地下人防工程結構設計的特點分析

【摘 要】社會經濟在不斷的發展，人防建設與城市建設也不斷的結合。對于地下人防的結構設計是工程建設之中常見的問題之一，其內力的分析、荷載的確定以及結構的設計都有著一定自身特點。地下人防工程作為建筑中的一個重要部分，其用途也逐漸變得廣泛，所以對于地下人防工程的結構設計特點的分析逐漸變得重要，已經成為當今眾多學者們研究的重要課題。

【關鍵詞】地下人防；結構設計；特點

《中華人民共和國人民防空法》中，人民防空指的是國家依照國防的需要，組織與動員群眾采取的有效防護措施，減輕與防范空襲所造成的災害。人民防空，即人防，是為了保障戰爭時物資與人員的掩蔽、指揮、救護等一系列需要，來修剪地下防護的建筑。防空的地下室是與地面的建筑相結合，建造成在戰爭時用于人民防空所用的，具有一定的防護能力。它是地下人防的重要部分，也是人防工程實施的一個重要基礎。

1 地下人防工程結構設計的原則

1、利用等效靜載方法，來簡化人防荷載的作用，可以拆成單個構建來進行計算。

2、將平戰結合，應用有效控制的條件，在一般五級或者六級人防的設計結構之中，基本上頂板由戰爭時來控制，而底板與側墻就需要由人防結構的形式根據實際的情況來確定。一旦平常使用的要求和戰時的防護要求不相同，需要應用平戰功能的轉換措施。

3、運用強度驗算的方法，因為人防在荷載的作用之下，結構的構建變形極限已經用允許的延性來進行控制，所以在人防工程的結構設計之中，不需要再對結構的構建變形以及裂縫進行單獨驗算。

4、觀察各個部件抗力的協調性，避免因為設計標準的不同，導致結構局部的先行破壞，是整個人防建筑作用喪失。

5、對于人防工程和墻與柱承重結構的設計，應該盡量做到和地面建筑承重的結構互相對應，使得地面建筑荷載能夠通過人防工程承重的結構直接轉移到地基上面。

6、注重構造的要求，許多人防結構的設計要求是和一般建筑的設計有所不同，其在要求上會更為嚴格，應該對于結構延性有充分的保證，強剪弱彎、強柱弱梁。

2 地下人防工程結構設計的特點

1、建筑的使用功能——平戰結合

平戰結合作為地下人防工程結構設計上的一個特點，所以在人防工程荷載的設計上，應在平常使用的時候，用靜荷載作為主要荷載，戰爭時爆炸沖擊波的動荷載作為工程主要的荷載。所以，在人防工程的結構設計之中，除要滿足正常生活使用的要求之外，還需要滿足戰爭時承受爆炸荷載的組合要求。

2、鋼筋混凝土的結構組成可以按照彈性的工作階段來設計

因為構件處在塑性階段工作的時候比彈性階段工作之中吸收的能量較多，所以能夠將材料的潛力充分發揮出來。因為人防工程的設計是有效將動荷載來等效成靜荷載分析，和這個相互適應的是在人防工程中結構的材料所承載能力按照靜載的實驗來取得，材料的強度應用在人防工程的設計時，需要將材料處于動載之下強度提高的一系列因素考慮好。所以，在人防工程的設計之中材料的強度需要用動荷載的強度增強的系數調整之后，才可以用在結構的設計之上。這也是人防結構設計之中重要的一個特點。

3 等效靜荷載設計的概念

對于人防工程的結構設計之中，其核心的問題是人防工程結構的內力計算方法與構件界面設計的方法。從人防工程的設計程序上來看，簡單可分為三層，即結構的方案、內力的分析、截面的設計。這三點之中內力的分析在人防工程的結構設計之中與普通建筑的結構設計上有著很大區別，然而截面的設計一般與普通建筑結構的設計方法普遍一樣。在進行人防工程結構的分析時，最先考慮的應該是依照建設單位設計委托書之中確定工程抗力的等級，來有效證明工程所需防護的要求。一旦確定防護的等級，就可以依照相關規范確定其各種荷載所作用的數值。

