摘要：国防工程中的一个重要组成部分就是人防工程，在战争时期，人防工程对于保护战时居民的生命财产安全有着战略性的作用，即使是在处于和平状态的现代社会，人防工程建设的意义仍旧不容忽视，建设完成的人放地下室在闲置时期可以发挥多重效能，既可以当成地下商场使用，还可当成地下车库使用，除了战略意义还可产生经济效益，因此建设人防地下室的工程非常重要，简要介绍了板柱结构顶板受力原理和研究现状，结合某大型人防工程实例，建立了MIDAS GEN有限元分析模式，分析了其平时和战时的内力与变形特征，结果表明，板柱结构能够满足人防工程力学要求，且有效节约使用空间。
关键词：人防工程，板柱结构，受力分析，有限元
0 引言
随着我国城市建设的加快和国防工程的发展，城市人防工程要求日益提升。地下人防工程是指单独修建的地下工程或结合地面建筑物而修建的用于防空的地下室，具有防备敌人突然袭击，有效地掩蔽人员和物资，保存战争潜力的重要设施．城市地下人防工程多位于道路、大型广场下方，除常规荷载外还承受车辆、人群及战时人防荷载的作用[1]。现如今对地下空间顶板结构进行设计时，通常以工程造价和应用情况为主要设计目标，对工程优化设计缺乏系统的理论基础．[2]本文结合某大型人防工程项目，对其板柱结构顶板进行受力性能分析，结果表明板柱结构顶板受力能够满足我国人防工程要求，且有效节约净空。
1人防工程主体结构受力特点
人防工程主体结构包括顶板、外侧墙以及底板等构件，受力特点有以下几方面：人防工程主体结构应同时满足平时和战时二种不同荷载效应组合的要求，当平时使用要求与战时防护要求不一致时，应采用平战功能转换措施；人防工程主体结构受力考虑到地面多层或高层建筑物，对于普通爆破航弹、核爆炸冲击波早期辐射等破坏因素都有一定的削弱作用；核爆动荷载属于偶然性荷载，荷载具有量值大、作用时间短且不断衰减等特点；由于核爆动荷载是偶然性荷载，钢筋混凝土构件又允许开裂，因此比之静荷载作用下构件的安全度可适当降低；在核爆动荷载作用下，地基承载力有较大提高，一般不会产生因地基失效引起结构破坏，同时安全系数也可取较低。
2人防工程主体结构受力性能分析
在核爆动荷载作用下，人防工程主体结构动力分析采用等效静力荷载法，即将动力作用下求内力问题转化成静力作用下内力问题，人防工程主体结构的内力可按一般静力结构进行结构内力分析，并可采用静力计算手段和相应图表来计算内力。
等效静荷载是对核爆动荷载进行简化动力分析得出的荷载值，为作用在结构件上的动荷载最大值有系数的相乘积，其值与地面超压值、动荷载波形、构件工作阶段及允许延性比有关。核武器爆炸作用在防控地下室结构各部位的等效静荷载标准值，除按人防规范（GB50038-2005）中公式计算取值外，当条件符合时，也可按规范第4.8节的规定查表选用。如某商业建筑，甲类防空地下室，抗力级别核6，顶板覆土厚度不大于0.5m，地下室外墙位于饱和土中，基础底板采用独立桩基础加防水底板；则该人防工程主体建筑主要部位的等效静荷载标准值取值如下表1。
表1：主体结构各部位的等效静荷载标准
主体结构部位荷载（kN/m2）
顶板55
外侧墙45
底板25
以下以某人防工程结构中顶板受力性能进行详细分析。
3某人防工程主体结构受力分析
3.1人防工程结构概述
某大型商业广场，地面上为4栋高层建筑和1栋多层大型商场，地下为两层地下室，地下室长为430.9 m，宽为110.1 m，结构长宽比约为3.9。工程总用地面积约55559 m2，总建筑面积约221812m2，其中人防工程位于地下二层，负二层总建筑面积为38906.59m2,其中人防建筑面积为29442m2。负一层用与停车，故人防顶板无覆土，人防底板埋深10.7 m。与一般地下空间结构相比，此工程还需要兼顾战时人防功能，抗力等级为核6(常6)级。平时为地下商业街和地下停车场，战时为防空工程、战时区域电站、人员掩蔽所和物资库。工程采用独立桩基础加防水板。为简化分析，横纵向均取7跨作为平面框架计算(见表2)，柱距8.1m×8.1m；运用MIDAS GEN软件建立楼盖分析模型(如图2所示)，并对受力、变形进行对比分析。
3.1人防工程顶板受力分析
经计算板柱结构顶板其最大裂缝宽度为0.22 mm，小于规范值0.3 mm,符合规范要求，距柱帽中2.5 m～3 m范围内，顶板受负弯矩作用，其峰值出现在柱顶位置，顶板跨内截面主要受正弯矩作用，峰值出现在板跨中位置，当遭受集中荷载时，受荷位置正负弯矩均有所增加。
平战工况下板弯矩云图见图3。
小结：通过对某人防工程主体结构受力分析，得出：1)板柱结构顶板能满足人防工程受力要求，且能有效节约空间；2)板柱结构顶板平时工况下受力、弯矩、挠度均小于战时工况，战时工况时跨中位置弯矩和挠度增幅较其他位置大，且平战工况下最大挠度均出现于跨中位置，当上部板带范围内有集中荷载作用时，挠度会出现较大增长。
参考文献：
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论文作者:戴苗苗
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/13
标签：人防论文; 荷载论文; 顶板论文; 工程论文; 结构论文; 受力论文; 战时论文; 《防护工程》2019年第5期论文;