防爆系统，这两个系统可以有效的防止建筑受到炮弹及核弹的直接伤害， 继而可以保护人防内的人员及物资[5]。所以， 设计者应参考人防的设计规范， 合理地划分防爆和防护单元， 以保证两者之间的协调配合性。

5 当代建筑设计中的人防工程设计内容

5.1 入口设计

在人防工程中， 人防出入口设计是设计和施工的重点关注部位， 不仅要满足人员、 车辆和设备的出入， 而且其类型、 数量、 防护设置等设计也是影响到防护性能的重要因素。 出入口分为主要出入口和次出入口。

主要出入口是指战前、 战时及战后均要使用的出入口， 任何时候不允许堵塞， 为达到上述要求，在地面上建筑物坍塌区域的主要出入口应设置防坍塌棚架， 或应尽可能与地面建筑物保持一定距离，适当选择开阔平坦地段。 为了避免外界人员因外界污染而进入人防地下室， 必须在各主要出口设置人员洗消设施， 包括防毒通道、 洗消间及相应的通风设备及给排水设施。 每个防护单元只设置一个主要出入口。

次要出入口是指仅供战前人员疏散进入人防工程使用， 战时封堵， 战时只能使用主要出入口。 次要出入口不需要设置防止被堵塞的防倒塌措施， 也不需考虑人员染毒后进入人防地下室的洗消设施。次要出入口可根据需要设置多个口。

5.2 排风系统设计

二等人员掩蔽所需设清洁、 滤毒和隔绝式三种通风方式， 排风为超压排风。 二等人员掩蔽所进风系统由防爆波活门， 滤尘器， 手动密闭阀， 过滤吸收器， 送风机等组成。 排风系统战时清洁式超压排风利用管路经活门排出； 滤毒式超压排风自防毒通道兼简易洗消间、 扩散室、 防爆波活门排出。 设计者在设计防毒通道时， 通道面积不宜过大， 因防毒通道不仅要满足平时及战时人员疏散要求， 而且要保证换气次数每小时约40 次。 如果防毒通道过大，风机的型号也会随之增大， 滤毒罐数量增加， 成本增加[6]。

5.3 移动电站

在二等人员掩蔽所设计中， 人防建筑面积超过5000m2的情况下， 应在建筑物内安装一座柴油发电厂， 其容量不能超过120kW， 可在120kW 以上的建筑内安装两座或一座固定电站。 移动电站一般宜设置在工程有坡道的出入口附近， 设有独立的进风、排风、 排烟系统。 但不作为独立的防护单元， 应是防护单元的一部分[7]。

移动电站由储油间、 发电机房、 排风扩散室、进风扩散室、 排风、 排烟竖井和排烟活门室等组成，设计人员设计时需注意电站进风口与排烟口水平距离不宜小于15m， 或高差不宜小于6m。 移动电站宜与人员掩蔽所相结合， 两者之间设防毒通道连接。移动电站由于不能设置防毒通道（没有过滤毒素），故不能将移动电站与物资仓库结合起来。 污染时，机组操作人员、 管理人员、 操作人员不得洗消， 无法进入主要清洁区。

5.4 平战功能转换

在人防工程的设计中， 平战功能的转化十分关键。 设计人员在进行人防工程设计时， 应充分考虑战时和平时的功能， 并采取相应的设计措施， 迅速实现平战转换。 平站转换大概分为三个阶段： 早期转换、 临战转换、 紧急转换。

早期转换阶段工作内容： 1） 做好人防工程场地清理和利用功能的转化； 2） 完成材料、 设备和结构的加工和装配， 并进行墙壁和管道的密封； 3） 做好人防设备维护和相关工作。 执行期限为30d。

临战转换阶段工作内容： 1） 人防工程日常利用的入口和其他孔口进行封闭； 防爆隔离层的施工；2） 战时各保护单位均设有独立的排气扇； 3） 通过保护装置的隔离墙壁或地板的给排水管道、 电缆等管道的隔离设施安装， 防爆地漏的清除； 4） 洗消、热水、 洗涤器、 钢制水箱的装配； 5） 干厕所必须砌筑墙壁和安装清洁用品。 执行期限为15d。

