地下人防工程結構設計淺析

吳文庭

摘 要：地下室人防工程因其所處時期的不同，可以發揮不同的功能，目前人防工程在民用建筑工程中發展迅速。因此，在進行人防工程結構設計的工程中，要根據工程具體的情況進行合理的設計，這樣才能保證人防工程功能得到最大的發揮。本文就地下人防工程結構設計進行分析探討。

關鍵詞：地下室；人防工程；結構設計要點

前言：民用建筑的人防工程通常采用平戰結合模式，即和平時期是城市建設的一部分，戰時是人民防空工程。目前的人防工程主要是地下室工程，可以充分利用現有的地下車庫作為防護體，提供掩蔽條件，達到有效的防護目的。

一、人防工程的作用

人民防空工程也叫人防工程，是指為保障戰時人員與物資掩蔽、人民防空指揮、醫療救護而單獨修建的地下防護建筑，以及結合地面建筑修建的戰時可用于防空的地下室。如：人員掩蔽部、指揮所和通信樞紐、救護站和地下醫院、各類物資倉庫，以及地下疏散干道和連接通道等。有些國家的城市，還將人防工程和城市地下鐵道、大樓地下室及地下停車庫等市政建設工程相結合，組成一個完整的防護群體。我國新建的人防工程在建設前都經過了可行性論證，既考慮到戰時防空的需要，又考慮到平時經濟建設、城市建設和人民生活的需要，具有平戰轉換的雙重功能。

人防工程是指國家為了國防的需要，為提高城市在未來信息化條件下的局部戰爭中的防空襲能力，為保護人民生命和財產安全，而修建的地下防護工程它可以防備敵人空中襲擊，保障戰時人員與物資安全人防工程設計必須貫徹“長期準備。重點建設。平戰結合”的方針，既要確保它的戰備效益，也要適應市場經濟發展的要求因此，應在堅持人防工程建設與經濟建設協調發展，與城市建設相結合的原則下，合理利用地下空間，發展人防工程。

二、設計的原則

人防工程依據其對沖擊波的防御能力可分為四個抗力等級：6級、5級、B4級和4級。其中4級防御能力最強，等級最高。B4級僅次于4級。按照人防工程“長期堅持、平戰結合、全面規劃、重點建設”的建設方針，必須使結構設計做到安全可靠。設計荷載應全面考慮動荷載以及土體作用力、水壓力、結構自重靜荷載及地震荷載的作用，人防工程抗力等級是按照抗核爆炸沖擊波超壓的大小來劃分的。人防工程除戰時受到核爆炸和常規武器爆炸荷載作用外，在平時使用時，還會受到地震作用。隨著人防工程建設規模的日益擴大，人防工程結構安全性評價已成為亟待解決的重要問題。

三、人防工程結構設計的主要內容

1、主體結構設計

主體結構包括人防基礎、人防底板、人防墻（柱）及人防頂板等外圍結構。目前許多專業建筑結構軟件技術成熟，只要在結構模型上輸入正確的等效靜載，就能計算得出人防基礎、底板（梁）、頂板（梁）的配筋值。需要說明的是，荷載組合和內力分析是基于戰時極限承載能力狀態，規范也注明了防空地下室戰時應驗算結構承載力，對結構變形、裂縫開展不進行驗算。但是，人防地下室一般埋深較深，地下水豐富，平時使用時對變形及裂縫要求較高，戰時荷載比平時荷載大得多，戰時極限承載能力滿足平時極限承載能力要求，戰時[β]=3，而平時的正常使用極限狀態[β]≤1，基于此，筆者建議，在用戰時荷載與靜載組合驗算主體結構的極限承載力前提下，用平時荷載驗算外圍結構（對防水防潮要求高部件）的平時使用極限狀態，確保防空地下室平時的正常使用。

2、人防口部結構設計

人防口部結構設計包括門框墻配筋、臨空墻、密閉墻、擴散室墻體、人防門扇（有標準圖集，只需選用），各種豎井壁、車道、人防主要出入口樓梯等的配筋。人防口部是人防結構工程的薄弱部位，所受荷載力很大是人防結構設計的重點內容，弄清楚各部件的受力狀態是關鍵。

