摘要:经济的飞速发展与固有资源紧张的国际环境中，国家功能建设需时刻将城市居民生命财产安全放在第一位，这样才能够在有限的发展空间内赋予无限延伸的基础。故而，地下人防工程在这种社会环境中应运而生，一方面是针对当前动荡的国际环境具备良好的居民保护措施；另一方面也是对城市发展的基础生产力进行维护，为国土安全和迎战提供良好的应对空间。本文以当前地下人防工程结构设计特点进行分析，确保相应措施具备一定科学性的同时，提供更加合理规范化的原则约束。
关键词:地下人防工程；结构设计；工程特点
结构设计是稳定建筑框架和自身功能的前提，更是确保相应环境具备稳定安全性的基础。在现有人防工程中所考虑的不应当仅仅是静荷载的功能使用，还应该确保相应战争爆炸带来的动荷载，以确保居民生命财产安全作为核心，才是整个建筑体系构建的意义。
一、人防工程的设计原则
人防工程是我国为应对社会发展中出现空袭灾害及战役方面所构建的群众维护措施，其本身应该具备结构的稳定性和优异的抗震性，并且于功能性使用中，在相对封闭的环境内具备空气的流通和毒物的过滤功能。故而，在相关地下人防工程建造的过程中，针对结构与建筑功能的方面要求极为严格，特别是其本身相对独立的稳定性更是确保其中居民生命财产安全的主要保障。
所以，在构建地下人防工程时，需要依据相应环境构建静荷载环境简化相应导力体系，通过相应独立性为整体环境提供功能运用的前提并以部件的抗力协调性稳定整体荷载环境，确保人防工程功能具备稳定基础。其次，针对地下人防工程的墙壁与四周底板，应具备良好的荷载承受能力，并依据四周回填土壤的压强进行极限核算，避免因为突发情况导致整体地下工程坍塌和变形，造成城市居民自身安全的伤害。最后，依据功能环境的要求，针对地下人防工程所采取的换气功能与物资获取，需要针对相应渠道进行结构加强，避免因为基本功能措施导致居民安全受到威胁，并在相应设计环境上采取有效的结构疏导，确保施工技术有效贯彻的同时，将强剪弱弯、强柱弱梁的人防构造理念进行全方位的灌输。
二、地下人防工程结构设计的特点
1.建筑功能使用应具备和平与战争协调的需求
人防工程的定义是在战争环境下提供居民以相应保护的建筑措施，但在建造的过程中，应该也具备和平时期的功能使用前提，确保整体地下人防工程能够在短时间内被利用，并以此为基础，完善整体人防工程在城市影响的范围。故而，在相应功能荷载确保的前提下，具备承受战争是爆炸荷载带来的影响，便是满足当前建筑功能使用要求的前提。
2.钢筋混凝土结构组成应按照动静荷载的强度进行设计
钢筋混凝土结构在整体上具备一定优势，在当前的地下环境建筑中更具备相应何在能力对于有效提升，并依据体系中材料本身的弹性针对恒荷载有非常显著的维持作用，并依据固有弹性对爆炸引起的动荷载也具备相应的缓和措施。故而，针对相应环境情况进行合理的地下钢筋混凝土人防工程建设，是整体功能贯彻的前提，更是相关材料强度选择的基础，在相对应参数调整后进行后续功能设计，是人防结构设计中的核心。
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三、等效静荷载设计的概念
对于人防工程的结构设计之中，其核心的问题是人防工程结构的内力计算方法与构件界面设计的方法。从人防工程的设计程序上来看，简单可分为三层，即结构的方案、内力的分析、截面的设计。这三点之中内力的分析在人防工程的结构设计之中与普通建筑的结构设计上有着很大区别，然而截面的设计一般与普通建筑结构的设计方法普遍一样。在进行人防工程结构的分析时，最先考虑的应该是依照建设单位设计委托书之中确定工程抗力的等级，来有效证明工程所需防护的要求。一旦确定防护的等级，就可以依照相关规范确定其各种荷载所作用的数值。