紧急转换阶段工作内容： 1） 防护单元隔墙平常通行连通口、 通风竖井及通风管道穿壁孔竖向封闭；2） 战时未使用的电气设备、 电线、 电缆等接地。 执行期限为3d。

5.5 主体设计

在建设工程中， 一般将地下室划分为战时和非战时的地下室。 因此， 在地下室设计时， 必须遵循战时和非战时相结合的原则。 明确地下室的功能等级， 确定是否有防化要求， 了解其建筑结构系统。同时， 在设计中， 要合理地划分出防护区和非防护区， 并设立病毒感染区， 再设置隔离保护装置和防爆装置等。 而且， 每一个防御单元都有自动防御系统， 在战斗开始的时候， 会在两个防御单元之间形成一个坚固的防御体系。 人防工程防空地下室顶板、临空墙以及底板都需要满足最小防护厚度的标准，且满足实际需求。

6 工程防护措施

6.1 常规武器的防护

常规武器就是用炸药和燃烧剂作为填充物， 当炸药被点燃的时候， 就会产生化学反应， 从而消灭敌人。 人防工程可以有效防御常规武器， 比如航空炸弹， 就是一种常规武器。 根据炸弹造成的破坏程度不同， 可以划分为： 普通炸药、 混凝土炸药、 穿甲弹、 穿甲弹。 人防工程仅考虑防普通爆破。 普通炸药是利用其内部炸药的爆炸作用， 对建筑物造成伤害和破坏。 如果是常规武器直接命中， 又不会造成局部崩塌的工程， 那么直接保护结构， 就需要大量的结构厚度。 比如普通的750lb 炸药， 需要的钢筋混凝土厚度是2.0 ～2.5m， 而常规武器的口径越大， 需要的厚度就越大。 所以， 在高级别的工程中， 应采取分层式结构， 即在建筑物上加一层掩体， 或在岩体中设置隧道和埋设结构， 使其在一定范围内发生爆炸， 而不会接近工程结构或建筑内部[8]。

6.2 核武器的防护

人防工程主要考虑核武空中爆炸， 一般不会考虑对人防工程的直接冲击。 而核弹的杀伤力， 正是来自空气中的震荡。 人防工程结构及其口部部件的设计， 应根据大气冲击波和土壤中的压力波的动力作用而进行， 如出入口防护门、 通风口悬板、 防护盖板、 进排水系统、 电力通讯管道防爆密封装置等，必须具备充分的抗力， 以保证各种消波设施所造成的冲击余压小于容许值[9]。 进出通道暴露的地面必须设计成容易损坏的轻型结构， 并应有两个或多个进出通道， 保证一定的方向和间距， 从而降低在同一时间内发生损坏的概率。 直通地面的施工入口和通风孔， 必须避免与地面建筑坍塌区域接触， 或安装可抵御核爆和坍塌破坏的棚架。 防倒塌棚的防护结构应该选用在冲击波中容易破碎的轻型材料， 不然会造成出口的堵塞。

6.3 生化武器及放射性沾染的防护

人防围护结构应能充分满足密封性的要求， 一般的建筑主体以钢筋混凝土为主， 并进行整体浇筑。在战场上， 可以保证人生存， 也可以保障人们的生活。 在新风系统中， 过滤和通风设施也会有密封的阀门。 在战斗时， 主要的入口和出口都有密封的门、通风设备、 简单的防毒室、 洗漱间， 次要的出入口都要有密封的门和密道[10]。

7 结语

综上所述， 在当前的建筑设计中， 人防工程是不可或缺的一部分， 对整个建筑有着举足轻重的作用。 因此， 有关部门在实施人防工程时， 既要确保其具有战时的防灾能力， 又要具有和平时的实用性，还要考虑到现代建筑的战备、 资金、 社会效益。 因此， 在现代建筑设计中， 对人防工程的设计进行深入地探讨十分必要。