高层建筑人防地下室结构设计 吴小飞

高层建筑人防地下室结构设计吴小飞

发表时间：2019-01-16T14:52:49.440Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：吴小飞

[导读] 高层建筑的地下空间是重要的国防战略资源，根据国家的相关法律法规。

摘要：人防地下室在战时为留守人员和物资提供防护空间，并且需要具备基本生存和工作条件，在受到持续空袭的情况下维持战时指挥和医疗救护等工作的正常开展。因此其结构设计既需要满足高层建筑静荷载的要求，还需要根据其防御等级和类别核算动荷载，确保在受到常规或核武器空袭时对人员和物资起到有效防护作用。本文简要介绍了高层建筑人防地下室的分类及其设计原则，分析了人防地下室在结构设计中需要考虑的荷载特征，并总结了底板、顶板、墙体、口部以及平战转换的设计要点。

关键词：结构设计；人防地下室；荷载特点；平战转换；高层建筑

引言：

高层建筑的地下空间是重要的国防战略资源，根据国家的相关法律法规，在符合标准的高层建筑的设计和施工中，需要同步设计和建造符合相关规范的人防地下室。并且在不违反相关规定的前提下，人防地下室在平时也可以做为普通低下空间加以利用。

一、高层建筑人防地下室的设计标准与设计简介

（一）人防工程分类简介

人防工程的设计首先需要区分其类别，而后根据相应类别的标准进行结构设计、空间布局以及各功能区的深入设计。我国的人防工程按照需防护的攻击性武器的类型和战时使用功能等划分，具体的分类方法见图1所示。其中按照施工方法可分为暗挖的坑道与地道式、明挖的单建及附建式，而本文所探讨的人防地下室就属于复建式的人防工程。

图1. 人防工程分类方法示意图

（二）高层建筑人防地下室的设计标准及其基本设计原则

高层建筑人防地下室主要用于战时的人员和物资防护，因此按照其所防御的攻击性武器类别可分为甲类和乙类。其中乙类人防地下室可防护化学、生物与常规三类武器的攻击，而甲类则可防御包括核武器在内的四类武器。此外按照国家相关标准还细分了防御核武器和防御常规武器的抗力级别，因此高层建筑人防地下室的结构设计需要依据其具体的类型和抗力级别，选取设计计算参数，确保其达到战时的防御标准。而由于城市人口密度的激增导致了土地资源不足，所以高层建筑的人防地下室既是特殊的战备资源，也是和平时期城市建设和发展的重要空间资源。因此高层建筑人防地下室的结构设计要首先按照平时的静荷载计算其构件的强度，再根据其防护类别和等级核算其防御功能，按照先地上后地下的顺序进行设计。与此同时要充分考虑战时和平时使用状态的转换，设计好战时需要封堵和加固部分的施工方案。

二、人防地下室主要结构设计及其荷载计算

高层建筑人防地下室的常规防护功能包括抵御空袭带来的爆炸冲击波、生化武器中有毒有害物质的扩散、常规攻击武器直接命中造成的破坏以及核武器爆炸产生的早期核辐射。因此人防地下室的空间需要具有一定的密闭和隔离作用，并且其主要构件需要具备抗冲击荷载的足够强度。

（一）人防地下室的墙体和底板设计与荷载计算

人防地下室的主体结构的静荷载主要来自地面建筑主体的重力，而在战时则面临武器爆炸带来的强大冲击荷载，通过直接破坏或间接的空气冲击波、压缩波传递给主要构件。而人防地下室的墙体和底板在强度计算方面首先需要考虑满足静载要求，按照普通低下室工程的设计方法进行荷载分析[1]。而防空荷载的计算参数则根据其防御等级查阅相关设计规范，对规范当中没有的设计参数，则根据其中提供的相关标准数据使用公式进行计算。

（二）人防地下室的孔口与顶板设计

出入口、通风口以及防空地下室消波系统是人防地下室结构设计中的关键部分，除按照相关标准确定孔口的数量、几何参数之外，还要针对不同防御类型和抗力级别设计相应的密闭门，根据规范要求的压力核算密闭门的强度。甲类防空地下室的出入口密闭门设计标准压力见表1所示。而顶板设计除需要充分考虑高层建筑的抗震需要外，需要设计满足标准要求厚度的覆土层，并且顶板的跨度要按照相关抗力标准的等效静载荷取值进行分析计算。

三、人防地下室的平战转换设计要点分析

为了实现对于高层建筑人防地下室空间的有效利用，在结构设计方面可以通过平战转换措施保障人防地下室的战备需要，并合理的设计其与普通地下室和其它地下通道之间的连接关系，设置可以在战时临时封堵的人员通道、通风口和出入口。但是在需要人防地下室发挥

战时使用功能时，能够在规定的时间内完成功能的转换，实现对临时通道和出入口的封堵和加固[2]。因此所有战时转换所需的构件、采取封堵加固措施所需的预埋件和预留孔槽等必需与地下室同期完成设计和施工，预制的封堵用密封门等构件应在指定地点妥善保管。

四、结束语

高层建筑的人防地下室结构设计在需要满足战时防控需要的前提下，应当充分考虑其和平时期的使用价值，在保障平战转换措施有效性的前提下，提高人防地下室空间的利用价值。

参考文献：

[1]屈明. 建筑工程人防地下室的结构设计探讨[J]. 科学技术创新, 2016(23):275-275.

[2]唐海明. 关于高层建筑的人防工程结构设计原理及方法分析[J]. 科技展望, 2017, 27(8).