一般人防工程平時都是以靜荷載為主的，戰爭時需要以動荷載作為主要荷載，這種荷載也可以稱為沖擊荷載。但是人防工程怎樣選擇荷載？荷載又怎樣作用在結構之上？解決這個問題有效思路是，將爆炸的動荷載轉變成等效靜荷載，之后再依照荷載的組合情況，根據普通靜力結構的力學方法算出結構的背離。再進行結構整體分析，并從整體到具體的構件。然而人防工程內力的分析主要是將結構分成單個獨立構件，每一個構件按照分別不同防護的要求與防護的等級，將其等效的靜荷載計算出來，不再向另外的構件來傳遞所受荷載。

一般等效靜載法在原則上適用單個的構件。三十幾人防工程的結構由梁、頂板、柱、外墻等一些構件所組成多構件的復雜體系。應用等效靜載方法進行設計的時候，普遍是將結構分解為獨立構件，各自求出等效靜載之后，將復雜的結構進行簡化，成為基礎構件或是結構，就可以按照靜力荷載的作用下對結構的內力進行計算。

4 幾種人防結構在設計構件上荷載的取值辦法

上部的建筑對于人防地下室的頂板核爆炸動荷載的影響，應該從爆炸的沖擊波和建筑相互作用方面來分析。一旦沖擊波在迎爆墻壁各個窗孔內沖進室內，沖擊峰的數值將會被降低，經由室內各方向障礙反射的過程，會形成新超壓波形，會導致地面建筑的變形、失穩甚至倒塌。因此對上部建筑自重計算的明確，也就知道了人防工程的等效靜荷載之中，上部建筑自重作用在頂板的原因。在核爆的時候，上部的混凝土承重墻由于倒塌等原因，壓在地下的人防工程頂板，由于建筑受到拋擲，所以上部建筑自重不計或取半。

在對界面進行設計的時候，要對臨空墻、樓梯口以及擴散室墻等各種構件動荷載的作用區別進行嚴格的區分。臨空墻的一側在工程防護門之外受到沖擊波的荷載作痛，另一側不會受到沖擊波的影響。對于防護門之外和擴散室外的通道的臨空墻，他的外側會受到沖擊波的強力荷載。所以應該按照構件反面和正面不同時受到荷載來分別對配筋進行計算。

在人防工程的結構設計時，要結合建筑的功能要求，對結構進行合理的布置，并建立結構合理的計算模型，將建筑的構件和結構的構件有效合成一個整體，合理選取設計的參數，確保結構設計的經濟性與科學性。

在人防設計之中，頂板、底板以及側墻是設計的重點內容，同時也是設計中的基本結構，從經濟與功能方面來看，也是人防設計中的重點所在。人防工程在進行入口、通風口等各種管道的設計時，尤為需要設計人員的關注，這也是在設計之中最容易出問題的地方，在進行設計的時候不僅要確保出入口的臨空樓梯與臨空墻結構的承載能力，還要確保防護門的牢固性，確保其承受住規定荷載。對于各種階段設計上必須全面，對于設計的要求也要具體明確，保證地下人防工程的質量與防護水平。

結語：隨著社會科技的高速發展，可以說我國的人防工程逐漸由古老的地道戰形式，轉變成堅固、美觀的建筑形式。地下人防工程能夠合理來利用地下的空間，同時打破了拆遷以及文物保護的一系列矛盾，能夠合理的解決新舊建筑的結合與功能拓展，為地面上創造了更加開辟的空間，符合了現代城市建設的緊湊化以及人文關懷的一系列新理念。本文是結合筆者多年地下人防工程結構上設計的經驗，對于其設計的特點進行的簡單探討，希望會日后地下人防工程的建設有一定的借鑒價值。

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