人民防空結構設計中的常見問題與措施

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1 人民防空的概念和意義

人民防空工程是指在自然災害、戰爭期間的臨時掩體、儲藏室等，它是保護人民群眾生命和財產的構筑物[1]。在分析其結構構造和抗力方面，構造的重要性往往高于抗力。人民防空工程只有滿足《人民防空地下室設計規范》（GB 50038—2005）（以下簡稱《規范》）的構造要求才能具備基本的防災防空以及保護物資不被沾染的功能，因此具有重大的建設意義。

2 人防構造的常見問題

（1）防護厚度。某核6的主樓區地下室頂板厚度取200mm，不滿足《規范》3.2.2條厚度不應小于250mm的防護要求。建議處理措施為上覆50mm厚水泥砂漿作為建筑面層并配鋼絲網。（2）地庫底板的最小配筋率取值問題?！兑幏丁繁?.11.7第5條提到由平時荷載起控制作用的底板最小配筋率可按0.15%，需特別注意該條文中所提的底板是指主樓的筏板基礎。地庫底板因跨度大，考慮經濟合理性，很少采用剛度大的筏板基礎，往往采用受彎構件的防水板，因此該類底板需嚴格執行受彎構件為0.25%的最小配筋率。（3）擴散室墻體配筋應滿足最小配筋率0.25%的規定。因為擴散室有余壓，其墻體應作為受力構件滿足最小配筋率0.25%的要求。另外要注意，人防構件混凝土強度如果同主樓結構采用C40及以上，最小配筋率應按《規范》相應提高。（4）人防工程的氣密性措施。驗收要求對口部氣密性進行檢測，如施工縫處不采取密閉措施，檢驗不合格的風險會很高。施工縫可設置止水鋼板，也可用遇水膨脹止水條。另外要注意沉降后澆帶穿越人防封堵門是不允許的，而溫度后澆帶穿越人防封堵門的情況，如能把控混凝土澆筑及養護的質量則是可行的。

3 出入口爆炸荷載的常見問題

（1）正確理解出入口爆炸荷載的作用路徑和特性。核類荷載接近面荷載，單位值較小且衰減慢，會造成結構整體性倒塌和傾覆，常類荷載接近點荷載，單位值較大但衰減快，會造成結構的局部破壞。由此可見，汽車坡道作為室外直通出入口，在《規范》所提的L小于5m的情況下，常類荷載應作為不利荷載進行口部設計。

（2）正確理解《規范》4.7.7.1條關于室內出入口臨空墻荷載取值。

對FQ-3進行設計計算，人防荷載取值經常會出現以下兩點取值錯誤。①因不是人防主要出入口，將FQ-3作為內部墻體，按不受荷載處理。按《規范》解釋，常規武器爆炸空氣沖擊波在傳播過程中衰減較快，而室內出入口距爆心的距離相對較遠，作用到室內出入口內臨空墻、門框墻上的動荷載往往較小。室內出入口距外墻的距離以5m為界。可見，不論作不作為主要出入口，只要是距離擋土外墻小于5m的室內臨空墻，沖擊波都有侵入的可能，臨空墻應按受力考慮。②因為圖1中5850mm已經大于5m，電梯井附近的FQ-3按不受人防荷載考慮。沖擊波的特性是一種超壓，爆炸荷載會在不足5m處的情況下進入室內進行壓力擴散，應對打點區域周邊的臨空墻FQ-3進行相同受力分析。室內出入口結構平面如圖1所示。

圖1 室內出入口結構平面圖（單位：mm）

（3）甲類人防主要出入口在地庫范圍穿越非人防，通道底板、頂板是否需要考慮人防荷載。因《規范》未明確，往往忽視其作為人防構件。根據《規范》2.1.27條關于主要出入口的定義，為保證生命通道使用的方便性，應將其納入人防構件設計，并將通道兩側可能存在的填充磚墻在戰時予以拆除或用砼墻替代以避免遭受爆炸沖擊后倒塌堵塞通道。

（4）甲類坡地建筑的半地下室人防擋土外墻荷載取值問題。因按《規范》3.2.15條，核6級、核6B級的甲類防空地下室，其頂板的底部高出室外地平面的高度不得大于1m，坡地半地下室不滿足《規范》要求。建議處理措施為對坡地建筑的外墻外圍進行適當寬度的培土防護，以保障結構的抗傾覆。先計算出常類的等效荷載再與《規范》4.8.4條核類荷載進行包絡，以確定擋土墻的荷載值。

