摘要：人防地下室的结构设计不仅仅要将平时的实际使用考虑在内，而且要充分评估战时的外界环境。随着相关技术的进步和电算化软件的智能化程度加大，人防结构设计的技术和转换研究将变得更加简单易行，人防地下室的构造也将越来越适应现代社会的要求。
关键词：地下室；人防工程；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。它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的特点及原则
在人防地下室的结构设计过程中，应遵守以下原则：（1）兼顾满足平战时两种不同荷载效应组合的要求，结构顶板由战时控制，而侧墙和底板根据实际使用情况确定；（2）在整个人防地下室结构寿命期内，只需考虑一次的核袭击、常规武器暴动荷载作用，并进行强度验算；（3）可用等效静载法简化考虑人防荷载，并将其拆开单个构件计算，且注意各个构件的协调，防止因设计控制标准不一致而出现结构局部先破坏现象，使得建筑的整体防护作用降低；（4）需协调地面与地下承重结构体系，即人防地下室墙、柱等应同地面上部的承重结构相协调，以避免出现强弱相差较大的问题。
3.人防地下室结构设计要点
3.1基础设计
进行人防工程设计的过程中，我们要对其结构的可靠性和承载力进行具体的分析和计算，保证计算的准确性，同时要对建筑建设的经济性进行考虑，这样可以对人防的基础结构进行确定。进行设计的过程中，为了保证结构的安全性，要对出现核弹爆炸情况下人防结构的承载力进行计算分析，但是由于核弹爆炸的时间比较短，因此对地基的变形、裂缝、承载力等情况无法进行实际的验算。虽然人防结构的静荷载比较大，但是作为控制质量的结构条件，要根据具体的设计条件进行分析，保证其存在的各项系数的准确性。人防工程的具体设计要根据实际的情况而定，和平年代的人防工程的功能无法得到最大程度的发挥，但跟普通的建筑并不相同，进行设计的过程中，要根据相应的荷载承受力进行具体设计，保证工程设计的质量和投入使用功能的发挥。
3.2构造设计
人防工程的建设中，需要的荷载比较大，其结构要承受核弹爆炸等产生的巨大的冲击，因此进行构造设计的过程中，要根据具体的防御系数，对结构的材料、构件质量的最小要求进行具体的规定，保证其在普通功能发挥的基础上，能够发挥人防工程自身的功能。地下人防工程结构构件的截面尺寸往往比较大，因此，在进行配筋设汁时，应该注意避免出现配筋率小于最小配筋率的情况，以防止结构物在荷载的作用下产生脆性破坏，出现突然压溃现象。地下人防工程的板、墙等都应该采用双面配筋，并且按照规范要求设置梅花形拉筋，确保构件在震动状态下钢筋与混凝土结合良好，共同受力。地下人防工程不宜在防护单元内设置沉降缝、伸缩缝。因为，要想让这些缝又能够阳止抵抗巨大的冲击力又能起到其自身的功能几乎是不可能的。应该在室外出入口和主体结构想连接的位置设置沉降缝。
3.3人防地下室的口部设计
人防地下室的口部设计主要由三部分组成：（1）人防地下室出入口通道内的临空墙和门窗的设计；（2）人防地下室防护密闭门与消防系统的设计；（3）其他构件，如风井、防倒塌棚架、开敞式通道以及相邻单元间的隔墙设计等。
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关于人防底下入口通道内临空墙和相邻单元间隔墙的设计，可以采用一般的墙体计算模型并同时考虑人防地下室的特殊性，进行结构设计。人防地下室的门窗墙体设计一般按悬臂梁进行设计，为避免设计的悬臂长度过大而导致上部配筋量增加，加设暗梁、暗柱、壁梁或壁柱，可得到较为经济的设计效果。由《人民防空地下室设计规范》第4.8.10条的规定，若平时使用情况与战时的受力作用时间存在明显间隔时，将不再同时考虑这两种情况下横向力对人防地下室门框墙体的影响。
