2020人防设计从入门到精通

2020人防设计从入门到精通

前言

要讲人防，我们要先明晰“三时”的概念！即：

1.平时和平时期的简称,国家或地区既无战争又无明显战争威胁的时期，

2.战时战争时期的简称,国家或地区自开始转入战争状态直至战争结束的时期；

3.临战时临战时期的简称,国家或地区自明确进入战前准备状态直至战争开始之前的时期。

由于冷战的结束和科学技术的发展，未来的战争模式发生了重大变化。未来爆发核大战的可能性已经变小，但是核威胁依然存在。在我国的一些城市和城市中的一些地区，人防工程建设仍须考虑防御核武器。防空地下室设计应贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针，并应坚持人防建设与经济建设协调发展、与城市建设相结合的原则。人防工程对于一般民用设计人员来说是陌生，甚至神秘的，但是其实一般的人民防空工程（这里主要指“人防规范”所涉及的核5

级常5级以下）我们普通结构设计人员完全可以掌握并设计的很好。笔者参加工作有幸接触到一些民用人防工程，其中包括人防物资库，人防汽车库，二等人员掩蔽所，专业队员掩蔽所等项目积累了一些经验但一直没进行系统的总结。本文依据人防规范及书籍及个人人防工程结构设计经验，对防空地下室结构设计进行梳理。在工作总结中得到自我提升的同时，也希望对刚刚接触人民防空的设计人员有所帮助。

我国民用人防工程曾经所遵循的规范有如下：

《国防工程设计规范》

《人民防空工程设计规范》（秘密）（GB50225-95）

《人民防空地下室设计规范》（内部发行）（GB50038-2005）

《平战结合人民防空工程设计规范》（内部发行）（DBJ08-49-96）

《人民防空工程防护功能平战转换设计标准》（秘密）（RFJ1-98）

《人民防空工程防化设计规范》（秘密）（RFJ1-97）

《人民防空工程设计防火规范》（GB50098-98,2001年版）

《人民防空工程施工及验收规范》（GB50134-2004）

《人民防空指挥工程设计标准》

《人民防空医疗救护工程设计标准》

《人民防空工程柴油电站设计标准》

《人民防空物资库工程设计标准》

《人防工程防早期核辐射设计规范》

《地下工程防水技术规范》GB50108-2008等

其中民用的人防规范特指《人民防空地下室设计规范》(高级别的人防规范是国家秘密，一般民用院见不到的)，因时代更迭，技术发展，我们所遵循的规范一直再更迭，甚至废止。所以本文仅就仅就《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005及人防的防护原理，阐述下个人的理解体会。

为叙述方便：《人民防空地下室设计规范》（内部发行）GB50038-2005(以下简称“人防规范”)、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001(以下简称“可靠度统一标准”)、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012(以下简称“荷载规范”)、《全国民用建筑工程设计技术措施——防空地下室》(内部资料)2003年版(以下简称“人防技术措施”)。

为了便于初涉人防的同行们有一个形象上的认识，请看下图（此图仅作介绍之用勿深究），然后再逐步介绍。

按照《人民防空法》和国家的有关规定，结合新建民用建筑应该修建一定数量的防空地下室。但有时由于地质、地形、结构和施工等条件限制不宜修建防空地下室时，国家允许将应修建防空地下室的资金用于在居住小区内，易地建设单建掘开式人防工程。为了便于做好居住小区的人防工程规划和个体设计，更好地实现平战结合，为适应各地设计单位和主管部门的需要，“人防规范”的适用范围做了适当地调整。

考虑到我国地域辽阔，城市(地区)之间的战略地位差异悬殊，威胁环境十分不同，“人防规范”把防空地下室区分为甲、乙两类。甲类防空地下室战时需要防核武器、防常规武器、防生化武器等；乙类防空地下室不考虑防核武器，只防常规武器和防生化武器。至于防空地下室是按甲类，还是按乙类修建，应由当地的人防主管部门根据国家的有关规定，结合该地区的具体情况确定。

