淺談建筑人防工程設計要點

李海峰

（太原市建筑設計研究院， 山西 太原 030002）

隨著我國經濟的快速發展， 對建筑業的要求也隨之提高。 在建筑防空法中， 明確規定了在高層建筑和深層建筑物中必須設置人防工程。 各部門要順應國家的方針， 大力推進人防工程建設。 因此， 在目前的工程建設中， 人防工程建設是不可或缺的。在人防工程設計中， 設計者應結合工程的實際情況，對其進行合理的設計， 以達到國家有關建筑規范的要求。

1 人防工程的概述

人民防空工程又稱人防工事， 是指為保證戰時人員、 物資掩蔽、 醫療救護和人民防空指揮而單獨建造的地下防御設施， 以及與地面建筑物相結合的防空地下室。 人防工程是防御敵軍突襲、 隱蔽人員、保障作戰潛能的重要設施， 是堅守城市作戰、 長期支援反侵略斗爭直到取得勝利的工程保障。 人防工程是一種很好的避難所， 可以在此存放一些物資，以備不時之需。 從現代建筑結構的角度來看， 目前正處于非戰爭時期， 社會與國家的首要目的是提高經濟發展， 但這并不意味著在建筑結構的設計中，就能忽視人防工程的存在。 當前， 對人防工程的一般分類方法有按抗力等級劃分， 可將工程直接稱作“某一級”； 根據戰爭的目的， 可以分為人員掩蔽、指揮通信、 醫院、 急救站、 車庫和物資倉庫等等；根據平日的使用， 可分為商場、 旅館、 游樂場和影劇院等； 按工程施工方法的不同， 可分為隧道工程、堆積工程、 坑道工程和挖掘工程[1]。

2 人防地下室結構設計特點

目前， 我國各大城市可供使用的土地資源十分緊缺， 都在積極尋求對地下空間的開發和利用。 通過對地下空間的合理開發， 不僅可以有效保障城市的防御性， 還可以通過對地下空間進行綜合開發，提高城市的質量和運營效益。 人防地下室的設計應從以下兩個方面進行： 1） 設計頂板、 外墻設計等；2） 對門框墻設計、 防護單元隔墻設計、 臨空墻設計等設計。 在進行人防地下室整體結構設計時， 既要兼顧戰時的負荷， 又要兼顧日常使用需求。 這意味著， 設計者所設計的人防地下室， 其結構必須能夠經受戰時的爆炸， 保障人員的人身安全， 同時還要保證其在和平年代的強度和剛性， 并且具有更好的舒適度和穩定性。 因此， 設計者應該在戰時最不利的環境下進行設計， 以保證在此期間的表現能夠達到有效的兼容性。 如果兩者不能相容， 設計人員可以采取“平戰” 的方式， 讓人防工程在戰爭中迅速更換。 建筑設計人員在進行人防地下室的設計時，應做到戰爭用途， 特別是核武器和常規武器的爆炸破壞。 一般來說， 這種爆破的最大特征是沖擊力很大， 而且隨著時間的推移， 沖擊力會隨著時間的推移而逐漸減小[2]。 這要求設計者對人防地下室的頂板、 出入口、 外墻等結構部件的爆炸荷載影響進行分析。 在人防工程的設計中， 建筑設計人員也應增加建材的價值。 根據有關資料的研究， 一般情況下，材料的加載速度越快， 其本身的強度也就越高。 在城市建筑受到攻擊的時候， 一般都是用毫秒來計算，也就是說， 建筑材料的性能是由強度來決定。

3 人防設計考慮因素

根據戰時的作用， 人防工程可劃分為五大類，包括指揮通信工程、 防空專業隊伍工程、 醫療救護工程、 人員掩蔽工程以及其他輔助工程。 目前， 根據各地方規定， 高層居民小區都需配建人防工程，在人防設計中首先根據相關規范要求確定人防的建設規模及戰時功能， 其次合理的選擇人防區域， 其余則注意人防主體設計、 口部設計、 平站轉換措施等[3]。 在建設工程中， 設計單位要清楚地區分人防工區和非人防工區的不同， 人防工程應該是一種“盒子” 型的鋼筋混凝土結構， 根據施工需要， 將其劃分為幾個保護單元， 并且滿足國家的等級標準。

