摘要：人防地下室结构设计是一个复杂的工程，涉及内容繁多，既要考虑平时又要考虑战时，需要更深入地研究人防结构设计的技术问题，总结经验，提高设计水平。本文就人防地下室结构设计展开简单分析说明。
关键词：人防地下室；结构设计
1、人防工程概述
人防工程即人民防空工程，是根据国防的需要，动员和组织群众采取防护措施，他具有着防范和减轻空袭危害的作用，除采取人员疏散的措施之外，也是战时防空的最重要的措施之一。防空地下室结构设计的主要内容包含两方面：一是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计，二是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统的防护设备，其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算、出入口通道包括风井的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室的设计。
2、人防地下室结构设计要点分析
2.1人防荷载的确定
核爆空气冲击波超压是核武器在空中爆炸时，爆炸中心的高温高压在空气中产生的高压波。空气冲击波超压是指波阵面内空气压缩区高压超出正常大气压以上的压力，它不具有方向性。空气冲击波动压是指波阵面内空气质点高速运动在运动方向上对障碍物产生的压力。当障碍物表面与空气冲击波传播方向平行时不产生动压，此时，障碍物表面只存在超压。反射超压是指波阵面遇到障碍物后反射，在障碍物垂直面上形成的空气超压，是空气冲击波超压与动压之和。障碍物面垂直空气冲击波传播方向时，反射超压有最大值，称正反射超压。
人防地下室结构设计时，假设核爆是在空中爆炸，且距地下室结构有一定的距离。相对地下室来说，爆炸引起的空气冲击波的球形波阵面可看作一维平面压缩波，沿水平方向传播。该空气冲击波在水平地面引起的超压△Pm。人防地下室结构顶板、外墙、背墙只受空气冲击波超压作用；而临空墙、门框墙要受空气冲击波反射超压作用。
无上部建筑，无覆土的地下室水平顶板，所受空气冲击波超压即同地面超压△Pm；地下室顶板上有覆土时，覆土有一最不利厚度，在这一不利覆土厚度下，冲击波对顶板将产生最大反射超压。地下室内直接承受冲击波的墙体（临空墙）与冲击波传播方向垂直，临空墙受空气冲击波正反射超压作用，反射超压值大约为水平地面超压的2倍。
地下室外墙所受土体冲击波作用。当地下室墙体全埋在地下时，空气冲击波对墙体的作用机理是，冲击波先作用在地面上，超压值是△Pm，引起地层土压缩，土层内竖向压力Ph产生一个水平侧向主动土压力，该侧向土压力再压到地下室外墙上。因此，地下室外墙承受的冲击波超压是土层竖向超压Ph乘土的侧压力系数ξ，即ξPh。
地下室底板所受土体冲击波作用可从二个方面认识。一个方面是：地面超压传递作用在地下室顶板上，使整个地下室发生向下运动，地下室底板受到地基土反作用力的阻止，阻碍这种运动趋势。另一个方面是：地下室底板也受地基土的主动作用力。它产生的机理是，地下室周边土层受空气冲击波地面超压△Pm作用，使土层竖向压缩并产生水平侧压力波，这个水平侧压力波传到地下室底板下的土层处，水平向压缩土层，从而又使土层产生竖向侧压力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这个作用在底板下的主动压力，经过了土的二次侧压力传递，其值大小与侧压力系数平方成正比，并与地面绕到地下室底板下的路径长短有关。
前面论述了地下室外围结构部份所受的冲击波荷载都还只是动荷载，要把动荷载转换成作用在地下室结构上的等效静荷载，还要乘以动力系数kd。动力系数kd大小与结构自振圆频率ω，构件延性比［β］，冲击波升压时间t0有关。将作用在地下室结构上的动荷载乘以动力系数kd，即得到地下室结构上的冲击波超压等效静荷载。
2.2荷载组合和内力分析
作用在地下室人防结构上的荷载，应包括核爆动荷载、上部建筑物自重、土压力、水压力及防空地下室的自重等，规范中对人防地下室不同部位应考虑的荷载组合给出了一个表格，结构设计时可根据各工程的结构特点结合表格确定所需进行荷载组合的项目。由于倒塌荷载的作用时间滞后于冲击波峰值作用时间，且规范规定五、六级人防的倒塌荷载为50kN/㎡，小于冲击波对顶板的等效静荷载值，因此在顶板荷载组合中不必计入倒塌荷载值。
2.3孔口防护结构设计分析
孔口防护包含三部分的设计内容：一是防护密闭门与消波系统的设计，二是出入口通道内临空墙、门框墙的设计，三是孔口其它构件，如风井、防倒塌棚架、开敞式通道、相邻单元之间的隔墙等的设计。其中第二、三条中的临空墙、相邻单元之间的隔墙已在根据上述荷载的确定按一般墙体的计算模式，考虑人防设计的特点计算出内力和钢筋。而门框墙的设计一般是按悬臂板计算。但有时门框墙的悬臂长度过长，而使水平筋过大，这时，可考虑在不影响功能使用的前提下，加设柱、梁改变门框墙的受力型式，得到较为经济的设计效果。风井的设计中只计算土中压缩波的压力，对空气冲击波则不予考虑，因两者不会同时作用。开敞式通道不考虑核爆动荷载，只考虑静土侧压力，而防倒塌棚架的设计分竖向和横向两项，竖向力即为倒塌荷载50KN/㎡，属静载，横向力即动压设计值q，这两项受力作用时间存在间隔，故不考虑同时作用。
防护密闭门与消波系统的设计。1）当空气冲击波到达出入口通道时，虽然有通道出入口的扩散作用，但遇墙体和门的反射作用使作用在门上的总效应大于空气冲击波的压力，约为2.0～3.5倍。为方便工程设计人员，国家将防密门进行系列化处理，依据设计压力和门洞尺寸就可轻松地选择定型的防密门。2）而消波系统的产生是因为滤毒通风设备所能承受的允许压力远小于空气冲击波，若其防护措施不能与主体抗力相适应，将直接影响整体工程防护能力。消波系统的基本思想是以堵为主，堵消结合。3）扩散室前墙即安装悬板活门的墙面为临空墙，墙面本身受的荷载及活门传来荷载均按临空墙荷载取值，扩散室与土相邻的顶底板及外墙按土中压缩波压力确定荷载。
结束语
人防地下室建设已成为城市建设的重要部分，在和平与发展为时代的主题的今天，我们应清醒地认识到我国仍面临着多重安全威胁，要大力加快人防工程建设、提高人防工程质量，使其与不断发展的城市建设规模和建设水平相适应。在人防工程的设计过程中，严格按照相关规范的要求，注重人防地下室与城市及建筑的整体协调性，做好重点和难点部位的把关工作，充分发挥人防工程的平战结合功能，最大限度地发挥其使用功能和防护功能。
参考文献：
[1]温涛.人防地下室墙体结构优化分析及工程应用[D].广州大学，2012，（16）.
[2]卢国华.人防地下室结构设计中存在的若干问题分析[J].江西建材，2013，（02）.
论文作者:李惠敏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：地下室论文; 荷载论文; 冲击波论文; 人防论文; 空气论文; 压力论文; 作用论文; 《基层建设》2018年第2期论文;