人防地下室防护密闭门的设计，一般可根据设计压力和门洞尺寸选择定型的防护密闭门。而针对消防系统的设计应当得到重视，基本设计理念是“以堵为主，堵消结合”，考虑采用防爆破活门将攻击性武器产生的冲击波阻挡在外，同时通过活门上的开孔释放部分压力，这里需要与扩散室协同合作，才能达到保证人防地下室消防安全的目的。扩散室的前墙是安装悬板活门的临空墙，其本身受到的荷载与活门传来荷载均按临空墙荷载取值，而人防地下室的扩散室与土相邻的上下顶底板以及外墙则按土中压缩波来确定荷载。除此之外，还需要考虑防护措施与主体结构抗力的协同作用，若不相适应，将有可能影响整体工程的防护能力。
在进行人防地下室其他构件的结构设计时，风井的设计只考虑爆炸时土中的压缩波影响，核爆炸荷载不计入开敞式通道的设计，开敞式通道在进行结构设计时只考虑静土侧压力，人防地下室出入通道所涉及的墙体和门框需要加强设计，由于到达出入通道的冲击波受到墙体和门的反射作用，冲击波的影响将会大大增加，约为反射前的2-3.5倍。另外，防倒塌棚架的结构设计有竖向和横向之分，竖向设计时必须考虑倒塌荷载，《人民防空地下室设计规范》规定的倒塌荷载为50KN/m2，而横向则考虑动力压力的作用。除此之外，人防地下室口部的内部尺寸应控制在规范要求的范围之内。
3.4墙体
人防地下室结构设计中，墙体包含有外墙、临空墙、密闭隔墙和单元隔墙。而密闭隔墙并不需要进行受力计算。人防墙体受到的爆炸荷载作用主要是水平方向的，其计算模型是单向板，墙体下端固定，而上端则需要根据顶板的刚度来进行固端或者是简支。
3.5顶板
为了方便设计，建设单位往往把顶板厚度大于等于墙体厚度作为一个上端固端条件，来进行墙体计算，相反则被称作为简支。门框墙作为一种开孔口的临空墙，在模型计算过程中需要将孔口的四周当成是悬臂梁来进行独立计算，每当悬臂梁的长度要大于孔口边长一般的时候，需要在孔口边进行横梁或者立柱的设计。在人防地下室结构设计中，墙体基本都被当成是单独构件来展开计算的，建设单位在结构设计的时候，需要仔细的协调墙体和周边构件间的弯矩协调状态，并加强节点构造钢筋，更好的保证建筑防护的质量
4.人防地下室结构设计的注意事项
人防地下室多位于高层建筑之下，其上部结构多采用结构计算程序进行进行计算分析，但对人防地下室各个结构部件却不能纳入整体结构的计算，这主要是由于爆炸荷载的影响仅针对人防地下室而言。因此，人防地下室的计算一般单独进行结构设计。另外，虽然《人民防空地下室设计规范》中已经规定了人防地下室相关构造措施，为方便设计工作，有些构件的尺寸可以适当进行修正，如人防地下室顶板在六级时可取250-300mm，五级时取300-350mm，顶板梁跨高比可取7-12，梁上部的通长筋可直接由构造措施确定，底板的厚度需大于外墙且考虑地下水与抗浮作用，除隔墙采用250mm，其余主墙体均采用300mm的尺寸，同时这些结构构件的厚度必须满足早起的抗辐射要求。
5.结语
人防地下室的结构设计内容广泛且复杂，常常需要综合的、辩证的考虑相关问题，不能按部就班，目前我们所采用的电算软件对其的计算还不是十分完善，更多情况下需要设计人员更加深入的考虑问题，不断总结经验，另外，人防地下室的结构设计在经济效益上还必须同时兼顾平战工况，最终才能达到优化结构设计的目的。
参考文献：
[1]GB50038-2005，人民防空地下室设计规范[S].
[2]王翼忠．高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J]．河北建设科技与勘察设计，2006（4）：18―20．
[3]曹继勇，张尚根.人民防空地下室结构设计[M].北京：中国计划出版社，2006.
论文作者:黄景辉
论文发表刊物:《基层建设》2015年6期
论文发表时间:2016/9/2
标签：人防论文; 地下室论文; 荷载论文; 结构设计论文; 结构论文; 墙体论文; 构件论文; 《基层建设》2015年6期论文;