王磊
中国中元国际有限公司 北京市 100089
摘要：本文着重阐述了人防结构设计的步骤，并对在人防结构设计过程中的常见问题进行归纳总结。
关键词：人防工程；结构设计；常见问题
1、综述
随着国家综合国力的提升，人们对防空袭的意识正在不断的增强，作为防空袭主要手段的人民防空地下室正在经历蓬勃的发展期。防空地下室的设计必须贯彻“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。由于人防工程在战时承担着保护城市居民的重要作用，因此人防工程设计必须保证设计质量，严格达到安全、适用、经济、合理的综合要求。
2、人防设计步骤
2.1进行人防设计首先要了解并确定人防设计等级，按照《人民防空地下室设计规范》（后文简称为规范）规定，人防工程分为甲类防空地下室（防止核武器爆炸动荷载和常规武器爆炸动荷载作用）和乙类防空地下室（防止常规武器爆炸动荷载作用）。
2.2其次需要确定人防分区和人防构件。每一个人防分区均是由临空墙、防护单元隔墙、门框墙、人防顶板以及人防底板构成的密闭空间。人防构件则还包括人防出入口和人防竖井。
2.3按照人防等级和构件分类，在规范中查询相应构件的等效静荷载标准值并进行人防构件计算。
2.4构造要求不仅能有效防止核辐射和毒气作用，还能保证结构在爆炸动荷载作用下具有较高的延性。因此，在设计最后一步需要复核并检验设计图纸是否满足规范中相应的构造要求。
3、人防设计中问题分析
3.1在人防设计中常常出现人防荷载取值有误的问题。值得注意的是，在人防分区内的混凝土墙并不承受人防荷载作用，比如滤毒室周围的混凝土墙以及与密闭门相连的门框墙。但在实际工作中，常有设计人会把该部分墙体做为受人防荷载用的人防墙考虑，造成不必要浪费。
3.2结构工程师在出入口设计时存在把非人防楼梯按照承受人防荷载的人防楼梯进行设计，造成不必要浪费。规范要求每个防护单元应至少设置两个人防出入口，并区分为主要出入口和次要出入口。而且规范中明确指出非主要出入口可不考虑人防荷载作用，因此结构设计时应注意区分。
3.3人防门包括混凝土门扇和钢结构门扇两种类型。混凝土人防门为四边受力的双向板受力模式，而钢结构门扇是由门扇中的肋梁将作用在门扇上的荷载传递到门框墙上，门扇受力模型明显不同于双向平板，其中钢结构双扇门近似于单向受力。部分设计人在选用图集时并未区分门扇材料，从而造成安全隐患。
3.4由于条件限制，设计中会出现人防顶板高出室外的情况。根据规范及条文说明的解释，高出地面部分对于常5荷载取值为400KN/m2，常6荷载取值为180KN/m2，并应按照荷载作用于建筑单面进行抗倾覆验算。
3.5人防设计中应满足相应的构造要求，尤其需要注意人防顶板最小厚度的要求。由于规范中对于顶板最小防护厚度的要求位于建筑章节，很多结构设计人员往往忽略该构造要求，从而造成不必要返工。
3.6在设计中，部分设计人在进行单桩承载力特征值验算时考虑人防荷载，从而造成桩长或桩数的增加，笔者认为这是毫无必要的。规范中4.8.15条虽然指出甲类防空地下室基础采用桩基且按单桩承载力特征值设计时，除桩本身应按计入上部墙、柱出来的核武器爆炸动荷载的荷载组合验算承载力，但该条仅是指桩身强度验算时需要考虑人防荷载，并非承载力特征值验算。
3.7建筑的地下室层数经常为三层甚至四层，人防层通常设置在最下层。由于上部外墙并未考虑人防荷载，在冲击波作用下上部外墙可能产生塑性铰，从而减小对人防层外墙的约束。因此，在人防外墙的设计中应按照实际层数和仅按人防层进行包络设计。
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4、人防工程的设计原则
4.1、人防工程的抗力级别
在设计人防工程之前，设计人员应该明确人防工程的主要功能，尤其是那些以物资储备和车辆储备以及为二等人员掩护作为主要功能的人防工程，更应该注意它的抗力级别。确定人防工程的抗力级别是保证人防工程质量的前提。确定人防工程抗力级别的重要依据是人防工程在战争中所发挥的作用。我国相关防控工程规定：作为用来进行人员掩蔽的人防工程，它的抗力级别应该达到5级或者以上。