4 口部、主要出入口設計的常見問題

（1）口部設計直接套用圖集《防空地下室結構設計（2007年合訂本）》（FG01～05）進行設計，忽略建筑材料的更新進步。目前建設部已提倡采用強度更強的三級鋼替代二級鋼，圖集計算中采用的二級鋼（基本淘汰），其計算結果已與設計不符，只能做參考不宜作為設計依據。由此應按實際材料的強度進行口部設計。

（2）人防門上方的上擋梁設計深度不足，造成工程竣工后發現錯漏百出。上擋梁擋住其他門的開啟或預埋多個設備套管打斷梁鋼筋。爆炸沖擊波從門一側沖擊，上擋梁從受力方向來看就是一道普通梁。因為人防門洞類似墻板上開設洞口，所以需要設置上擋梁來加強結構。為保證加強梁梁端的可靠錨固，應避免梁端懸空凸出墻面。如梁端無墻體作為支座，可采用如圖2所示的側翻做法，同人防門位于一側。

圖2 人防門上擋梁做法示意圖（單位：mm）

（3）關于甲類主要出入口的構造設計。出入口的側墻不能按磚墻設置，戰時爆炸會倒塌堵塞出入口。按《規范》條文解釋3.3.3和3.3.4的指導分析，應采用混凝土墻替代磚墻；防倒塌棚架的基礎為了預埋錨栓，往往加厚基礎高度而影響出入口凈高，建議在保證錨栓錨固長度的前提下減小直錨長度，但不小于15d。根據《規范》3.3.12條，附壁式室外出入口中的臨空墻厚度往往出現不滿足《規范》要求的情況，可采用平戰轉換措施，在臨戰時砌磚加厚墻體。

5 優化設計的常見問題

在滿足建筑使用功能的前提下，盡量減小地庫的層高，合理設計地下室樓蓋體系[2]，可有效降低工程造價；墻板構件優化時，在滿足最小配筋率的基礎上，采用分離式配筋可顯著節約鋼筋用量，并能保證結構抗力。應注意各構件的邊界條件，按接近實際支承情況進行處理[3-4]，合理分析臨空墻受力狀況，能得到經濟安全的配筋；在給柱配筋時，有意識地增大柱角筋直徑，減小柱邊筋的直徑。以上措施都可安全有效地降低結構含鋼量?，F將結構優化中容易忽視的問題介紹如下。

5.1 關于車庫樁基布置的問題

車庫布樁選用上部結構有限元計算的恒+活，其計算結果忽略了底板剛度的貢獻，導致布樁不合理。用盈建科2.0軟件對同一個車庫模型分別進行有底板(按樓層組裝)和無底板的計算，比對其柱底力。查看有底板模型中的有限元計算結果，選取與人防墻連接的一處柱，發現其恒+活總值相對無底板模型中的有限元計算結果沒有增大，反而減小，可見底板剛度對計算的影響很大；查看有底板模型中的平面導荷恒+活，查看同一位置的柱底力，其值相對無底板模型中平面導荷恒+活，其增大幅度就是底板的自重，這是符合預期的。由上述分析可知，車庫基礎設計不同于主樓基礎設計，由于主樓上部剛度大，因此有限元計算中可平衡掉底板剛度的影響，而無上部建筑的車庫，在有限元計算中不能忽略底板的剛度貢獻，因此車庫布樁采用平面導荷中的恒+活是合理的。

5.2 關于人防內部墻體的最小配筋率計算

有大量人防工程內部墻體配筋率按0.25%執行，造成不經濟，而有的工程按普通剪力墻配筋率執行，其縱向鋼筋不滿足《規范》的最小配筋率。應執行《規范》4.11.7條，特別注意當采用HRB400級、RRB400級鋼筋時,應按表中規定減小0.1，人防區內部墻體單側最小配筋率應按0.15%執行。

5.3 乙類人防地下室底板是否要設置拉結筋

按《規范》4.11.11及4.9.2條，防空地下室底板設計計算可不計入常規武器地面爆炸產生的等效靜荷載，已明確不需要設置底板拉結筋。

6 結束語

人民防空結構設計的專業性很強，如能從構造要求、受力特點、結構優化等容易忽視的要點問題著手總結經驗，就能規避工程設計中的紕漏，有效降低工程造價，使人防工程高效地為人民服務。