人防工程结构设计的要点

人防工程结构设计的要点

导言

近年来，随着我国城市建设的发展以及社会各界对城市地下空间开发利用的重视，地下人防工程建设的规模和总量不断增大，建设水平不断提高，对广大人防工程设计人员也提出了更高的要求。由于人防工程与地面建筑工程有一定的区别，具有其特殊性，这就要求工程设计人员应掌握必备的人防专业知识，才能很好的胜任人防工程设计任务。以下就笔者多年来对人防工程结构设计的体会，从人防工程的结构特性、设计原则、设计内容这几个方面，谈一下自己的心得体会，供同行参考。

掌握、理解好人防工程的结构特性是关键

结构设计工作中，许多设计人员没有经过人防专业知识的系统学习，多数人是在工作的过程中接解到人防工程的，他们在模仿和自学中完成了人防工程的结构设计任务。由于没有掌握、理解好人防工程的结构特性，所做出设计文件往往达不到人防结构设计的规范要求，因此掌握、理解好人防工程的结构特性是做好人防工程结构设计的关键，人防工程归纳起来主要有以下几个特性。

1.结构构件的振动性

人防工程结构设计均按非直接命中计算，所受爆炸动荷载属于偶然性荷载，具有量值大，作用时间短且不断衰减等特点，这就造成了结构加速度大，引起结构不断振动，结构构件所受力不断从正面到反面交换变化，正是基于此，人防构件（比如人防顶板、人防墙体、人防主要出入口楼梯）强调双层双向配筋和设置拉结筋的构造要求。

2.动静荷载等效性

在动荷载的作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线很接近，且动荷载作用下的破坏规律与相应静荷载作用下的破坏规律基本一致，所以在动力分析时可将爆炸动荷载转换为相应的等效静荷载。但也应当注意到，由于是等效静荷载，结构实际承受的是动荷载，在动荷载的作用下材料特性有别于静荷载，在静荷载的基础上，混凝土及钢筋均有一个材料强度综合调整系数如HRB335级钢的综合调整系数为1.35，混凝土C55及以下为1.50，混凝土的弹性模量是静载时的1.2倍，钢材的弹性模量与静载时相同。有的设计人员没有注意到、理解到这个特性，在计算人防工程的主体结构时，没有对这些系数进行调整，计算结果不经济、合理。

3.工作状态的朔性

防空地下室只考虑一次承受核（常）武器爆炸作用，结构设计只要求主体结构能承受短时间的爆炸偶然荷载，结构变形和裂缝开展均不作要求，可不进行验算，防空地下室的工作状态要求较地面建筑的低，其工作状态可以达到朔性状态。规范（GB50038-2005）第4.6.2规定“在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载作用下，结构构件的工作状态均可用结构构件的允许延性比[β]表示。人防工程的[β]一般取值为3，通过充分发挥结构较大的朔性变形，来达到消耗核（常）爆炸动荷载的目的。正是基于此，规范4.2.2条规定“防空地下室钢筋混凝土结构构件，不得采用冷轧带肋钢筋、冷拉钢筋等经冷加工处理的钢筋”，保证构件的最大延性。

4.防护密闭性

人防工程防护密闭性体现在：战时不仅能承受核（常）爆炸荷载作用，也能防早期核辐射、抵御毒气、生化武器的侵入，保证人防工事内人员的安全。有的

结构设计人员在结构设计时，只考虑到结构的防护安全性，没有注意到密闭性的要求，针对一些战时和平时都没有受到荷载作用的结构构件（比如说些密闭墙体），结构厚度设计及配筋量达不到规范的最低要求，更有甚者，把一些有密闭性要求的墙体设成了砖砌筑墙体。

5.平时功能和战时功能的兼顾性

防空地下室设计必须贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针，在平面布置、结构选型、通风防潮、给排水和供电照明等方面，应采取相应措施使其在确保战备效益的前提下，充分发挥社会效益和经济效益。平时功能要求各建筑分区连通、连贯，洞口较多，而战时功能要求防护密闭性，各洞口必须密闭。这要求平时用的洞口，结构设计时必须采取相关技术措施，确保其在战前能快捷、安全地实现平战转换，满足工程战时的防护密闭要求。

人防结构设计原则

在充分理解人防工程结构特性后，遵循人防结构设计原则，做好人防工程结构设计任务。人防结构设计原则主要有以下几条：

（1）甲类防空地下室结构应能承受常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载的分别作用，乙类防空地下室应能承受常规武器爆炸动荷载的作用。对常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载，设计时均按一次作用。

（2）防空地下室的结构设计，应根据防护要求和受力情况做到结构各部位抗力相协调。

（3）防空地下室结构在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载作用下，其动力分析均可采用等效静荷载法。

（4）防空地下室结构在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载作用下，

应验算结构承载力；对结构变形、裂缝开展以及地基承载力与地基变形可不进行验算。

（5）对乙类防空地下室和核5级、核6级、核6B级甲类防空地下室结构，当采用平战转换设计时，应通过临战时实施平战转换达到战时防护要求。

（6）防空地下室，应根据其上部建筑在平时使用条件下对防空地下室结构的要求进行设计，并应取其中控制条件作为防空地下室结构设计的依据。

人防工程结构设计的主要内容

人防工程结构设计的主要内容包括：防空地下室防护类别及抗力等级的确定、防空地下室荷载取值、组合及内力分析、防空地下室主体结构的计算设计、防空地下室口部设计、防空地下临战转换设计、防空地下室构造设计等内容。

1.防护等级及类别的确定

防空地下室按承受核爆炸动荷载与否来划分成甲类和乙类；按抗力级别来划分为核4级、核4B级、核5级、常5级、核6级、核6B级、常6级；按战时用途划分成：专业队员掩蔽部、医疗救护站、二等人员掩蔽所、人防物资库、人防汽车库等。人防地下室的类别及防护等级由当地人防主管部门根据国家的有关规定，结合当地的具体情况在方案评审时提出并定防护等级和工程类别。

2.防空地下室荷载取值、组合及承载力设计

防空地下室荷载取值一般有公式计算法和查表法两种方法。

（1）公式计算法

甲类防空地下室核爆炸荷载取值按公式计算法可按规范第4.4~4.6节公式按下列顺序进行。

ΔP m→ΔP ms→ΔP h→ΔP c q e