地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計淺析

吳文庭

摘 要：地下室人防工程因其所處時期的不同，可以發(fā)揮不同的功能，目前人防工程在民用建筑工程中發(fā)展迅速。因此，在進行人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程中，要根據(jù)工程具體的情況進行合理的設(shè)計，這樣才能保證人防工程功能得到最大的發(fā)揮。本文就地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析探討。

關(guān)鍵詞：地下室；人防工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

前言：民用建筑的人防工程通常采用平戰(zhàn)結(jié)合模式，即和平時期是城市建設(shè)的一部分，戰(zhàn)時是人民防空工程。目前的人防工程主要是地下室工程，可以充分利用現(xiàn)有的地下車庫作為防護體，提供掩蔽條件，達到有效的防護目的。

一、人防工程的作用

人民防空工程也叫人防工程，是指為保障戰(zhàn)時人員與物資掩蔽、人民防空指揮、醫(yī)療救護而單獨修建的地下防護建筑，以及結(jié)合地面建筑修建的戰(zhàn)時可用于防空的地下室。如：人員掩蔽部、指揮所和通信樞紐、救護站和地下醫(yī)院、各類物資倉庫，以及地下疏散干道和連接通道等。有些國家的城市，還將人防工程和城市地下鐵道、大樓地下室及地下停車庫等市政建設(shè)工程相結(jié)合，組成一個完整的防護群體。我國新建的人防工程在建設(shè)前都經(jīng)過了可行性論證，既考慮到戰(zhàn)時防空的需要，又考慮到平時經(jīng)濟建設(shè)、城市建設(shè)和人民生活的需要，具有平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的雙重功能。

人防工程是指國家為了國防的需要，為提高城市在未來信息化條件下的局部戰(zhàn)爭中的防空襲能力，為保護人民生命和財產(chǎn)安全，而修建的地下防護工程它可以防備敵人空中襲擊，保障戰(zhàn)時人員與物資安全人防工程設(shè)計必須貫徹“長期準備。重點建設(shè)。平戰(zhàn)結(jié)合”的方針，既要確保它的戰(zhàn)備效益，也要適應(yīng)市場經(jīng)濟發(fā)展的要求因此，應(yīng)在堅持人防工程建設(shè)與經(jīng)濟建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展，與城市建設(shè)相結(jié)合的原則下，合理利用地下空間，發(fā)展人防工程。

二、設(shè)計的原則

人防工程依據(jù)其對沖擊波的防御能力可分為四個抗力等級：6級、5級、B4級和4級。其中4級防御能力最強，等級最高。B4級僅次于4級。按照人防工程“長期堅持、平戰(zhàn)結(jié)合、全面規(guī)劃、重點建設(shè)”的建設(shè)方針，必須使結(jié)構(gòu)設(shè)計做到安全可靠。設(shè)計荷載應(yīng)全面考慮動荷載以及土體作用力、水壓力、結(jié)構(gòu)自重靜荷載及地震荷載的作用，人防工程抗力等級是按照抗核爆炸沖擊波超壓的大小來劃分的。人防工程除戰(zhàn)時受到核爆炸和常規(guī)武器爆炸荷載作用外，在平時使用時，還會受到地震作用。隨著人防工程建設(shè)規(guī)模的日益擴大，人防工程結(jié)構(gòu)安全性評價已成為亟待解決的重要問題。

三、人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容

1、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

主體結(jié)構(gòu)包括人防基礎(chǔ)、人防底板、人防墻（柱）及人防頂板等外圍結(jié)構(gòu)。目前許多專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)軟件技術(shù)成熟，只要在結(jié)構(gòu)模型上輸入正確的等效靜載，就能計算得出人防基礎(chǔ)、底板（梁）、頂板（梁）的配筋值。需要說明的是，荷載組合和內(nèi)力分析是基于戰(zhàn)時極限承載能力狀態(tài)，規(guī)范也注明了防空地下室戰(zhàn)時應(yīng)驗算結(jié)構(gòu)承載力，對結(jié)構(gòu)變形、裂縫開展不進行驗算。但是，人防地下室一般埋深較深，地下水豐富，平時使用時對變形及裂縫要求較高，戰(zhàn)時荷載比平時荷載大得多，戰(zhàn)時極限承載能力滿足平時極限承載能力要求，戰(zhàn)時[β]=3，而平時的正常使用極限狀態(tài)[β]≤1，基于此，筆者建議，在用戰(zhàn)時荷載與靜載組合驗算主體結(jié)構(gòu)的極限承載力前提下，用平時荷載驗算外圍結(jié)構(gòu)（對防水防潮要求高部件）的平時使用極限狀態(tài)，確保防空地下室平時的正常使用。

