惠州市人防工程设计院有限公司 516001
摘要：人防地下室是为战时服务，具有预定战时防空功能的特殊地下建筑，与普通地下建筑相比较，其使用对象、条件、要求均有明显差别，从而在设计原则、设计标准和处理方法上，均与普通地下建筑不同。
关键词：人防地下室；特点；问题；设计
一、人防结构设计的主要内容
与一般的地下室相比，人防地下室的主要任务是防空，因而要在其结构设计过程中对其地下室构件进行严格的计算，以达到规定的防空标准。在现在的城市建设中，人防地下室结构设计主要有以下内容：一是地下室主要构件的设计，主要有顶板、外墙、底板、内承墙等的设计；二是孔口防护问题设计和平战转换设计，其内容主要是出入口的防护设计问题。
二、人防结构设计的特点
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。防空地下室结构设计与一般的结构设计有何区别呢?
（1）考虑战时核武器或常规武器爆炸动荷载作用 ；
（2）结构设计的可靠指标降低，可按荷载效应的偶然组合进行设计；
（3）结构构件可考虑进入塑性工作状态；
（4）材料设计 强度可以提高，例如钢材强度可提高1.2～1.5倍，对砼强度可提高1.4~1.5倍，这是在设计中考虑材料强度综合调整系数来完成的。
（5）重视构造要求，人防设计的许多构造要求是与一般的建筑设计不同的，要求更为严格。
根据以上所述的结构设计的特点，我们可以确定防空地下室结构设计的一般原则：
（1）平战结合，取控制条件，在民用建筑的人防地下室的结构设计中，一般只涉及5级或6级人防设计，结构的顶板基本上都由战时控制，而侧墙和底板则因地下室的结构型式的不同而由实际情况确定；
（2）只进行强度的验算，由于在核爆动荷载作用下，结构构件变形极限已用允许延性比的控制，且在确定各种构件允许延性比时，已考虑了对变形的限制，因而在防空地下室结构设计中，不必再单独对结构构件的变形与裂缝开展进行验算；
（3）只考虑一次核武器爆炸或常规武器爆炸；
（4）注意各部件的协调，以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏，失去整个防护建筑的作用；
（5）必须满足预定的密闭要求，在预定的爆炸动荷载作用下，防空地下室必须满足防毒要求和防辐射要求；
（6）地面与地下承重结构体系要协调，不能出现两者强弱相差较大的情况。
三、人防地下室设计中常出现的问题
3.1人防地下室外墙配筋
人防地下室外墙为一侧与室外岩土接触，直接承受土中压缩波作用，另一侧为防空地下室内部的墙体。顶板与外墙之间二者刚度接近时，外墙上部可近似按固定端与铰支之间的支座情况考虑；底板刚度远大于外墙时，外墙下部支座可视作固定端，各构件之间支座条件应相互协调一致，需注意配筋及构造应与实际受力状况相符。
当地下室内部横隔墙较多或上层建筑的柱子沿外墙向下直通到基础底板，外墙可按支承在内部横墙（柱子）与楼板上的双向（单向）板计算；当地下室内部横隔墙较少或无横隔墙时可考虑上下两端支承，按下端嵌固在基础底板、上端简支或嵌固在顶板的单向板计算。
在满足战时荷载作用情况下，还应对外墙平时荷载作用下的裂缝进行验算。
3.2防护墙体的厚度局部削弱
人防地下室与非人防地下室之间的防护密闭隔墙（临空墙）由于设备（消防栓、配电箱、接线盒等）暗装，导致防护隔墙局部不满足防护与密闭要求的厚度。《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005)中第3.2.5， 3.2.9，3.2.10，3.2.13，3.3.13,3.3.15，4.11.3等强制性条文都对防护墙体的厚度作出了明确规定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.3门框墙上挡墙加强梁的设置位置
当防护密闭门上挡墙较长时，往往需在挡墙下端设置加强梁，作为抵抗水平冲击波荷载的加强构件，可根据设计要求在门框顶部设置混凝土暗梁或明梁，而且加强梁纵筋应锚入门框两侧的竖向加强暗柱（或柱）中，以形成明确的洞口加强传力体系。
3.4防倒塌措施
城市地下空间结建式人防工程的开发，多是以经济利益为主，常常忽略人防工程的出入口防倒塌问题，多数出入口设置在建筑物倒塌范围之内，有的甚至没有采取防倒塌和堵塞措施，也没有进行战时防倒塌和堵塞的转换设计。这些对战时人防工程出入口构成了安全隐患，需要设计时合理布局出入口。
对于甲类防空地下室，作为主要出入口的室外出入口的出地面段，宜布置在地面建筑防倒塌范围以外，当出地面段设置在地面建筑防倒塌范围以内时，应设置防倒塌棚架，而平时不便设置永久性防倒塌棚架，可按照国标图集05SFG04《防空地下室室外出入口部钢结构装配式防倒塌棚架结构设计》选用临战快速组装的钢结构装配式防倒塌棚架，这些问题都需设计时给予重视。