4 當代建筑設計中人防工程設計要點

4.1 判定人防工程的等級

在對人防工程進行等級評定時， 有關設計單位必須參考當地的地理位置， 并參考當地的具體情況，對項目實施過程中出現的各種問題進行預測， 得出相應的結論。 對于人防的標準， 如果是二等的避難所， 其防御等級應該是核六級。 因此， 在進行人防工程建設方案設計前， 應事先明確其在戰時的功能。為了節約資源和投入， 有些單位為了節約資源， 將人防工程的抗性降低到了最低， 從而無法滿足人防的要求[4]。 同時， 如果發生了戰爭， 那些防御等級達不到要求的人防工程， 很可能會在戰時遭到空襲，導致戰略物資和設備受損， 甚至可能導致人員傷亡。因此， 人防工程設計者在履行自己的職責時， 必須嚴格遵循人防規范進行設計， 使人防工程的實際應用價值得到凸顯。

4.2 確保人防工程的實用性和多功能性

從現在角度來看， 目前正處于非戰爭時期， 社會與國家的首要目的是提高經濟發展， 但這并不意味著在建筑設計中， 就能忽視人防工程的存在。 因此， 設計者在進行人防工程設計時， 要充分考慮戰時和平時功能的關系， 兼顧和平年代的使用功能和戰爭年代的防護功能， 即設計者必須嚴格遵循“平戰” 的原則。

4.3 恰當劃分防護單元以及防爆單元

根據戰時的實際情況， 在這段時間內， 人防工程可以抵御各種武器的襲擊， 保證人民的生命安全。究其主要原因是人防工程中防護系統及防爆系統，這兩個系統可以有效的防止建筑受到炮彈及核彈的直接傷害， 繼而可以保護人防內的人員及物資[5]。所以， 設計者應參考人防的設計規范， 合理地劃分防爆和防護單元， 以保證兩者之間的協調配合性。

5 當代建筑設計中的人防工程設計內容

5.1 入口設計

在人防工程中， 人防出入口設計是設計和施工的重點關注部位， 不僅要滿足人員、 車輛和設備的出入， 而且其類型、 數量、 防護設置等設計也是影響到防護性能的重要因素。 出入口分為主要出入口和次出入口。

主要出入口是指戰前、 戰時及戰后均要使用的出入口， 任何時候不允許堵塞， 為達到上述要求，在地面上建筑物坍塌區域的主要出入口應設置防坍塌棚架， 或應盡可能與地面建筑物保持一定距離，適當選擇開闊平坦地段。 為了避免外界人員因外界污染而進入人防地下室， 必須在各主要出口設置人員洗消設施， 包括防毒通道、 洗消間及相應的通風設備及給排水設施。 每個防護單元只設置一個主要出入口。

次要出入口是指僅供戰前人員疏散進入人防工程使用， 戰時封堵， 戰時只能使用主要出入口。 次要出入口不需要設置防止被堵塞的防倒塌措施， 也不需考慮人員染毒后進入人防地下室的洗消設施。次要出入口可根據需要設置多個口。

5.2 排風系統設計

二等人員掩蔽所需設清潔、 濾毒和隔絕式三種通風方式， 排風為超壓排風。 二等人員掩蔽所進風系統由防爆波活門， 濾塵器， 手動密閉閥， 過濾吸收器， 送風機等組成。 排風系統戰時清潔式超壓排風利用管路經活門排出； 濾毒式超壓排風自防毒通道兼簡易洗消間、 擴散室、 防爆波活門排出。 設計者在設計防毒通道時， 通道面積不宜過大， 因防毒通道不僅要滿足平時及戰時人員疏散要求， 而且要保證換氣次數每小時約40 次。 如果防毒通道過大，風機的型號也會隨之增大， 濾毒罐數量增加， 成本增加[6]。

5.3 移動電站

在二等人員掩蔽所設計中， 人防建筑面積超過5000m2的情況下， 應在建筑物內安裝一座柴油發電廠， 其容量不能超過120kW， 可在120kW 以上的建筑內安裝兩座或一座固定電站。 移動電站一般宜設置在工程有坡道的出入口附近， 設有獨立的進風、排風、 排煙系統。 但不作為獨立的防護單元， 應是防護單元的一部分[7]。

移動電站由儲油間、 發電機房、 排風擴散室、進風擴散室、 排風、 排煙豎井和排煙活門室等組成，設計人員設計時需注意電站進風口與排煙口水平距離不宜小于15m， 或高差不宜小于6m。 移動電站宜與人員掩蔽所相結合， 兩者之間設防毒通道連接。移動電站由于不能設置防毒通道（沒有過濾毒素），故不能將移動電站與物資倉庫結合起來。 污染時，機組操作人員、 管理人員、 操作人員不得洗消， 無法進入主要清潔區。

5.4 平戰功能轉換

在人防工程的設計中， 平戰功能的轉化十分關鍵。 設計人員在進行人防工程設計時， 應充分考慮戰時和平時的功能， 并采取相應的設計措施， 迅速實現平戰轉換。 平站轉換大概分為三個階段： 早期轉換、 臨戰轉換、 緊急轉換。