人防門框墻按懸臂構件來考慮，其上除了作用有核爆均布荷載外，還有門扇上傳來的線集中荷載。這兩個荷載很大，為了改善其受力狀態，當門洞邊墻體懸挑長度大于1/2倍該邊邊長時，宜在門洞邊設梁或柱。應該注意到，人防門框墻主要承受水平力作用，受力筋應按是懸臂構件來設置，而在用一些專業軟件建模計算時，將門框墻體按短肢剪力墻進行計算，導致人防門框墻水平鋼筋成了約束邊緣構件筋，這是不對的。

人防墻體（包括外圍護墻體、臨空墻體、擴散室墻體、防護單元間墻體）一般按下端固結，上端鉸支，左右兩邊自由的單向板進行計算。只要截面厚度符合規范要求，荷載取值正確，一般不會出現大多問題。

在對各種豎井壁配筋計算時，許多人認為井壁側壓力與爆炸荷載同時作用，而爆炸荷載比側壓力大得多，所以井壁截面計算應以爆炸荷載考慮為主。其實經過土壓的傳播，側壓力與爆炸荷載有個時間差，計算配筋時只需考慮在側壓力作用下，豎井壁安全就行了。

3、臨戰轉換結構設計

臨戰轉換一般是針對平時使用，戰時不用的各類洞口。搞好臨戰轉換結構設計，首先要理解臨戰轉換的含義。人防工程要平戰兼顧，為了滿足平時要求而大量設計洞口的臨戰轉換是不可取的。臨戰轉換有技術上及時限上的要求，所以規范規定“采用平戰轉換的防空地下室，應進行一次性的平戰轉換設計。實施平戰轉換的結構構件在設計中應滿足轉換前、后兩種不同受力狀態的各項要求，并在設計圖紙中說明轉換部位、方法及具體實施要求?！泵總€防護單元的臨戰轉換不宜超過兩個。再次要分受力方向各類型，臨戰轉換一般分為單元外及單元間兩種類型，對于單元外類型的，預埋構件應設在受力的外側方，而對于單元間類型的，由于相鄰兩個防護單元受到破壞的機率相同，兩外受力的機率也相同，所以預埋件一般在兩防護單元間洞口的中央設置。

4、結構構造設計

由于人防工程結構固有的振動性、塑性、防護密閉性等特性，人防工程的執行的構造要求比普遍工程要嚴格得多，只有這樣才能保證戰時功能要求。設計上主要出現的問題可以歸納為以下幾點：

（1）結構構件厚度達不到最小厚度要求。有些設計人員只注重于結構計算，一旦計算通過就認為萬事大吉，結構計算通過只保證結構受力的安全性，殊不知人防工程還有防早期核輻射的功能，只要同時滿足于結構計算和防早期核輻射的構件厚度，才是安全的構件厚度。

（2）結構變形縫的設置。有些設計人員只考慮到地面建筑結構規范上的要求，隨意在人防地下室中設置各種縫忽略了人防地下室內不可設縫的要求，造成人防工程的戰時防護密閉性得不到保障；

（3）由于人防地下室振動性及塑性，防空地下室鋼筋混凝土結構構件，其縱向受力鋼筋的錨固長度執行比一般工程的要嚴格。

（4）由于人防工程的振動性，雙面配筋的鋼筋混凝土板（配筋率較低的底板除外）、墻體規劃要求設置梅花形排列的拉結鋼筋，直徑大于等于6mm，間距小于等于500mm；

（5）由于防空地下室的防護密閉性，結構后澆帶的設置要避開人防口部房間，人防口部房間盡量一次澆注，一次成型。

結 語：地下人防工程結構設計是地下人防工程建設的重要環節，因此進行設計的過程中，要根據具體的實際情況進行分析，保證人防建設的結構合理，要根據所處的地理位置對人防工程進行結構的設計和預測，掌握具體的結構設計的要點，這樣才能保證人防工程設計的質量和作用。

參考文獻：

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