對人防地下室結構設計的探討

摘要：人防地下室的結構設計不僅僅要將平時的實際使用考慮在內，而且要充分評估戰時的外界環境。隨著相關技術的進步和電算化軟件的智能化程度加大，人防結構設計的技術和轉換研究將變得更加簡單易行，人防地下室的構造也將越來越適應現代社會的要求。

關鍵詞：地下室;人防工程;結構設計

1.人防工程概述

人防工程即人民防空工程，是根據國防的需要，動員和組織群眾采取防護措施。它具有著防范和減輕空襲危害的作用，除采取人員疏散的措施之外，也是戰時防空的最重要的措施之一。防空地下室結構設計的主要內容包含兩方面：一是主體結構設計，包括頂板、外側墻、底板等其它構件的結構設計;二是孔口防護設計，包括出入口的防護和消波系統的防護設備，其中出入口的防護包含防護密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算、出入口通道包括風井的計算等幾個方面，而消波系統則包含防爆破活門的選用和擴散室的設計。

2.人防地下室結構設計的特點及原則

在人防地下室的結構設計過程中，應遵守以下原則：（1）兼顧滿足平戰時兩種不同荷載效應組合的要求，結構頂板由戰時控制，而側墻和底板根據實際使用情況確定;（2）在整個人防地下室結構壽命期內，只需考慮一次的核襲擊、常規武器暴動荷載作用，并進行強度驗算;（3）可用等效靜載法簡化考慮人防荷載，并將其拆開單個構件計算，且注意各個構件的協調，防止因設計控制標準不一致而出現結構局部先破壞現象，使得建筑的整體防護作用降低;（4）需協調地面與地下承重結構體系，即人防地下室墻、柱等應同地面上部的承重結構相協調，以避免出現強弱相差較大的問題。

3.人防地下室結構設計要點

3.1基礎設計

進行人防工程設計的過程中，我們要對其結構的可靠性和承載力進行具體的分析和計算，保證計算的準確性，同時要對建筑建設的經濟性進行考慮，這樣可以對人防的基礎結構進行確定。進行設計的過程中，為了保證結構的安全性，要對出現核彈爆炸情況下人防結構的承載力進行計算分析，但是由于核彈爆炸的時間比較短，因此對地基的變形、裂縫、承載力等情況無法進行實際的驗算。雖然人防結構的靜荷載比較大，但是作為控制質量的結構條件，要根據具體的設計條件進行分析，保證其存在的各項系數的準確性。人防工程的具體設計要根據實際的情況而定，和平年代的人防工程的功能無法得到最大程度的發揮，但跟普通的建筑并不相同，進行設計的過程中，要根據相應的荷載承受力進行具體設計，保證工程設計的質量和投入使用功能的發揮。

3.2構造設計

人防工程的建設中，需要的荷載比較大，其結構要承受核彈爆炸等產生的巨大的沖擊，因此進行構造設計的過程中，要根據具體的防御系數，對結構的材料、構件質量的最小要求進行具體的規定，保證其在普通功能發揮的基礎上，能夠發揮人防工程自身的功能。地下人防工程結構構件的截面尺寸往往比較大，因此，在進行配筋設汁時，應該注意避免出現配筋率小于最小配筋率的情況，以防止結構物在荷載的作用下產生脆性破壞，出現突然壓潰現象。地下人防工程的板、墻等都應該采用雙面配筋，并且按照規范要求設置梅花形拉筋，確保構件在震動狀態下鋼筋與混凝土結合良好，共同受力。地下人防工程不宜在防護單元內設置沉降縫、伸縮縫。因為，要想讓這些縫又能夠陽止抵抗巨大的沖擊力又能起到其自身的功能幾乎是不可能的。應該在室外出入口和主體結構想連接的位置設置沉降縫。

3.3人防地下室的口部設計

人防地下室的口部設計主要由三部分組成：（1）人防地下室出入口通道內的臨空墻和門窗的設計;（2）人防地下室防護密閉門與消防系統的設計;（3）其他構件，如風井、防倒塌棚架、開敞式通道以及相鄰單元間的隔墻設計等。