早期轉換階段工作內容： 1） 做好人防工程場地清理和利用功能的轉化； 2） 完成材料、 設備和結構的加工和裝配， 并進行墻壁和管道的密封； 3） 做好人防設備維護和相關工作。 執行期限為30d。

臨戰轉換階段工作內容： 1） 人防工程日常利用的入口和其他孔口進行封閉； 防爆隔離層的施工；2） 戰時各保護單位均設有獨立的排氣扇； 3） 通過保護裝置的隔離墻壁或地板的給排水管道、 電纜等管道的隔離設施安裝， 防爆地漏的清除； 4） 洗消、熱水、 洗滌器、 鋼制水箱的裝配； 5） 干廁所必須砌筑墻壁和安裝清潔用品。 執行期限為15d。

緊急轉換階段工作內容： 1） 防護單元隔墻平常通行連通口、 通風豎井及通風管道穿壁孔豎向封閉；2） 戰時未使用的電氣設備、 電線、 電纜等接地。 執行期限為3d。

5.5 主體設計

在建設工程中， 一般將地下室劃分為戰時和非戰時的地下室。 因此， 在地下室設計時， 必須遵循戰時和非戰時相結合的原則。 明確地下室的功能等級， 確定是否有防化要求， 了解其建筑結構系統。同時， 在設計中， 要合理地劃分出防護區和非防護區， 并設立病毒感染區， 再設置隔離保護裝置和防爆裝置等。 而且， 每一個防御單元都有自動防御系統， 在戰斗開始的時候， 會在兩個防御單元之間形成一個堅固的防御體系。 人防工程防空地下室頂板、臨空墻以及底板都需要滿足最小防護厚度的標準，且滿足實際需求。

6 工程防護措施

6.1 常規武器的防護

常規武器就是用炸藥和燃燒劑作為填充物， 當炸藥被點燃的時候， 就會產生化學反應， 從而消滅敵人。 人防工程可以有效防御常規武器， 比如航空炸彈， 就是一種常規武器。 根據炸彈造成的破壞程度不同， 可以劃分為： 普通炸藥、 混凝土炸藥、 穿甲彈、 穿甲彈。 人防工程僅考慮防普通爆破。 普通炸藥是利用其內部炸藥的爆炸作用， 對建筑物造成傷害和破壞。 如果是常規武器直接命中， 又不會造成局部崩塌的工程， 那么直接保護結構， 就需要大量的結構厚度。 比如普通的750lb 炸藥， 需要的鋼筋混凝土厚度是2.0 ～2.5m， 而常規武器的口徑越大， 需要的厚度就越大。 所以， 在高級別的工程中， 應采取分層式結構， 即在建筑物上加一層掩體， 或在巖體中設置隧道和埋設結構， 使其在一定范圍內發生爆炸， 而不會接近工程結構或建筑內部[8]。

6.2 核武器的防護

人防工程主要考慮核武空中爆炸， 一般不會考慮對人防工程的直接沖擊。 而核彈的殺傷力， 正是來自空氣中的震蕩。 人防工程結構及其口部部件的設計， 應根據大氣沖擊波和土壤中的壓力波的動力作用而進行， 如出入口防護門、 通風口懸板、 防護蓋板、 進排水系統、 電力通訊管道防爆密封裝置等，必須具備充分的抗力， 以保證各種消波設施所造成的沖擊余壓小于容許值[9]。 進出通道暴露的地面必須設計成容易損壞的輕型結構， 并應有兩個或多個進出通道， 保證一定的方向和間距， 從而降低在同一時間內發生損壞的概率。 直通地面的施工入口和通風孔， 必須避免與地面建筑坍塌區域接觸， 或安裝可抵御核爆和坍塌破壞的棚架。 防倒塌棚的防護結構應該選用在沖擊波中容易破碎的輕型材料， 不然會造成出口的堵塞。

6.3 生化武器及放射性沾染的防護

人防圍護結構應能充分滿足密封性的要求， 一般的建筑主體以鋼筋混凝土為主， 并進行整體澆筑。在戰場上， 可以保證人生存， 也可以保障人們的生活。 在新風系統中， 過濾和通風設施也會有密封的閥門。 在戰斗時， 主要的入口和出口都有密封的門、通風設備、 簡單的防毒室、 洗漱間， 次要的出入口都要有密封的門和密道[10]。

7 結語

綜上所述， 在當前的建筑設計中， 人防工程是不可或缺的一部分， 對整個建筑有著舉足輕重的作用。 因此， 有關部門在實施人防工程時， 既要確保其具有戰時的防災能力， 又要具有和平時的實用性，還要考慮到現代建筑的戰備、 資金、 社會效益。 因此， 在現代建筑設計中， 對人防工程的設計進行深入地探討十分必要。