2、人防口部結(jié)構(gòu)設(shè)計

人防口部結(jié)構(gòu)設(shè)計包括門框墻配筋、臨空墻、密閉墻、擴散室墻體、人防門扇（有標準圖集，只需選用），各種豎井壁、車道、人防主要出入口樓梯等的配筋。人防口部是人防結(jié)構(gòu)工程的薄弱部位，所受荷載力很大是人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點內(nèi)容，弄清楚各部件的受力狀態(tài)是關(guān)鍵。

人防門框墻按懸臂構(gòu)件來考慮，其上除了作用有核爆均布荷載外，還有門扇上傳來的線集中荷載。這兩個荷載很大，為了改善其受力狀態(tài)，當門洞邊墻體懸挑長度大于1/2倍該邊邊長時，宜在門洞邊設(shè)梁或柱。應(yīng)該注意到，人防門框墻主要承受水平力作用，受力筋應(yīng)按是懸臂構(gòu)件來設(shè)置，而在用一些專業(yè)軟件建模計算時，將門框墻體按短肢剪力墻進行計算，導致人防門框墻水平鋼筋成了約束邊緣構(gòu)件筋，這是不對的。

人防墻體（包括外圍護墻體、臨空墻體、擴散室墻體、防護單元間墻體）一般按下端固結(jié)，上端鉸支，左右兩邊自由的單向板進行計算。只要截面厚度符合規(guī)范要求，荷載取值正確，一般不會出現(xiàn)大多問題。

在對各種豎井壁配筋計算時，許多人認為井壁側(cè)壓力與爆炸荷載同時作用，而爆炸荷載比側(cè)壓力大得多，所以井壁截面計算應(yīng)以爆炸荷載考慮為主。其實經(jīng)過土壓的傳播，側(cè)壓力與爆炸荷載有個時間差，計算配筋時只需考慮在側(cè)壓力作用下，豎井壁安全就行了。

3、臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計

臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換一般是針對平時使用，戰(zhàn)時不用的各類洞口。搞好臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先要理解臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的含義。人防工程要平戰(zhàn)兼顧，為了滿足平時要求而大量設(shè)計洞口的臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換是不可取的。臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換有技術(shù)上及時限上的要求，所以規(guī)范規(guī)定“采用平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的防空地下室，應(yīng)進行一次性的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計。實施平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設(shè)計中應(yīng)滿足轉(zhuǎn)換前、后兩種不同受力狀態(tài)的各項要求，并在設(shè)計圖紙中說明轉(zhuǎn)換部位、方法及具體實施要求?！泵總€防護單元的臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換不宜超過兩個。再次要分受力方向各類型，臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換一般分為單元外及單元間兩種類型，對于單元外類型的，預(yù)埋構(gòu)件應(yīng)設(shè)在受力的外側(cè)方，而對于單元間類型的，由于相鄰兩個防護單元受到破壞的機率相同，兩外受力的機率也相同，所以預(yù)埋件一般在兩防護單元間洞口的中央設(shè)置。

4、結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計

由于人防工程結(jié)構(gòu)固有的振動性、塑性、防護密閉性等特性，人防工程的執(zhí)行的構(gòu)造要求比普遍工程要嚴格得多，只有這樣才能保證戰(zhàn)時功能要求。設(shè)計上主要出現(xiàn)的問題可以歸納為以下幾點：

（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件厚度達不到最小厚度要求。有些設(shè)計人員只注重于結(jié)構(gòu)計算，一旦計算通過就認為萬事大吉，結(jié)構(gòu)計算通過只保證結(jié)構(gòu)受力的安全性，殊不知人防工程還有防早期核輻射的功能，只要同時滿足于結(jié)構(gòu)計算和防早期核輻射的構(gòu)件厚度，才是安全的構(gòu)件厚度。

（2）結(jié)構(gòu)變形縫的設(shè)置。有些設(shè)計人員只考慮到地面建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范上的要求，隨意在人防地下室中設(shè)置各種縫忽略了人防地下室內(nèi)不可設(shè)縫的要求，造成人防工程的戰(zhàn)時防護密閉性得不到保障；

（3）由于人防地下室振動性及塑性，防空地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其縱向受力鋼筋的錨固長度執(zhí)行比一般工程的要嚴格。

（4）由于人防工程的振動性，雙面配筋的鋼筋混凝土板（配筋率較低的底板除外）、墻體規(guī)劃要求設(shè)置梅花形排列的拉結(jié)鋼筋，直徑大于等于6mm，間距小于等于500mm；

（5）由于防空地下室的防護密閉性，結(jié)構(gòu)后澆帶的設(shè)置要避開人防口部房間，人防口部房間盡量一次澆注，一次成型。

結(jié) 語：地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是地下人防工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，因此進行設(shè)計的過程中，要根據(jù)具體的實際情況進行分析，保證人防建設(shè)的結(jié)構(gòu)合理，要根據(jù)所處的地理位置對人防工程進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計和預(yù)測，掌握具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，這樣才能保證人防工程設(shè)計的質(zhì)量和作用。

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