關于人防底下入口通道內臨空墻和相鄰單元間隔墻的設計，可以采用一般的墻體計算模型并同時考慮人防地下室的特殊性，進行結構設計。人防地下室的門窗墻體設計一般按懸臂梁進行設計，為避免設計的懸臂長度過大而導致上部配筋量增加，加設暗梁、暗柱、壁梁或壁柱，可得到較為經濟的設計效果。由《人民防空地下室設計規范》第4.8.10條的規定，若平時使用情況與戰時的受力作用時間存在明顯間隔時，將不再同時考慮這兩種情況下橫向力對人防地下室門框墻體的影響。

人防地下室防護密閉門的設計，一般可根據設計壓力和門洞尺寸選擇定型的防護密閉門。而針對消防系統的設計應當得到重視，基本設計理念是“以堵為主，堵消結合”，考慮采用防爆破活門將攻擊性武器產生的沖擊波阻擋在外，同時通過活門上的開孔釋放部分壓力，這里需要與擴散室協同合作，才能達到保證人防地下室消防安全的目的。擴散室的前墻是安裝懸板活門的臨空墻，其本身受到的荷載與活門傳來荷載均按臨空墻荷載取值，而人防地下室的擴散室與土相鄰的上下頂底板以及外墻則按土中壓縮波來確定荷載。除此之外，還需要考慮防護措施與主體結構抗力的協同作用，若不相適應，將有可能影響整體工程的防護能力。

在進行人防地下室其他構件的結構設計時，風井的設計只考慮爆炸時土中的壓縮波影響，核爆炸荷載不計入開敞式通道的設計，開敞式通道在進行結構設計時只考慮靜土側壓力，人防地下室出入通道所涉及的墻體和門框需要加強設計，由于到達出入通道的沖擊波受到墻體和門的反射作用，沖擊波的影響將會大大增加，約為反射前的2-3.5倍。另外，防倒塌棚架的結構設計有豎向和橫向之分，豎向設計時必須考慮倒塌荷載，《人民防空地下室設計規范》規定的倒塌荷載為50KN/m2，而橫向則考慮動力壓力的作用。除此之外，人防地下室口部的內部尺寸應控制在規范要求的范圍之內。

3.4墻體

人防地下室結構設計中，墻體包含有外墻、臨空墻、密閉隔墻和單元隔墻。而密閉隔墻并不需要進行受力計算。人防墻體受到的爆炸荷載作用主要是水平方向的，其計算模型是單向板，墻體下端固定，而上端則需要根據頂板的剛度來進行固端或者是簡支。

3.5頂板

為了方便設計，建設單位往往把頂板厚度大于等于墻體厚度作為一個上端固端條件，來進行墻體計算，相反則被稱作為簡支。門框墻作為一種開孔口的臨空墻，在模型計算過程中需要將孔口的四周當成是懸臂梁來進行獨立計算，每當懸臂梁的長度要大于孔口邊長一般的時候，需要在孔口邊進行橫梁或者立柱的設計。在人防地下室結構設計中，墻體基本都被當成是單獨構件來展開計算的，建設單位在結構設計的時候，需要仔細的協調墻體和周邊構件間的彎矩協調狀態，并加強節點構造鋼筋，更好的保證建筑防護的質量

4.人防地下室結構設計的注意事項

人防地下室多位于高層建筑之下，其上部結構多采用結構計算程序進行進行計算分析，但對人防地下室各個結構部件卻不能納入整體結構的計算，這主要是由于爆炸荷載的影響僅針對人防地下室而言。因此，人防地下室的計算一般單獨進行結構設計。另外，雖然《人民防空地下室設計規范》中已經規定了人防地下室相關構造措施，為方便設計工作，有些構件的尺寸可以適當進行修正，如人防地下室頂板在六級時可取250-300mm，五級時取300-350mm，頂板梁跨高比可取7-12，梁上部的通長筋可直接由構造措施確定，底板的厚度需大于外墻且考慮地下水與抗浮作用，除隔墻采用250mm，其余主墻體均采用300mm的尺寸，同時這些結構構件的厚度必須滿足早起的抗輻射要求。

5.結語

人防地下室的結構設計內容廣泛且復雜，常常需要綜合的、辯證的考慮相關問題，不能按部就班，目前我們所采用的電算軟件對其的計算還不是十分完善，更多情況下需要設計人員更加深入的考慮問題，不斷總結經驗，另外，人防地下室的結構設計在經濟效益上還必須同時兼顧平戰工況，最終才能達到優化結構設計的目的。

參考文獻：

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