一般人防工程平时都是以静荷载为主的，战争时需要以动荷载作为主要荷载，这种荷载也可以称为冲击荷载。但是人防工程怎样选择荷载？荷载又怎样作用在结构之上？解决这个问题有效思路是，将爆炸的动荷载转变成等效静荷载，之后再依照荷载的组合情况，根据普通静力结构的力学方法算出结构的背离。再进行结构整体分析，并从整体到具体的构件。然而人防工程内力的分析主要是将结构分成单个独立构件，每一个构件按照分别不同防护的要求与防护的等级，将其等效的静荷载计算出来，不再向另外的构件来传递所受荷载。
一般等效静载法在原则上适用单个的构件。人防工程的结构由梁、顶板、柱、外墙等一些构件所组成多构件的复杂体系。应用等效静载方法进行设计的时候，普遍是将结构分解为独立构件，各自求出等效静载之后，将复杂的结构进行简化，成为基础构件或是结构，就可以按照静力荷载的作用下对结构的内力进行计算。
四、人防结构在设计构件上荷载的取值办法
上部的建筑对于人防地下室的顶板核爆炸动荷载的影响，应该从爆炸的冲击波和建筑相互作用方面来分析。一旦冲击波在迎爆墙壁各个窗孔内冲进室内，冲击峰的数值将会被降低，经由室内各方向障碍反射的过程，会形成新超压波形，会导致地面建筑的变形、失稳甚至倒塌。因此对上部建筑自重计算的明确，也就知道了人防工程的等效静荷载之中，上部建筑自重作用在顶板的原因。在核爆的时候，上部的混凝土承重墙由于倒塌等原因，压在地下的人防工程顶板，由于建筑受到抛掷，所以上部建筑自重不计或取半。
在对界面进行设计的时候，要对临空墙、楼梯口以及扩散室墙等各种构件动荷载的作用区别进行严格的区分。临空墙的一侧在工程防护门之外受到冲击波的荷载作痛，另一侧不会受到冲击波的影响。对于防护门之外和扩散室外的通道的临空墙，他的外侧会受到冲击波的强力荷载。所以应该按照构件反面和正面不同时受到荷载来分别对配筋进行计算。
在人防工程的结构设计时，要结合建筑的功能要求，对结构进行合理的布置，并建立结构合理的计算模型，将建筑的构件和结构的构件有效合成一个整体，合理选取设计的参数，确保结构设计的经济性与科学性。
在人防设计之中，顶板、底板以及侧墙是设计的重点内容，同时也是设计中的基本结构，从经济与功能方面来看，也是人防设计中的重点所在。人防工程在进行入口、通风口等各种管道的设计时，尤为需要设计人员的关注，这也是在设计之中最容易出问题的地方，在进行设计的时候不仅要确保出入口的临空楼梯与临空墙结构的承载能力，还要确保防护门的牢固性，确保其承受住规定荷载。对于各种阶段设计上必须全面，对于设计的要求也要具体明确，保证地下人防工程的质量与防护水平。
五、结语
地下人防工程是确保我国在城市经济化建设中应对战争的基本保障手段，在功能上应满足相应居民躲避灾难的前提，更应该在相应的建筑结构上采取先进的设计理念，以确保整体居民生命财产受到保障为核心，将地下空间的功能有效利用才是工程建造的基础。其次，结合地区环境履行自身和平时期的静荷载要求，确保在长时间的功能性使用的过程中仍旧具备相应动荷载承受的极限，也是结构设计专业必须着重探讨的问题之一，也只有这样才能够确保整体城市建设具备稳固的劳动力资源满足，对相应后续人防建设提供更加完善的理念措施，并推进我国整体国力的有效提升。
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论文作者:马野
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/23
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