3.5疏散口设计
人员掩蔽工程战时总的疏散宽度应满足按掩蔽人数每100人不小于0.3m，且每樘门通过人数不应超过700人。对于人防工程的疏散宽度，除计入主要出入口、次要出入口宽度之外，可能还需设若干疏散口。有条件的可在与非人防区相邻的部位设密闭通道，通过非人防区的出入口( 包括阶梯出入口、汽车坡道出入口)进行疏散。若无此条件，可考虑设阶梯通至上层的非人防区后，再借用相关的出入口进行疏散。疏散宽度必须考虑各层人防地下室同时进行人员疏散，疏散宽度需相应迭加，即不同单元合用出入口时，疏散宽度应按掩蔽人数之和进行计算。
3.6平战转换设计
早期转换应在30天内完成物资、器材筹措和构件加工；主要转换工作有：在临战前30天内完成增加的混凝土垛子的浇捣；工程平时使用的物品的搬出；平时使用的风机等设备拆除；砖隔墙的砌筑；临战封堵构件的加工；对穿过防护密闭墙的电线、电缆的穿墙管做密闭处理；战时使用的电子电气设备加装氧化锌避雷器。
临战转换应在15天内完成对外出入口孔口的封堵；主要转换工作有：构筑抗爆单元隔墙；安装战时进、排风系统；安装战时钢板水箱；安装战时给排水设备；对穿过密闭墙等管道安装闸阀。
紧急转换应在3天内完成防护单元连通口的转换及综合调试工作，达到战时的使用要求。主要转换工作有：在临战前3天内防护单元连通口的封堵安装；调试战时设备系统；对平时使用战时不使用的电气设备、电缆、电线等进行接地处理；完成工程的综合调试工作。
根据人防工程平战结合的原则，本工程平时作为停车库，临战早期转换工作开始后，车辆需要限制的进入工事，同时将工程内平时使用的物品、器具由相关责任单位（个人）限期搬出，清理出平战转换的施工场所和人员掩蔽空间。
管线在进出人防工程防护密闭墙、密闭墙时均应做好防护密闭处理。穿越口部和临战封堵线路的预留备用穿墙管需进行防护密闭处理。在防护密闭门及连通口的门框墙上均预留6（RC50）热镀锌钢管，预留穿墙管应作防护密闭处理。照明线路在进出人防区域时加装熔断器，并做密闭处理。所有密闭段采用管壁厚度不小于2.5mm的热镀锌钢管。
四、人防地下室顶板设计
对于人防区域顶板的设计，首先要考虑人防顶板厚度的要求，在满足人防结构的构造要求下，然后还要考虑早期核辐射对顶板厚度的要求，之后再按设计要点要求的防护等级查找相应等效静荷载，因考虑人防时地下室项板等效静荷载较大，对于柱网尺寸较大的柱网进行计算时，则地下室顶板的梁，柱截面是相当不合理的，配筋也较多。因此，我们在地下室项板的设计中可采取下述方祛:
1.顶板按《人民防空地下室设计规范》采用核爆动荷载与其它静荷载的组合，按规范规定的方法计算出顶板的配筋。
2、地下室梁、柱设计分二步。首先按正常使用时所考虑的地下室顶板的永久荷载和可变荷载，按现行规范要求，计算出梁，柱配筋。其次按战时顶板在核爆动荷载与其它荷载同时作用下按规范的要求计算出梁柱配筋，在设计中由于核爆动荷载相当大，当柱网大，梁的跨度大时，所计算所需的梁截面及配筋相当不合理。为此，我们在进行第二步设计时采用了战时加柱的方法，即临战时在跨度部位，加柱后按新的计算简图确定梁，柱截面并计算出配筋，最后结合正常使用时梁柱截面及配筋和战时加柱后梁、柱截面及配筋，综合分析，得出梁、柱的控制截面及配筋大小。必须注意的是还要考虑到加柱后在梁跨中增加一节点所带来的梁受力，上的变化，必须在配筋构造上加以处理，在设计中还要注意种不同设计基准之间砼等级的变换。
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，必须贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针，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，必须满足人防预定的对战时核武器、常规武器和生化武器的各项防护要求，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]结构设计中常见的问题与解决办法. 黄元元. 2011.9
[2]结构设计对房地产的影响及相关研究. 姜宁海. 2016.2
[3]人防地下室结构设计中存在的问题. 汪冬生. 2014.7
论文作者:钱永强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/19
标签：人防论文; 地下室论文; 荷载论文; 战时论文; 顶板论文; 出入口论文; 结构设计论文; 《防护工程》2018年第16期论文;