4.2、合理划分人防工程的各个单元
在人防工程中，对航弹的防护主要分为2个单元，即防护单元、抗爆单元。为了将防护单元和抗爆单元的作用发挥到最大，要科学、合理地划分设计这2个单元。划分设计的标准可依据新颁布的人防战技规定。人防战技规定，可以不划分防护单元和抗爆单元的情况有2种：①指挥工程和坑、地道工程，这类开掘式人防工程不需要划分防护单元和抗爆单元。②当掘开式人防工程为两层及以上时，同时，防核武器和防常规武器的抗力级别在5级或者以下时，地下2层或者以下各层可以不划分防护单元和防爆单元。因此，设计人员在设计人防工程的过程中，要根据具体的情况划分，以免影响地下室正常发挥其功能。
4.3、出入口设计要满足战争需要
人防工程的根本作用是在战争发生时提供一个隐蔽人员和储藏物资的场所，所以，它的内部结构设计，尤其是出入口的设计必须要满足战时需要。对于以人员掩护为主的人防工程，防护单元战时出入口的门洞净宽和要按照每100人不小于0.3m设计，以满足疏散需求。同时，在出入口位置要设置防护密闭设施，如设置防毒通道、密闭通道、洗消间和滤毒室等。
5、人防工程项目管理模式分析
5.1传统项目管理模式
在这种模式下，业主分别把人防设计、施工任务交给不同的承包商来完成，人防设计工作完成后，业主才能通过招标来选择承包商，由承包商按照设计图纸完成设备制造及安装任务。但由于人防工程具有高度保密性，这种模式的可实施性大大降低。
这种模式一般要求业主有一定的专业管理人才和丰富的工程管理经验，但精通人防行业的项目管理人才紧缺，很难满足此要求。而且承包商经营管理方式通常比较粗放，项目管理能力有限，致使业主的管理和协调工作量大、复杂。并且人防工程中很多设备需要进行非标准设计，单独定制。如果等到设计工作全部完成后才开始设备制作和工程施工，工程项目的设计和施工周期不易控制，对于业主来说，这是非常不利的。
5.2工程总承包管理模式
我国从20世纪80年代开始，在化工、石化等行业进行工程总承包的试点，随后在其他行业逐步推广，至今已有30多年的历史了。尤其是2003 年2 月建设部印发了《关于培育发展工程总承包和工程项目管理企业的指导意见》（建市[2003]3号）及在此后的《关于工程总承包市场准入问题的复函》（建办市函[2003]573号中对可进行工程总承包的企业主体进行了明确之后，工程总承包在我国已经有了长足的发展，取得了杰出的经济效益和社会效益，积累了一定工程建设管理经验。
EPC工程总承包，一般适用于专业技术要求高、管理难度大的工程，业主与工程总承包的企业签订EPC合同，把工程项目的设计、采购、施工全部委托给工程总承包企业负责组织实施，业主只负责整体的、原则性、目标性的把控。总承包企业按照合同约定对工程项目的设计、采购、施工等全过程进行统一策划、统一组织、统一指挥、统一协调。业主可把总承包管理的风险以及其他一些不可预见的风险转嫁给工程总承包商，工程总承包商担负起全面管理责任的同时，对工程项目的建设可充分发挥主观能动性，利用自己的管理经验为自己、业主创造更好的利润。
6、结论
不同于普通地下室，人防地下室结构设计的最大特点是要考虑战时规定武器爆炸动荷载的作用，该荷载具有量值大、作用时间短且不断衰减等特点。如何把握并理解这些特点尤为重要。只有深刻理解这些特点，才能在保证人防结构设计安全性的前提下同时做到经济性和合理性。
参考文献：
[1] GB50038-2005 人民防空地下室设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2005
论文作者:王磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/6
标签：人防论文; 荷载论文; 工程论文; 出入口论文; 地下室论文; 门扇论文; 单元论文; 《防护工程》2018年第9期论文;