防空地下室是为战时服务的、具有预定战时防空功能的特殊地下建筑，与普通地下建筑相比较，其使用对象、条件、要求均有明显的差别，从而设计原则、设计标准和处理方法上，均与普通地下建筑不同。

就其战时防护来看，防空地下室的防御对象是核武器、生化武器、和常规武器，其防护要求主要体现在抗力要求、防毒要求、和辐射防护。防空地下室设计必须满足预定的防护要求和战时使用要求。

防空地下室基本特征

与一般民用建筑结构（普通地下室）相比较，防空地下室结构有以下主要特征：承受爆炸（常规武器、核武器）动荷载、结构产生运动、材料强度提高、结构可靠指标降低、大部分钢筋混凝土结构构件可按弹塑性工作状态设计等。掌握这些特征，就可以参照民用建筑结构设计的一般方法，进行防空地下室结构设计。

1.1 承受爆炸动荷载

防空地下室战时应能承受常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载作用。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。常规武器、核武器爆炸动荷载均属于偶然性荷载，具有超压瞬时由零增到峰值、作用时间短且不断衰减、一次性作用的脉冲荷载等特点。防空地下室所处位置与埋深不同，作用效应（即对工程的破坏作用及破坏特征）也不同。暴露于空气中的防空地下室结构如高出地面的外墙，不覆土的顶板，通道内临空墙、防护密闭门及防护密闭门门框墙等部位直接承受地面空气冲击波的作用；埋入土中的围护结构，如有覆土的顶板，地下室外墙，基础底板等部位则直接承受土中压缩波作用；此外，防空地下室内部的墙柱等构件还承受围护结构及上部结构动荷载的作用。

防空地下室的抗力级别主要用于反映防空地下室抵御空袭能力的强弱，对于核武器，抗力级别按期爆炸冲击波地面超压的大小划分；对于常规武器，抗力级别按其爆炸的破坏效应划分，主要取决于常规武器装药量的大小及常规武器与防空地下室的爆炸距离。

1.2 结构产生运动

“人防规范”4.1.5条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。

在爆炸荷载的作用下，结构受力的基本特征是我们高中时即学过的产生加速度，迫使结构由静止转为运动。这种运动有来回往复的特点，我们称之为振动。振动由于阻尼力的综合作用而逐渐衰减。结构在冲击波作用时间内的振动，称为强迫振动；在冲击波消失后的振动，称为自由振动。核爆作用时间以秒计，其最大的动位移发生在强迫振动；而常规武器爆炸冲击波作用的时间以毫秒计，其最大的动位移一般发生在自由振动。

动力作用和静力作用是相对的，主要看外力随时间变化的迅速程度相对于结构自振周期的长、短而定，当升压时间与自振周期的比值超过4~5时，已无明显的动力作用。爆炸荷载是瞬时增加的，通常把这种爆炸荷载看成动荷载。2012年新颁布“荷载规范”增加第10章“偶然荷载”的10.2节就偶然荷载转变为等效静荷载做了概要性阐述；“人防规范”第4.6节人防荷载怎样转化为等效静荷载也做了详细说明（即先选定允许延性比，确定动力系数kd，然后动力系数与动荷载最大压力峰值的乘积就是等效均布静力荷载标准值）,再按4.6节公式基础之外，4.7节、第4.8节还对一些常用的构件等效静荷载标准值，依照4.6节公式制成相应图表供大家直接选用，这里一定要注意图表的适用条件，如果不符合那么就自己用4.6节公式计算。

事实上动力系数kd是结构构件自振圆频率、时间、允许延性比有关因素确定的。允许延性比概念贯穿着人防设计过程的始终，所以要特别注意。

1.3 材料强度提高

实验表明，加载速率直接影响材料的力学性能。在爆炸动荷载作用下，材料的强度有明显的提高，而变形性能（包括塑性等）基本不变。试验证明通常在人